«Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния. Регулирование воздействий на водные ресурсы Материалы IV МЕЖДУНАРОДНОГО ВОДНОГО ФОРУМА ВНЕДРЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПРИРОДООХРАННЫХ РАЗРЕШЕНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ ...»

4. Ваше отношение к созданию государственного холдинга по водоснабжению и водоотведению 5. Какие функции в секторе ВКХ можно передать частному оператору техническое обслуживание инженерных сетей Оценка зарубежного опыта привлечения иностранных операторов к управлению коммунальной инфраструктурой в странах СНГ свидетельствует, что создание эффективного государственно-частного партнерства в Беларуси в ближайшее время можно при выполнении следующих условий:

— разработка нормативно-правовых актов, касающихся правовых вопросов взаимоотношения между собственником инженерной инфраструктуры и частной компанией. Как показывает анализ российского и украинского опыта инвесторы не уверены в возврате собственных средств за период управления инженерной инфраструктурой из-за существующей тарифной политики, наличия перекрестного субсидирования, что затрудняет долгосрочное (на 20—30 лет) инвестиционное планирование;

— заключение договоров на управление инженерной инфраструктурой с целью упорядочения взаимоотношений между местным органом власти и предприятием ВКХ, повышения эффективности эксплуатации систем ВиК, финансовой и управленческой самостоятельности водоканала за счет привлечения частного капитала без значительного повышения роста тарифов, в отличие от концессионных соглашений, которые сразу требуют полного возмещения затрат;

— привлечение отечественных частных компаний в целях либерализации деятельности в сфере ВКХ на выполнение ряда функций, которые ранее входили в компетенцию коммунального унитарного предприятия, через контракты на сервисное обслуживание (установка приборов учета воды и снятие с них показателей, ремонт инженерной сети водопровода, переработка илового осадка). Предприятия ВКХ считают положительным фактором передачу части функций частным компаниям (более 76 % из числа анкетируемых предприятий ВКХ за конкуренцию в области обслуживания приборов учета воды);

— осуществление пилотных проектов на эксплуатацию и техническое обслуживание инженерной инфраструктуры для формирования модели государственно-частного партнерства, что предоставляет возможность частной управляющей компании и администрации города приобретения соответствующего опыта в сфере взаимного сотрудничества, перед передачей в дальнейшем в концессионное соглашение объектов ВиК. По результатам реализации контрактов на управление, местный орган власти оценит работу предприятия-оператора по достигнутым целевым показателям, и примут решение относительно заключения с ним долговременного контракта (концессии) и установления долгосрочных тарифных соглашений;

— включение экономически обоснованной «инвестиционной составляющей» в тариф, что даст возможность окупить инвестиции в строительство, реконструкцию объектов ВиК. Местный орган власти должен устанавливать самостоятельно размер тарифа с учетом предоставленного ему управляющей компанией (оператором) на рассмотрение бизнес-плана развития предприятия ВКХ и инженерной инфраструктуры с ежегодной индексацией отдельных статей расходов в соответствие с отраслевой инфляцией. Экономическое обоснование тарифа инвестором для полного возмещения всех издержек должно учитывать платежеспособный спрос населения в данном регионе;

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

— создание государственного органа по коммунальному водному хозяйству, в компетенцию которого бы входил: контроль и регулирование за деятельностью предприятий ВКХ по утвержденным целевым показателям; сравнительный анализ эффективности деятельности водоканалов по набору принятых показателей; экспертиза тарифов на услуги ВиК. Финансовая стабильность предприятий ВКХ возможна только при участии их самих в формировании тарифов на воду.

Зарубежный опыт реализации государственно-частного партнерства в коммунальной сфере показывает перспективность этой бизнес модели для Беларуси преимущественно в областных и крупных промышленных городах (Минск, Гомель, Барановичи, Бобруйск, Слоним и др. города). Привлечение значительных внебюджетных инвестиций в модернизацию инженерной инфраструктуры (особенно на реконструкцию инженерных сетей) возможно лишь в городах с численностью более 100 тысяч человек, для которых характерна высокая степень развития промышленного производства и устойчивый платежеспособный спрос населения на услуги ВиК. При этом необходима соответствующая поддержка со стороны местного исполнительного органа власти, который должен выступить гарантом инвестору (заемщику) возвратности привлекаемых долгосрочных кредитов на весь инвестиционный период в случае отсутствия «инвестиционной составляющей» в тарифе.

1. Государственная программа по водоснабжению и водоотведению «Чистая вода»

на 2001—2005 годы: одобр. постановлением Совета Министров Республики Беларусь 17 января 2002 г. № 52. — Минск.: МЖКХ Республики Беларусь, 2002. — 115 с.

2. Государственная программа по водоснабжению и водоотведению «Чистая вода»

на 2006—2010 годы: Утв. Указом Президента Республики Беларусь 10 апреля 2006 г. № 208 — Мн.: Белстройцентр, 2006. — 238 с.

3. Концепция развития жилищно-коммунального хозяйства Республики Беларусь на период до 2015 года: одобр. постановлением Совета Министров Республики Беларусь 14 июля 2003 г.

№ 943. — Мн.: МЖКХ Республики Беларусь,2003. –17 с.

4. Программа развития жилищно-коммунального хозяйства на 2006—2010 годы: одобр.

постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 7 июня 2006 г. № 720. — Мн.: УП Белжилпроект, 2006. — 93 с.

5. Новак В. А. Повышение эффективности водопроводно-канализационного хозяйства Республики Беларусь: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, 05.23.04/БНТУ.– Минск, 2003. — 25 с.

6. Regulation and privatisation of public water supply and corresponding competitive effects. [Electronic resource]/Johann Wackerbauer, 2004. Mode of access: www.infraday.tu-berlin.de/…/wackerbauer % _ %20 Regulation %20 and %20 Privatization %20 of %20 Public %20 water.pdf 7. Досвід та перспективи впровадження державно-приватних партнерств в Україні та за кордоном/Винницький Б., Лендьел М., Онищук Б., Сегварі П. — К.: «К. І.С.», 2008. — 146 с.

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СТАВОК НАЛОГА ЗА ИЗЪЯТИЕ ВОДЫ

ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ

В отличие от многих стран в Республике Беларусь величина налога за забор воды из поверхностных источников определяется в зависимости от объема забираемой воды, категории воды (поверхностная, подземная, минеральная) и водопользователя (население, промышленность, сельское хозяйство, рыбное хозяйство). Такие факторы, как качество воды в источниках водоснабжения, дефицитность речного бассейна и его экологическая значимость не учитываются. В Евросоюзе, Российской Федерации и ряде других стран этот налог исчисляется с учетом одного или двух из трех вышеупомянутых факторов.

Авторами предлагается расчет налога за забор (изъятие) воды из поверхностных водных объектов производить с использованием трех поправочных коэффициентов, учитывающих:

* качество воды в источнике водоснабжения (в зависимости от индекса загрязненности вод);

* степень использования водных ресурсов речного бассейна или его водохозяйственного участка (по отношению суммы безвозвратного водопотребления и потерь воды на дополнительное испарение с поверхности водохранилищ к минимальному речному стоку 95 % — ой обеспеченности);

* рекреационный потенциал водного объекта — источника водоснабжения (по нормативной или фактической рекреационной нагрузке) Дополнительной исходной информацией для исчисления налога с учетом предлагаемых поправочных коэффициентов служат:

- ежегодные и многолетние данные государственного водного кадастра о безвозвратном водопотреблении и степени загрязненности поверхностных вод выше створа забора;

- балльная оценка рекреационных ресурсов в бассейнах рек республики.

При установлении численных значений предлагаемых поправочных коэффициентов целесообразно руководствоваться принципом, согласно которому общая по Республике Беларусь сумма налога за забор поверхностных вод (с учетом предлагаемых поправочных коэффициентов) не превысит суммы налога, вычисленной согласно действующей методике.

КРИТЕРИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ РЕНАТУРАЛИЗАЦИИ

ТОРФЯНО-БОЛОТНЫХ УГОДИЙ ПОЛЕСЬЯ

Основной причиной интенсивной антропогенной минерализации торфяной массы является выращивание зерновых и пропашных культур на фоне интенсивного одностороннего регулирования водного режима. Торфяники при недостаточном увлажнении деградируют или исчезают из-за необратимых изменений, которые происходят в составе органического вещества. Минерализация органического вещества является наиболее существенным фактором уменьшения Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

мощности торфа, что напрямую зависит от уровней грунтовых вод. Так, в условиях Белорусского Полесья, при уровнях грунтовых вод 0,7, 1,2 и 1,5 м произошла минерализация соответственно 2,21; 6,07 и 15,9 т/га за год [1,2].

В аэробных условиях органическое вещество осушенных торфяников окисляется и разлагается с выделением свободной углекислоты. Таким образом, из поставщика кислорода в окружающую среду осушенное болото превращается в его активного потребителя.

Согласно с выводами белорусских ученых [3], осушенные торфяники ежегодно теряют 120 тыс. тонн азота, из которых непродуктивные потери составляют 48 тыс. тонн. Резко изменяется микроклимат болот, из-за уменьшения запасов влаги более частыми становятся заморозки.

В Припятском Полесье болота и заболоченные земли занимают более 4,5 млн га, или 35 % территории. Из них в пределах Украины находится 1,84 млн га, в Белоруссии — 2,7 млн га. Заболоченность левобережной части водосбора р. Припять значительно выше, чем правобережной, что объясняется плоской слаборасчлененной поверхностью моренно-зандровых равнин (глубина расчленения 20—30 м), низкой и высокой пойм, а также террас реки. Максимальная заболоченность водосбора реки наблюдается в ее верховьях (Волынская область) — 38 %. Средняя заболоченность пойм р. р. Припяти и Мухавца достигает 65—70 % и более, р. Березины и левых притоков Припяти — 35—45 % (Волынское Полесье) и 20—35 % (Житомирское и Киевское Полесье).

Учитывая то, что часть причин, которые привели к глобальным и локальным климатическим изменениям, имеет антропогенный характер, есть основания считать, что существует возможность приостановить негативные процессы. Одной из таких мер может быть постепенное восстановление аккумуляции СО2 торфяниками. Однако, для этого необходимо направить почвенно-образовательный процесс на возобновление и наращивание мощности осушенных торфяных грунтов, что возможно в условиях их подтопления и вторичного заболачивания. Поскольку значительная часть деградированных торфяников приурочена к осушительным системам, представляется возможным обеспечить подтопление путем регулирования уровня воды, т. е. ее подпора на открытой сети каналов.

В настоящее время, из-за отсутствия средств на поддержание нормального состояния дренажной сети, а также капитальных вложений на реконструкцию, из года в год растет часть осушаемых земель с неудовлетворительным гидрогеолого-мелиоративным состоянием (уровень грунтовых вод меньше 0,4 м от поверхности), уменьшается общая площадь земель мелиоративного фонда. Около 24 % общей площади осушаемых земель находится в неудовлетворительном техническом, гидрогеолого-мелиоративном и экологическом состоянии. Несмотря на повышение среднегодовых температур и величин испарения, уровни грунтовых вод имеют тенденцию к подъему. Например, последние три года на одном из показательных створов осушительной системы «Регулирование р. Припять» в Волынской области, даже после проведения расчистки русла в 1999—2000 гг., среднегодовые уровни росли следующим образом: 2008—0,83 м от поверхности при годовой амплитуде 0,45 м; 2009—0,75 м, с амплитудой 0,5 м; 2010—0,53 м (за 8 месяцев). На Полицкой системе, с марта по июль 2010 г., уровни грунтовых вод в районе первого створа скважин залегали не глубже 0,5 м.

Очевидно, что содержать в мелиоративном фонде вторично заболоченные земли не имеет смысла. При отсутствии культуртехнических работ они становятся практически недоступны для сельскохозяйственной техники. Учитывая то, что к Украине проявляют интерес европейские экологические ассоциации и фонды по ренатурализации болотных угодий для обеспечения гнездовий перелетных птиц, в настоящее время проводится мониторинг наиболее приемлемых для этих целей массивов. Критериями отбора таких массивов, находящихся ныне в государственном мелиоративном фонде, с нашей точки зрения, могут быть:

— высокая относительная доля (60 % и более) и компактное (сплошное) расположение торфяников на площади осушительной системы;

— низинный или эвтрофный генетический тип торфяно-болотного массива, который в связи с грунтовым или грунтово-напорным типом питания, является более влагообеспеченным по сравнению с верховым (олиготрофным) или переходным типами;

высокая повторяемость (по ежегодным оценкам в предпосевной и вегетационный периоды) неблагоприятного гидрогеолого-мелиоративного состояния по критериям глубины залегания грунтовых вод и срокам отведения избыточных вод в вегетационный период, что может свидетельствовать о восстановлении природных режимов увлажнения и процессах вторичного заболачивания;

возможно наличие двустороннего регулирования (кроме польдерных систем), позволяющего создать подпор поверхностных и грунтовых вод;

приуроченность к поймам водотоков, для которых нет необходимости поддерживать высокую проводимость русла;

отсутствие близко прилегающих (до 3,5 км) населенных пунктов;

многолетнее отсутствие вспашки, использование земель под выпас или сенокосы;

отсутствие развитой транспортной сети и дорог государственного назначения;

отсутствие густой дренажной сети или выборочного закрытого дренажа;

минимальный, подтвержденный статистикой, риск возникновения пожаров;

близкое расположение к землям заповедного фонда — предполагается, что на таких землях легче обеспечить охрану гнездовий и поддерживать природный водный режим.

Следует заметить, что в наше время площади болот и торфяных месторождений природоохранного фонда в бассейне Припяти составляют около 140 тыс. гектаров. На этих землях запрещено изменять водный режим. В бассейне р. Припять на территории Украины находится 3 природных заповедника, один Национальный парк и 2 Региональных ландшафтных парка.

В наибольшей степени приведенным критериям в Волынской области отвечают участки Цирской, Полицкой и Верхнеприпятской (новое название “Регулирование р. Припять”) систем. Например, в пределах последней системы торфяники занимают около 18 тыс. га, или 60 % от площади осушения. Торфяники повсеместно обводнены и содержат первый от поверхности водоносный горизонт.

Если пренебречь торфяными почвами мощностью до 0,5 м, то гидрогеологические условия торфяных осушенных и заболоченных массивов по характеру слоистости вертикального разреза можно свести к схеме трехслойного комплекса, состоящего из обводненных торфяников, подстилающих их водоносных песков и нижезалегающих трещиноватых мергельно-меловых отложений, к которым приурочен напорный водоносный горизонт (кроме того, следует учитывать, что в основании торфа, в большинстве случаев, лежит слой ила 0,1—0,3 м, а напорность нижнего горизонта обеспечивается за счет слабопроницаемого слоя элювия мергельно-меловых пород). Эта схема характерна для большинства заболоченных пойм речных долин верховьев Припяти.

Для обеспечения постоянного подтопления, дающего толчок торфообразующему процессу, представляется возможным использовать регулирующие сооружения на каналах (шлюзование). Поддержание необходимого уровня (около 0,15—0,20 м от поверхности) должно обеспечиваться боковым притоком грунтовых вод, субнапорным (от водонасыщенного слоя песков) и напорным питанием, а также инфильтрацией атмосферных осадков. Возможность создания долговременных подпоров грунтовых вод оценивается решением обратной задачи для заданных уровней. Предварительно следует выполнить:

1) анализ материалов по изучению водного режима и баланса до начала и в период строительства осушительной системы; 2) оценку современных источников водного питания и разгрузки, а также их соотношения; типизацию участков по последнему показателю; 3) оценку возможности уменьшения степени дренированности путем зарегулирования открытой сети каналов с оценкой рисков подтопления хозяйственных объектов; 4) оценку мощности и степени разложения торфа, изучение динамики и направленности почвообразовательных процессов и аккумуляции СО2 в условиях осушения и подтопления торфяно-болотных массивов.

При схематизации граничных условий следует учитывать тип питания и разгрузки торфяноболотного массива. В период строительства Верхнеприпятской системы (1974—1975 гг.) было Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

выделено пять природных типов формирования баланса грунтовых вод (по процентному соотношению его статей, составляющих более 10 % в приходной и расходной частях): инфильтрационный испарительно-перетоковый (междуречья и надпойменные террасы, характерен для верховых болот); инфильтрационно-притоковый испарительный (речные поймы и приозерные равнины); инфильтрационный испарительно-оттоковый (староосушенные земли с установившимся водным режимом); инфильтрационный испарительный (верховья Припяти); инфильтрационнонапорный испарительный (район развития карстовых озер Шацкой группы) (Наседкин И. Ю., 1979).

Объемы воды, необходимые для подъема и удержания уровня на заданных отметках, или объемы привлеченных и природных (динамичных) ресурсов, можно приблизительно определить, решая простое балансовое уравнение, в котором задаются значения прироста напора и коэффициента недостатка насыщения:

Если предположить, что = 0,18, а Н = 1,25 м, F = 1000 га, то W = 0,225 * 10 7 = 2250 тыс. м 3, что представляет собой достаточно большие объемы воды.

Естественно, что для точного решения приведенного, или более сложного балансового уравнения необходимы реальные данные, которые можно получить лишь путем обследования площади и опытно-фильтрационных работ. Фильтрационные свойства торфяников характеризуются довольно резкой анизотропией, которая учитывается при моделировании: в горизонтальном направлении коэффициенты фильтрации составляют 0,1—4,0 м/сут;

а в вертикальном, в зависимости от степени разложения и заиления нижней части слоя — от 0,0005 до 0,1 м/сут.

Хотя, главным образом, следует рассчитывать на боковой приток грунтовых вод от каналов, некоторую часть в приросте запасов (W) будут обеспечивать атмосферные осадки (точнее инфильтрационное питание), а, возможно, и напорное питание (если соотношение уровней грунтовых и напорных вод не изменится). В соответствии с этими соображениями можно записать:

где Qнап. — напорное питание; Q — разница между боковым притоком и оттоком; w — разница между инфильтрацией и испарением.

То есть, кроме вышеперечисленных видов работ, необходимы режимные наблюдения за уровнями грунтовых, нижележащих напорных и поверхностных вод, а также метеорологические данные.

Таким образом, современные устремления к экологизации землепользования и обращения с водными ресурсами, в данном случае с осушенными болотными угодьями, удовлетворение потребностей населения Украины в сельскохозяйственной продукции за счет лесостепной и степной зон, позволяют пересмотреть отношение к торфяно-болотным массивам, как к землям сельскохозяйственного назначения. Их ренатурализация обеспечивает восстановление редких биоценозов, места гнездования перелетных птиц, а также аккумуляцию одного из наиболее влиятельных парниковых газов — СО2.

1. Гімбаржевськiй, В. Р., Мостовiй, М. М. Прiскорене окультурення осушенх земель. — К.:

Урожай, 1990. — 183 с.

2. Ґрунтi Волiнської області. За ред. д.с-г. н. М. Й. Шевчука. –Луцьк: Вежа, 1999. — 162 с.

3. Бельский, Б. Б. Минеральные удобрения на торфяниках. — Минск: Ураджай, 1966. — 132 с.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ОГРАЖДАЮЩЕЙ

ДАМБЫ ШЛАМОХРАНИЛИЩА (РАССОЛОСБОРНИКА)

C УЧЕТОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Решение задач по оценке коэффициента устойчивости проектируемых дамб выполнено с учетом нормативных требований СНиП 2.02.-85* [1], СНиП 2.06.05—84* [2], СНиП 33—01—2003 [3] и рекомендаций [4—6] в плоской постановке с использованием численных и аналитических методов. В качестве модели грунта использована упругопластическая модель Кулона-Мора.

При выполнении расчетов устойчивости откосов использованы специализированные компьютерные программы Slope/W [7] и Phase2 [8].

Программный комплекс Slope/W предназначен для выполнения инженерных расчетов оценки устойчивости откосов гидротехнических сооружений (земляных плотин, дамб, насыпей). Решение конкретных инженерных задач может быть также получено на основе допущения о круглоцилиндрических поверхностях скольжения с использованием известных инженерных методов (Феллениуса, Бишопа–Крэя, Джанбу, Спенсера, Моргенштерна–Прайса, Карафааза и др.) и численными методами анализа с применением метода конечных элементов (МКЭ) — на основе анализа напряженно–деформируемого состояния исследуемого сооружения с учетом заданного поля напряжений в скелете грунта (в этом случае совместно с модулем Slope/W используется программный модуль Sigma/W) [7].

Оценка устойчивости откосов может быть произведена с использованием как детерминированных, так и стохастических моделей (метод Монте–Карло), путем варьирования независимо друг от друга учитываемых геотехнических показателей грунтов, в соответствии с принятым в расчетах законом распределения (нормальный, логнормальный и др.).

Компьютерная программа Phase2 обеспечивает возможность оценки устойчивости откосов на основе применения метода конечных элементов. В программе реализован широко используемый в отечественной и зарубежной практике алгоритм расчета, основанный на анализе влияния изменения основных параметров, определяющих прочность пород — сцепления C и угла внутреннего трения, на устойчивость откоса [8].

Обе программы позволяют анализировать грунтовые массивы в дамбе любой конфигурации при наличии неограниченного числа напластований грунтов, имеют удобный графический интерфейс, сочетающий преимущества ACAD и MS Windows, располагают средствами редактирования и вставки в чертеж графической и текстовой информации, изменения размера шрифтов и стилей. Имеется возможность учета влияния на устойчивость откоса статических и динамических нагрузок (в том числе землетрясений).

Инженерные характеристики грунтов приняты по имеющимся на данный момент материалам инженерных изысканий, недостающие параметры приняты по справочным данным [11].

Плотность рассолов в рассматриваемых вариантах расчетов принималась равной = 1,235 г/см 3.

Принятые в расчетах инженерные характеристики пород приведены в таблице 1.

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

Таблица 1. Физико-механические свойства грунтов Насыпной грунт, суглинок Насыпной грунт, суглинок Суглинок тяжелый, влажный, ненарушенной структуры Песок мелко- и среднезернистый, влажный В соответствии с имеющимися рекомендациями [10], при выполнении расчетов в вариантах оценки устойчивости откосов дамб с учетом сейсмических сил (с магнитудой 8 баллов), расчетное значение величин горизонтального и вертикального ускорений приняты агор=0,2 м/сек 2, аверт=0,1 м/сек 2.

Основной расчет выполнен в квазистатической постановке, с учетом предположения, что сейсмические события (землетрясение) с магнитудой 8 баллов оказывают воздействие на дамбу, сложенную воздушно–сухими уплотненными суглинками, поскольку ее верховой откос и днище шламохранилища защищены водонепроницаемой полиэтиленовой пленкой.

Поверочный расчет выполнен при допущении, что после наступления сейсмических событий возможно повреждение водонепроницаемого пленочного покрытия верхового откоса и днища, что приведет к обводнению дамбы, возникновению профильного стационарного потока рассолов и, вследствие этого, снижению прочности суглинистых грунтов (сцепления) в ее теле.

При выполнении основного и поверочного расчетов использован вероятностный подход.

Расчеты выполнены в предположении, что кривая распределения расчетных характеристик грунтов не противоречит нормальному закону, в соответствии с которым исходные расчетные значения оценены двумя параметрами: средним выборочным значением расчетной величины и коэффициентом вариации. Для оценки коэффициента устойчивости откоса (максимального, среднего и минимального значений) решалась серия из 2000 задач, в каждой из которых расчетные значения учитываемых параметров принимались с использованием вероятностной процедуры. Максимальные и минимальные значения коэффициента устойчивости откоса оценены с доверительной вероятностью 0,99.

Для каждого расчетного варианта модели формировались свои исходные данные с нормально распределенными расчетными параметрами грунтов, заключенными в интервале от минимального до максимально допустимых значений.

В качестве исходных, были использованы доступные на данный момент инженернофизические характеристики грунтов, полученные в результате проведенных инженерных изысканий, опытных работ и справочных материалов, приведенные в таблице 1.

Выполненные расчеты позволили оценить устойчивость откосов дамбы с учетом влияния изменчивости инженерных свойств грунтов и сейсмического воздействия. Сводные результаты расчетов приведены в таблице 2.

Как следует из приведенных в ней данных, при наступлении сейсмических событий с магнитудой 8 баллов устойчивость низового откоса дамбы обеспечивается с коэффициентом запаса при расчете:

по круглоцилиндрическим поверхностям численными методами 1,30 Кср 1,62 Кср=1, Таблица 2. Результаты расчетов коэффициента устойчивости откосов дамбы в среде SLOPE/W и Phase Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

В случае фильтрации рассолов через тело дамбы коэффициент запаса при расчете: по круглоцилиндрическим поверхностям численными методами 1,785 Кср 2,15 2.24 Кср 2, Из результатов выполненных расчетов следует, что принятые конструктивные параметры дамбы при НПУ 341 м обеспечивают устойчивость откосов в случае форс-мажорных обстоятельств (при действии сейсмических событий магнитудой 8 баллов и в случае фильтрации рассолов через тело дамбы, в случае разгерметизации пленочного покрытия верхового откоса).

Следует отметить, что в случае прорыва защитной пленки, дополнительно следует решить задачу утилизации просачивающихся рассолов с целью предотвращения их вредного воздействия на окружающую территорию.

1. СНиП 2.02.02—85. Основания гидротехнических сооружений.

2. СНиП 2.06.05—84. Плотины из грунтовых материалов.

3. СНиП 2.06.01—86 Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования.

4. Инструкция по проектированию, строительству и эксплуатации шламохранилищ на подрабатываемой горными работами территории Старобинского месторождения калийных солей:

ВСН 03—90, г. Солигорск, Агрохим, 1990.

5. Иванов, П. Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Механика грунтов:

Учеб. для гидротехн. спец. вузов. — 2-е изд. М.: Высш. шк., 1991.

6. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. Под ред. В. П. Недриги. — М. Стройиздат, 1983.

7. Stability Modeling with SLOPE/W 2007 Version. An Engineering Methodology. Fourth Edition, February 2010, — GEO-SLOPE International Ltd. Alberta, Canada, — 355 р.

8. Phase2. 2 D elasto-plastic nite element program for slope and excavation stability analyses. Slope Stability Verication Manual. [Электронный ресурс]. © 1989—2009/. — Режим доступа: http://www.

rocscience.com/downloads/phase2/webhelp/pdf_les/verication/Phase2_SlopeStabilityVerication_ Part1.pdf. свободный. –Загл. с экрана.

9. Geoecology and Computers. Yun S. A. — A. A. Balkema/Rotterdam/Brookeld./2000.

10. СНТ 2.01.08—2001. Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования.

Раздел 2. Гидротехнические сооружения, Раздел 3. Транспортные сооружения. Министерство строительства и промышленности строительных материалов Туркменистана, 2002.

11. Булычев, Н. С. Механика подземных сооружений. — М., “Недра” 1994.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

ПУТЕМ БУРЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ

СВАЖИН НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

рез; б) общий вид; г) при- фильтра у длительно эксплуатирующейся скважины достигафильтровая зона до реге- ет 45—60 кг. Эффективность восстановления удельного дебита нерации; д) после регене- к первоначальному составляет всего 30—50 %. Межремонтный Надо отметить, что полная декольматация фильтра представляет собой сложную задачу, так как значительная часть отложений сосредоточена в глубине прифильтровой зоны и прилегающем пласте, которые находятся под «защитой» трубчатого каркаса фильтра Так как импульсные и реагентные обработки производятся изнутри фильтра, отложения в этих условиях слабо поддаются разрушению и растворению. Их невозможно полностью измельчить, На схеме: 1 — фильтрационный лоток;

2 — кольцевой бьеф; 3 — пьезометры; скважин неремонтопригодны и недолговечны, а методы их регенещит пьезометров; 5 — шланги; рации, проводимые только изнутри фильтра неэффективны.

6 — сливной патрубок; 7 — водозаНеобходим пересмотр подходов к конструкциям водозаборборная скважина; 8 — циркуляционные скважины; 9 — уплотнение; 10 — ных скважин. Современные водозаборные скважины не должны водовмещающий грунт; 11 — по- быть временными сооружениями, имеющими низкие надежлиэтиленовая пленка; 12 — глиняный замок; 13 — насос «Ручеек-1»; 14 — ность и долговечность, что входит в противоречие с их стоинапорный бак; 15 — напорный шланг; мостью, составляющей десятки тысяч долларов, и высокими 16 — счетчик воды; 17 — сливные шланги; вентиль 18.

скважина–резервуары. Необходима срочная модернизация водозаборов энергосберегающими и долговечными скважинами 2-го и эксплуатационные расходы. Предлагаемый путь решения проблемы заключается в оборудовании скважин затрубными системами реагентной промывки, обеспечивающими возможность б ремонтопригодной скважины, основным отличием которой от типовых конструкций является размещение в фильтрующей обсыпке специальных циркуляционных Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

специальной емкости. В это время в водозаборной скважине создают с помощью эрлифта или специального насоса депрессию, которая заставляет реагент от циркуляционных скважин двигаться в сторону водозаборной скважины через закольматированную гравийную обсыпку. Происходит растворение отложений в фильтре и прифильтровой зоне. Откачиваемый реагент возвращается назад в емкость и опять поступает в циркуляционные скважины.

Для оценки эффективности регенерации прифильтровой зоны скважины с помощью затрубной циркуляционной системы реагентной промывки были проведены лабораторные исследования на экспериментальной установке (см. рисунок 1 а, б). Здесь же представлены результаты регенерации модели фильтра (см. рисунок 1 в, г).

Установка состояла из радиального фильтрационного лотка 1 диаметром 1,22 м и высотой 0,5 м с кольцевым бьефом 2, внутри которого устанавливалась модель фильтра совершенной по степени вскрытия пласта водозаборной скважины 7. В прифильтровой зоне водозаборной скважины 7 установлены четыре циркуляционных скважины 8. Бак засыпан на высоту 0,3 м фильтрующим песчаным грунтом 10. В днище бака встроены водоприемники пьезометров 3, которые соединяются с пьезометрическим щитом 4 гибкими шлангами 5.

В баке предусмотрен слив 6. Во избежание защемления воздуха, грунт закладывался в воду с послойным трамбованием. Для обеспечения условий напорной фильтрации в грунте 10 при циркуляции, на его поверхности была уложена полиэтиленовая пленка 11 толщиной 2 мм с глиняным замком 11, который был дополнительно пригружен. Модель напорного пласта имела мощность m=0,3 м. Водозаборная и циркуляционные скважины имели нижние и верхние уплотнения 9 в местах их примыкания к днищу бака и на контакте с полиэтиленовой пленкой 11. В водозаборную скважину помещали насос «Ручеек 1», который откачивал из нее жидкость в напорный бак 14. На напорном шланге 15 насоса был установлен расходомер 16 и вентиль для регулировки расхода. Из бака в нагнетательные скважины подведены сливные шланги 16.

Фильтр скважины представлял собой трубчатый полиэтиленовый каркас внутренним диаметром 125 мм (5 дюймов). Диаметр отверстий в каркасе составлял 12 мм. Отверстия располагались в шахматном порядке. Снаружи каркас обматывался полиэтиленхолстом толщиной =7,5 мм. В опытах использовался кварцевый песок (ТУ РБ 100016844.241—2001), искусственно закольматированный природными железистыми отложениями.

Для определения эффективности регенерации вначале определялись гидравлические характеристики скважины с незакольматированной прифильтровой зоной, затем — с искусственно закольматированной, и в конце характеристики скважины после регенерации. В качестве гидравлических характеристик использовались: удельный дебит q скважины и показатель обобщенного сопротивления фильтра и прифильтровой зоны. Прифильтровую зону искусственно кольматировали сцементированным железосодержащим осадком и цементом.

Для этого приготавливали смесь однородного кварцевого фильтрующего песка (ТУ РБ 100016844.241—2001), кольматанта и цемента М500 в отношении 1:0,3:0,1. В смеси использовался кольматант, извлеченный из фильтра скважины № 3 б водозабора «Северный» г. Жодино в процессе газоимпульсной регенерации. Согласно химическому анализу, кольматант содержал 72 % Fe2 O3, 3 % CaO. Добавка цемента к кольматанту способствовала сцеплению и удержанию кольматирующего осадка на частицах песка, что имитировало естественную химическую кольматацию в прифильтровой зоне, которая образуется за период 5 и более лет эксплуатации скважины.

Для обеспечения равномерности зоны кольматации по высоте и толщине, смесь загружалась в кольцевой зазор между фильтром с наружным диаметром 140 мм и трубой диаметром 280 мм, которая затем извлекалась. Таким образом, закольматированная кольцевая зона имела постоянную по высоте толщину =7 см и высоту m=0,3 м, равную мощности водоносного пласта. Заполненный водой при температуре 18 °C фильтрационный лоток отстаивался трое суток.

В качестве реагента в опытах использовалось кислотное очищающее средство «Дескам»

(ТУ РБ 37430824.001—97), содержащее 20 % НСl. Количество реагента подбиралось исходя из баланса веществ, вступающих в реакцию Готовый раствор помещался в напорный бак 14, установленный выше статического уровня воды (рис. 1 а, б). Затем его из бака 14 по шлангам подавали в нагнетательные скважины. В это время включали насос «Ручеек-1», который откачивал жидкость из водозаборной скважины назад в бак, что обеспечивало циркуляцию реагента в прифильтровой зоне. Реакция сопровождалась выделением углекислого газа в прифильтровой зоне при взаимодействии соляной кислоты с карбонатами, содержащимися в кольматанте. Это несколько ухудшало проницаемость прифильтровой зоны из-за блокировки пор пузырьками углекислого газа. Окончание циркуляции определялось по стабилизации динамического уровня в центральной скважине при неизменных значениях статического уровня и производительности насоса. Процесс циркуляции длился 65 минут. После этого производили откачку на выброс отработанных продуктов реакции до полного их удаления с замещением их водопроводной водой, и гидравлические испытания скважины с целью определения после регенерации показателя обобщенного сопротивления фильтра и прифильтровой зоны, а также удельного дебита q скважины при постоянном расходе.

Данные о результатах регенерации фильтра скважины представлены в таблице 1.

Таблица 1. Данные об эффективности циркуляционной регенерации прифильтровой зоны с помощью системы затрубной реагентной промывки Удельный дебит скважины, см 2/c Показатель обобщенного сопротивления кольматации, регенерацией, регенерации, регенерацией, регенерации, Анализ данных таблицы 1 показывает, что удельный дебит через 65 мин. после циркуляционной регенерации возрос в среднем в 1,3 раза и составил в среднем 95 % первоначального.

После проведения циркуляционной регенерации были выполнены вскрышные работы прифильтровой зоны, в результате в песке обнаружились лишь незначительные следы кольматирующих отложений на периферии секторов, расположенных между циркуляционными скважинами (см. рисунок 1 в, г).

Полученные данные свидетельствуют об эффективности применения скважинной затрубной циркуляционной системы для реагентной промывки прифильтровой зоны скважины от осадка с последующим его удалением за ее пределы в растворенном виде.

Для дополнительного воздействия на отложения снаружи фильтра, современная скважина должна содержать затрубную систему реагентной промывки, которая обеспечит ее надежную, стабильную работу, предположительно более чем двукратное увеличение ресурса и снижение эксплуатационных расходов за счет уменьшения напора насоса и снижения стоимости и количества текущих ремонтов. Эффективная регенерация фильтра и прифильтровой зоны будет достигнута за счет создания здесь циркуляционных потоков реагента с заданными гидродинамическими характеристиками, обеспечивающих полное растворение и удаление из отверстий фильтра и пор гравийной обсыпки кольматирующих отложений. Интенсификация растворения отложений может быть обеспечена предварительным измельчением отложений импульсами давления, созданием вибрации в фильтре и нагревом реагента.

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

1. Конструкция водозаборной скважины при роторном бурении: пат. 9453 Республика Беларусь, МПКС1, Е21 В43/00, В03 В 03/00/В. В. Ивашечкин, А. Н. Кондратович, И. А. Герасименок, Н. И. Крук, И. В. Рытько; заявитель Белор. Нац. Техн. ун-т. — №а20031236; заявл. 29.12.03, опубл. 30/06/2005//Афiцыйны бюл. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. — 2006.

2. Ивашечкин, В. В., Автушко, П. А. Повышения долговечности водозаборных скважин/В. В. Ивашечкин, П. А. Автушко//Наука — образованию, производству, экономике: материалы 7-й Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 23—24 мая 2009 г.: в 2 т./БНТУ; редкол.:

Б. М. Хрусталев [и др.]. — Минск, 2009. — Т. 2., — С. 12.

3. Ивашечкин, В. В., Автушко, П. А. Циркуляционная регенерация водозаборной скважины, оснащенной затрубной системой реагентной промывки/В. В. Ивашечкин, П. А. Автушко//Мелиорация. — 2010. — № 1. — С. 70—77.