Экологические аспекты влагои солепереноса насыщенных рассолов при их разливе на поверхность грунтов в районах строительства подземных хранилищ в каменной соли Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

пользования тепла Земли. Учебное пособие. - Л., изд. ЛГИ, 1981. - 105 с.

3. Богуславский Э.И. Экономико-математическое моделирование и оптимизация параметров ГЦС с гидроразрывом Закарпатской ГеоТЭС. Физические процессы горного производства. Л, изд. ЛГИ, 1987. с. 107 - 110.

4. Буевич Ю.А. К теории переноса в гетерогенных средах. Инж. - физ. журнал. 1988. Т. 54. № 5. с. 770-779.

5. Геотермальная технология низкопотенциальных высокоминерализованных пластовых вод. Разведка и охрана недр N 1, 1994. / Хахаев Б.Н., Певзнер Л.А. Самхан И.И., Богуславский Э.И., Шурчков А.В.

6. Дядькин Ю.Д., Гендлер С.Г., Смирнова Н.Н. Геотермальная теплофизика. С.-Пб., Наука, 1993. 256 с.

7. Нигматулин Р. И. Основы механики гетерогенных сред. М., Наука, 1978. 336 с.

8. Нустров B.C., Сайфулаев Б.Н. Метод эквивалентного уравнения в теории тепломассопере-носа. Инж. - физ. журнал. 1988. Т. 54. № 5. с. 779786.

9. Рубинштейн Л.И. Температурные поля в нефтяных пластах. М., Недра, 1972, 276 с.

10. Ромм Е.С. Об одном случае теплопереноса в трещиноватой горной породе. Проблемы разра-

ботки месторождений полезных ископаемых Севера. Л., 1972. с. 92-96.

11. Романов В.А. Нестационарный теплообмен в гетерогенной среде. Инж.- физ. журн. 1975. Т. 29, № 3. с. 522-526.

12. Смирнова Н.Н. Метод исследования теплофизических процессов при комплексном освоении тепловых и топливных ресурсов недр. Успехи современного естествознания. Материалы конференции энергосберегающие технологии. 2004. №

4.

13. Смирнова Н.Н. Решение уравнений переноса тепла при фильтрации методом сведения к эквивалентному уравнению теплопроводности. Физическая гидродинамика и теплообмен: Сб науч. трудов. Новосибирск, 1978. с. 61 - 68.

14. Смирнова Н.Н. Нестационарный теплообмен при фильтрации в гетерогенных средах. Новосибирск, 1990. 85 с.

15. Development of geothermal resources of Moskow artesian basin. “Proceedings of the World Geothermal Congress”, 1995. Florence, Italy, 18-31 May 1995, Volume 1.- p.601-605. / Emil I. Boguslavsky, Anna B. Vaineblat, Lev A. Pevzner, Anatoly A. Smyslov, Bilat N. Khakhaev.

16. Boguslavsky Emil. Economic-Mathematical Modelling ot Geothermal Circulation systems and Optimization of Their Parameters. “Proceedings of the World Geothermal Congress”, 1995. Florence, Italy, 18-31 May 1995, Volume 4.- p.2847-2851.

— Коротко об авторок

Богуславский Эмиль Иосифович - профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой, Смирнова Нина Николаевна - кандидат физико-математических наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет).

© М.Ю. Баканова, И.И. Зыбинов, М. К. Теплое, 2005

УДК 54-14:622.363.1/.2:622.014.2:502.76

М.Ю. Баканова, И.И. Зыбинов, М.К. Теплое

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛАГО-И СОЛЕПЕРЕИОСА НАСЫЩЕННЫХ РАССОЛОВ ПРИ ИХ РАЗЛИВЕ НА ПОВЕРХНОСТЬ ГРУНТОВ В РАЙОНАХ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ В КАМЕННОЙ СОЛИ

Семинар № 14

А нализ мировой практики строи-,/м. тельства и эксплуатации подземных резервуаров в отложениях каменной соли для хранения жидкостей (газов), а также захоронения промышленных отходов, свидетельствует об их высокой эффективности как с экономической, так и с экологической точек зрения. Одним из способов создания подземных хранилищ в каменной соли является способ подземного растворения через буровые скважины. При этом способе для размыва используется пресная вода, а получаемые после процесса растворения высокоминерализованные рассолы либо закачиваются в глубокие водоносные горизонты, либо при возможности используются на солеперерабатывающих заводах. При эксплуатации подземных хранилищ по рассольной схеме значительные объемы рассола хранятся в наземных рассолохранилищах. Технология перекачки рассолов в рассоло-хранилища, а также утилизации полученных в процессе растворения высокоминерализованных рассолов включает в себя их транспортировку по рассолопроводам. При возможных авариях на оголовках скважин и на рассолопроводах возникает опасность попадания высокоминерализованных рассолов на поверхность грунтов. При этом основным барьером на пути их проникновения в грунтовые воды являются грунты зоны аэрации, в связи с чем в последние годы оценке защитных свойств этих грунтов уделяется повышенное внимание.

При проливе высокоминерализованных рассолов на поверхность земли начинает происходить их распространение вглубь как по вертикали (на глубину), так и по горизонтали (боковое растекание). При этом основ-

ным приемником загрязнения являются грунты зоны аэрации, а при неблагоприятных условиях (большие объемы проливов, малая глубина залегания грунтовых вод и др.) и грунтовые воды.

При анализе вопроса о влагопереносе в зоне аэрации необходимо отметить, что в грунтах рассматриваемой части разреза помимо жидкой фазы, присутствует газовый компонент (в основном воздух), находящейся в свободном состоянии. Соотношение этих фаз играет определяющую роль в процессе влагопереноса. В условиях состояния пород с относительно высокой влажностью основную роль играют гравитационные, капиллярные и сорбционные силы, в то время как в грунтах с относительно малой влажностью - перемещение парообразной воды [1]. Основным начальным параметром, определяющим характеристики влагопереноса в зоне аэрации является всасывающее давление, или, если отнести его к единице веса воды, то высота всасывания. Зависимость высоты всасывающего давления от влажности является важнейшей характеристикой грунта при оценках влагопереноса, обычно она характеризуется выраженным гистерезисом (при осушении грунта, т.е. уменьшении влажности грунта всасывающее давление больше, иногда в несколько раз, чем при увлажнении), поэтому процесс увлажнения грунтов идет быстрее осушения. Вертикальная миграция загрязнений через зону аэрации часто характеризуется повышенной нестабильностью, т.е. образованием опережающих основной фронт увлажнения языков. Их появление может быть связано с неоднородностью строения грунтов, а также флуктуациями капиллярного давления.

Представления о массопереносе в первом приближении базируются на том, что перенос вещества протекает лишь в водной фазе грунта. Однако лабораторные эксперименты [1] показали, что фронт увлажнения движется с большей скоростью, чем фронт переноса вещества, причем разрыв между ними со временем растет. В реальных же условиях процессы массопереноса зависят от большого количества факторов, среди которых помимо влажности можно выделить химическую природу раствора, структурнотекстурных особенностей грунта и др.

При попадании рассолов на поверхность земли могут происходить структурные, физико-химические и другие изменения почв и нижележащих грунтов [2]. К показателям, характеризующим изменения грунтов можно отнести показатели биологической активности почв; численный и видовой состав микроорганизмов и беспозвоночных; кати-оннобменные свойства почв; содержание необходимых и вредных для растений элементов; минеральный состав, показатели структуры и физических свойств грунтов. Влияние на эти показатели также оказывает

1. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Монография в 3-х томах. Том 1. Теоретическое изучение и моделирование геомиграционных процессов. - М.: Изд-во МГГУ, 1998. - 611 с.

физико-географическое положение территории, так, например, в районах с аридным климатом может происходить засоление почв, что оказывает влияние на изменение физических, физико-химических и физикомеханических свойств грунтов, вследствие чего страдает флора и фауна загрязненной территории.

Большую опасность представляет собой возможность загрязнения грунтовых вод. При попадании в грунтовые воды высокоминерализованных рассолов может происходить увеличение их минерализации, а при наличии в рассолах вредных примесей, будет происходить загрязнение ими грунтовых вод, что в свою очередь может влиять на экологическую обстановку в целом.

Исходя из вышесказанного, следует, что с точки зрения экологии необходимо тщательное изучение влаго- и солепереноса насыщенных рассолов при их разливе на поверхностность грунтов. На основании этого авторами разрабатываются лабораторные модели, необходимые для решения поставленных задач миграции рассола в грунты зоны аэрации.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Королев В.А. Мониторинг геологической среды. /Под редакцией В.Т.Трофимова. - М., изд-во МГУ ,1995. - 272 с.

— Коротко об авторок

Баканова М. Ю. - научный сотрудник,

Зыбииов И. И.- заведующий лабораторией, кандидат химических наук,

Теплое М. К. - начальник отдела, кандидат технических наук,

ООО «Подземгазпром».

^ © Ю.М. Богданов, Т.Н. Самолаева,'

А.А. Лапицкий, В. П. Шустров,

2005

УДК 553.631:546

Ю.М. Богданов, Т.Н. Самолаева, А.А. Лапицкий, В.П. Шустрое