Дипломная работа: Эколого-социальные проблемы при устройстве хранилища химотходов коксохимического производства в г. Череповец

Т < F,

где T=G· Sinи - сдвигающая сила от веса экрана на 1 м;

F- сила трения от веса экрана на 1 м.

Сила трения определяется по формуле (4.15).

F= N tgц = G Cos и·tg ц ; (4.15)

где G - г_э·д_э·l_э·1 - вес 1 м экрана;

и - угол наклона экрана к горизонту, равный 22°;

ц - угол внутреннего терния грунта, равный 24°;

г_э - удельный вес грунта экрана, равный 1,83 т/м³;

д_э - толщина экрана, равная 1,0 м;

l_э - длина экрана, равная 27 м.

Для устойчивости экрана необходимо выполнить условие, формула (4.16).

G· Sinи ? G· Cosи·tgц или К_з·tgи ? tgц, (4.16)

где К_з - коэффициент запаса, равный 1,15 - 1,25.

G = 1, 83· 1 · 27 ·1=49, 41 т;

Сдвигающая сила находится по формуле (4.17).

T = G · Sinи= 49, 41· 0,37=18,3 т. (4.17)

Удерживающая сила (сила трения) равна:

F= 49, 41 · 0,93 · 0,46 =21,1 т;

К_з = =1,15.

Делаем вывод, что условие устойчивости выполняется.

Для защиты полиэтиленовой пленки экрана от повреждения твердыми частицами грунта крупнее 1,0 мм, присутствующими в суглинках, предусматривается устройство подготовки под пленку толщиной 0,2 м и защитного слоя под ней 0,5 м из мягких суглинков, разрабатываемых в резерве суглинка. Укладка, подготовки из суглинка под пленку, производится после отсыпки выравнивающего слоя, из дренирующих грунтов, до отметки планировки - 107,00 м.

Полиэтиленовая пленка укладывается в два слоя толщиной 0,25 мм, стабилизированная сажей, по ГОСТ 10314-82*. При укладке полиэтиленовой пленки следует соблюдать требования СН 551-82 «Инструкция по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов». Грунты в тело дамбы укладываются при оптимальной влажности с уплотнением послойно толщиной 2-3 м с укаткой. Для защиты гребня дамб, верхового и низового откосов от водной и ветровой эрозии, а верхового откоса ещё и от волнового воздействия, предусматривается их крепление. Гребень и верховой откос крепится шлаком толщиной 0,22 м, низовой откос - засевом трав по слою растительного грунта, толщиной 0,3 м. По гребню дамб под шлаком устраивается подготовка из «пустой породы», толщиной 0,28 м для обеспечения прочности покрытия и уменьшения потребности в суглинках [27].

Защитная дамба служит для предотвращения выноса загрязнений в реку Кошта, при их попадании в открытую проводящую сеть в результате возникновения аварийных ситуаций. С этой целью в теле защитной дамбы устраивается водовыпускная труба, оборудованная задвижкой.

Водосливные трубы, укладываемые в гребне северной дамбы действующего хранилища под проектируемым проездом, устраиваются их металла диаметром 400 мм. Они обеспечивают слив вытесняемых жидких отходов из существующего хранилища твердых отходов в проектируемом хранилище химотходов. Отметки лотков входных оголовков труб устраиваются выше сложившихся урезов воды в существующем хранилище и должны уточняться на момент производства работ. Трубы укладываются с уклоном в сторону проектируемого хранилища. Для предотвращения контурной фильтрации вдоль труб устраиваются диафрагмы из листового металла. Стекание жидких отходов по откосу проектируемого хранилища предусматривается по бетонным лоткам для предотвращения размывов грунта [Там же].

Вдоль ограждающих дамб устраиваются придамбовые презды и кольцевые канавы. Придамбовый проезд служит упорной призмой и наслонным дренажом для дамб и используется для осуществления инспекторных проверок при эксплуатации хранилища и проезда техники и транспорта во время строительных работ. Кольцевые канавы предназначены для отвода поверхностных вод и предотвращения заболачивания прилегающих к хранилищу территорий. Вода из кольцевых канав перед сбросом в реку Кошта проходит очистку от взвешенных частиц в отстойнике, устраиваемом севернее проектируемого хранилища [28].

Придамбовые проезды шириной по верху 5,0 м отсыпаются из «пустой породы», доставляемой из отвала, удаленного из хранилищ на 1,0 км. Укладка «пустой породы» производится послойно с уплотнением укаткой. Придамбовые проезды отсыпаются до начала возведения ограждающих дамб и служат в период строительства в качестве основных проездов для строительных машин и механизмов. С этой целью покрытие придамбовых проездов устраивается усиленного типа из шлака, толщиной 0,5 м.

Въезд на придамбовые проезды осуществляется со стороны существующей и проектируемой дорог. В местах въезда в проектируемом ограждении устраиваются металлические ворота. На придамбовом проезде предусматривается устройство одного съезда к отстойнику и одной разворотной площадки в его тупике. На съездах при пересечении с кольцевыми канавами устраиваются две водопропускные железобетонные трубы диаметром 0,6 м длиной 10,12 м каждая.

Внешний откос придамбового проезда крепится засевом трав по слою растительного грунта, толщиной 0,3 м. Отвод дренажных и поверхностных вод, собираемых на ограждаемой дамбой территории, осуществляется по кольцевым каналам, проходящим вдоль низового откоса хранилища химотходов. Собираемая вода проходит через отстойник и далее через водовыпусную трубу в теле ограждающей дамбы по отводящей канаве поступает в реку Кошта. С внешней стороны ограждающей дамбы устраиваются дренажные канавы для отвода поверхностных вод с прилегающей к хранилищам территории и предотвращения подтопления земель [28].

Ограждающая дамба и водовыпускная труба, оборудованная задвижкой, позволяет регулировать сброс за пределы территории, отведенной под хранилища химотходов, и в случае непредвиденного попадания токсичных отходов в кольцевые канавы предотвратить их попадание в реку Кошта.

Гидравлический расчет открытой проводящей сети.

Гидравлический расчет выполняется по формуле равномерного движения, формула (4.17).

Q = , м³/с, (4.17)

где - площадь поперечного сечения канала, м²;

- коэффициент Шези;

- гидравлический радиус, м;

- гидравлический уклон дня канала.

Площадь поперечного сечения канала определяем по формуле (4.18).

= h(b + m·h), м^{2 ,} (4.18)

где h- глубина наполнения канала, м;

b- ширина канала по дну, м;

m- заложение откосов канала;

Коэффициент Шези находится по формуле (2.19) [29].

С= , (2.19)

где n- коэффициент шероховатости;

R- гидравлический радиус, м.

Гидравлический радиус находим по формуле (4.20).

R= , м, (4.20)

где - смоченный периметр, м;

- площадь поперечного сечения канала, м².

Смоченный периметр определяется по формуле (4.21).

, м. (4.21)

где h- глубина наполнения канала, м;

b- ширина канала по дну, м;

m- заложение откосов канала;

Расчет выполняется в строгой последовательности.

Задаемся глубиной наполнения канала(h= 0,1;0,3;0,5 м).

Определяем расход воды в канале при принятых значениях h.

Определяем расходную характеристику k по формуле (4.22).

k= м³/с. (4.22)

где Q- расход, м³/сек;

- гидравлический уклон дня канала.

Определяем наилучшее сечение канала по формуле (4.23).

(4.23)

где b- ширина канала по дну, м;

h- глубина наполнения канала, м.

Строим график зависимости в=f(K). График зависимости изображен на рисунке 6 [29].

Рисунок 6 График зависимости в=f(K)

Определяем К_необх по формуле (4.24).

К_необх= , м³/с, (4.24)

где - заданный расход, м³/сек;

- гидравлический уклон дня канала.

Отмечаем К_необх на графике; представлено на рисунке 4.

По графику определяем искомую величину наполнения канала по формуле (4.25).

h_p= , (4.25)

где b- ширина канала по дну, м.

Определяем скорость движения в канаве по формуле (4.26).

V_p= C·, м/с, (4.26)

где C- Коэффициент Шези;

R- гидравлический радиус, м;

- гидравлический уклон дня канала.

Сравниваем расчетную скорость с предельно допустимой скоростью на размыв и заиление по формуле (4.27).

V_нез< V_p < V_{неразм.} (4.27)

Если условие не выполняется, то в данном случае меняем уклон по трассе канала.

= 0,1 · (0,5+1,5·0,1)=0,065 м²;

= 0,5 + 2 · 0,1 · = 0,86 м;

= 0,3 · (0,5+1,5·0,3)=0,285 м²;

= 0,5 + 2 · 0,3 · = 1,.58 м;

= 0,5 · (0,5+1,5·0,5)=0,625 м²;

= 0,5 + 2 · 0,5 · = 2,30 м;

R₁ =0,065/0, 86=0, 08 м;

С₁=·=25, 25;

R₂ =0,285/1, 58=0, 18 м;

С₂=·=28, 90;

R₃ =0,625/2, 30=0, 27 м;

С₃=·=30, 92;

Q₁= 0,065 · 25, 25 ·=0,015 м³/с;

k₁== 0, 47 м³/с;

Q₂= 0,285 · 28, 90 ·=0,111 м³/с;

k₂== 3, 51 м³/с;

Q₃= 0,625 · 30, 92 ·=0,318 м³/с;

k₃== 10, 06 м³/с;

в₁ = ;

К_необх== 0,2 м³/с;

в₂ = ;

h_расч = = 0,09 м;

в₃ = ;

V= 25, 7 · = 0,22 м/с.

0,2<0,22<1,55

Устройство отстойника позволяет произвести очистку отводимых вод от взвешенных веществ. Учитывая низкий уровень исходных загрязнений, собираемых на ограждаемой территории вод, предусматривается привязка открытого горизонтального отстойника с фильтрами-аэраторами. При привязке отстойника и назначения основных размеров использованы типовые проектные решения отстойников применяемых на объектах мелиорации и дорожном строительстве. Основные размеры отстойника в плане 27Ч41 м, глубина - 3,0 м, заложение откосов 1:2 [30].

Отстойник - наносоуловитель располагается ассиметрично к оси канала. В состав отстойника входят 2 камеры - большая и малая. Камеры разделены г-образной грунтовой дамбой. В дамбе по оси канала выполнена выемка в форме канала и перекрыта перемычкой высотой 0,7 м. на водосливе устанавливаются 2 фильтра - аэратора, разной высоты 0,7 и 0,5 м.

Фильтры выполнены из жердей и сфагнового мха. В большой камере гасится кинетическая энергия потока и происходит предварительная очистка воды. Между фильтрами-аэраторами за счет разности их высот образуется перепад оды, способствующий лучшей аэрации дренажных вод и снижению концентрации токсичного железа. Наряду с этим, фильтры-аэраторы полностью перехватывают плывущие предметы, а также пену, поверхностную пленку воды, в которой скапливается большая часть загрязнений. Органические и минеральные частицы, проходящие через фильтры - аэраторы, скапливаются в малой камере [Там же].

Отстойник обеспечивает очистку поступающих стоков от загрязнений: по взвешенным частицам - 80 %. Работа отстойника рассчитана для двух режимов эксплуатации летний с открытой водной поверхностью и зимний при наличии плавающего льда [30].

Подъездная дорога протяженностью 223 км относится к автомобильным дорогам промышленных предприятий. Категория дороги III-В, принята исходя из интенсивности грузооборотов - 10 тыс. тонн в год и ее назначения (табл.20 СНиП 2.05.07-85*. Промышленный транспорт). Основные параметры поперечного профиля определены в соответствии с таблицей 24 СНиП 2.05.07-85*.

Начало подъездной дороги ПК 0 находится в месте примыкания подъезда к существующим хранилищам химотходов, на правом берегу реки Кошта, в районе контрольно-пропускного пункта. Конец трассы ПК 2+ 83 находится при въезде на дамбу хранилищ химотходов. Далее по дамбе устраивается проезд с разгрузочными площадками, протяженностью 233 м. С ПК 0 по ПК 4 + 44 дорога проезжая для грузового транспорта, далее проезд допускается для обслуживающих хранилище механизмов при проведении ремонтных и инспекторских работ.

В плане трасса дороги, включая проезд по дамбе, включает три угла поворота от 3°30' до 58°, радиусы кривых 153-163 м. Протяженность кривых в плане 300,51 м, прямые участки 143,49 м.

Основные технические нормативы и данные, принятые в проекте, приведены в таблице 4.

Таблица 4

Основные технические нормативы и данные подъездной дороги [30]

Продольный профиль подъездной дороги составлен в Балтийской системе высот. Проектная линия продольного профиля выполнена с учетом необходимого возвышения бровки насыпи над расчетным уровнем грунтовых вод, обеспечения безопасности движения. Защиты дороги от снежных наносов и отвода поверхностных вод. Поперечные профили представлены на чертеже [31].

В основании дороги залегают техногенные образования мощностью до 3,0 м, представленные суглинком со шлаком и отходами строительного и промышленного производства. Уровни грунтовых вод обнаружены на глубине 2,0 - 2,7 м.