Г. П. Евграшкина, А. И. Гежий, А. Ю. Омельчук

Скачать 57.03 Kb.

Название	Г. П. Евграшкина, А. И. Гежий, А. Ю. Омельчук
Дата публикации	02.11.2014
Размер	57.03 Kb.
Тип	Документы

www.referatdb.ru > География > Документы

^{Г. П. Евграшкина, А. И. Гежий, А. Ю. Омельчук}
^{Днепропетровский национальный университет им. О. Гончара, г. Днепропетровск, Украина}
^{ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАПАДНОГО ДОНБАССА И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ}

^{Западный Донбасс – мощный горнодобывающий регион Украины. Основные запасы угля находятся в долине реки Самары, земли которой заселены, покрыты лесом и распаханы. Добыча угля сопровождается интенсивным водоотливом шахтных вод повышенной минерализации, которые аккумулируются в прудах-накопителях, построенных без экранизации днищ. Предложенные как радикальное средство охраны почв, поверхностных и подземных вод, в настоящее время они являются источниками их загрязнения. На земельных угодьях, прилегающих к прудам, происходит заболачивание и засоление почвенного слоя. Часть земель, пригодных для сельскохозяйственного использования уже засыпана шахтными отвалами, площадь которых постоянно увеличивается. Они служат дополнительным источником засоления почв и загрязнения подземных вод.}

^{Породы всех отвалов Западного Донбасса однотипны по химическому составу и состоят из глинистых минералов, окислов и гидроокисей кремния. Их отличительной особенностью является высокое содержание токсичных водно-растворимых солей. Из сопоставления химического состава и других показателей различных типов почв с аналогичными характеристиками породных отвалов сделан вывод, что они непригодны для сельскохозяйственного использования без рекультивации. В отличие от почв, в их составе, в частности, отсутствует азот, присутствуют сернистые соединения в избыточных количествах, и емкость поглощения незначительна. Кроме того все отвальные породы в разной степени засолены, их засоленность меняется в диапазоне 0,4 – 2,1 %. Из катионов в отвалах преобладает натрий, затем идут кальций и магний, из анионов присутствуют сульфаты и хлориды, гидрокарбонаты находятся в незначительном количестве. Тип засоления – сульфатный.}

^{В настоящее время в Западном Донбассе выделяют следующие 4 типа отвалов: отсыпанные без рекультивации, рекультивированные в условиях богарного земледелия, рекультивированный с систематическим орошением шахтными водами слабоминерализованной части сброса с внесением мелиорантов согласно расчету, и при естественном зарастании дикими растениями с минимальной транспирацией. Для выбора и научного обоснования оптимального способа рекультивации в геоэкологическом и экономическом аспектах разработаны многовариантные математические модели вертикального солепереноса для каждого типа выделенных отвалов. Они построены на основе теории физико-химической гидродинамики пористых сред, согласно которой процессы переноса вещества в растворенном виде описываются уравнениями движения и сохранения его массы. В основу всех моделей положены аналитические и численные решения уравнения}

⁽¹⁾

^где^D^{– коэффициент гидродисперсии, комплексный обобщенный параметр, количественно учитывающий все факторы рассеивания солей в отвальных породах, сопутствующие вертикальному влагопереносу, м}²^/сут;

^C^{– засоленность отвальных пород, в % плотности сухого грунта;}

^V^{– скорость вертикального влагопереноса в отвале, м/сут;}

^m^{– объемная влажность отсыпанных на поверхности отвальных пород, доли единицы;}

^x^{– пространственная координата, м;}

^t^{– временная координата, сут. Начало координат выбираем на поверхности отвала.}

^{Первая часть исследований – решение инверсной задачи по определению миграционных параметров}^V^и^D^{– коэффициентов уравнения (1). Скорость вертикального влагопереноса}^V^{оценивается как разность между водопоступлением на поверхность отвала (осадки плюс орошение) и суммарное водопотребление (физическое испарение через поверхность почвы плюс транспирация). Для отвалов, отсыпанных без рекультивации в формуле определения скорости вертикального влагопереноса составляющие «орошение» и «транспирация» отсутствуют. Коэффициент гидродисперсии}^D^{в зависимости от количества исходной информации определяется из аналитических (Веригин Н.Н., 1977; Аверьянов С.Ф., 1978) и численных (Евграшкина Г.П., 2003) решений.}

^{При известной засоленности в двух точках отвала, расположенных на расстоянии ∆}^Z^{друг от друга}

⁽²⁾

^{Если содержание растворимых солей определено в трех точках исследуемого профиля}

⁽³⁾

^{При известных содержаниях солей на два момента времени решается уравнение (1) в конечно-разностной форме относительно параметра}^D

⁽⁴⁾

⁽⁵⁾

^{Миграция солей в шахтных породах во времени для нерекультивированных отвалов}

^{Срок прогноза, годы}	^{Исходное засоление, %}
	^0,3	^0,4	^0,5	^0,6	^0,7	^0,8	^0,9
	^{Мощность зоны рассоления х, м}
⁵	^0,35	^0,19	^0,1	^0,07	^0,06	^0,05	^0,04
¹⁰	^0,6	^0,4	^0,3	^0,2	^0,15	^0,1	^0,09
¹⁵	^0,8	^0,6	^0,4	^0,3	^0,25	^0,22	^0,21
²⁰	^1,0	^0,7	^0,57	^0,50	^0,45	^0,39	^0,34
²⁵	^1,2	^0,83	^0,78	^0,70	^0,65	^0,62	^0,59
³⁰	^1,4	^1,0	^0,9	^0,8	^0,7	^0,68	^0,62	^{Схема необводненного нерекультивированного отвала}

^{В уравнении (2) – (5) приняты следующие обозначения}

^С₁^{, С}₂^{, С}₃^{– засоленность отвальных пород в расчетных точках 1, 2, 3, %}

^∆^Z^{– расстояние между расчетными точками, м;}

^{τ – временной индекс предыдущего момента времени отбора образца;}

^{τ+1 – временной индекс последующего момента времени отбора образца;}

^{Остальные значения приведены выше.}

^{После определения миграционных параметров решается прямая прогнозная задача массопереноса, результаты которой характеризуют изменение засоленности во времени всех элементов рекультивированного отвала – собственно отвала, насыпных суглинков и почв. На нерекультивированных шахтных отвалах (рисунок) происходит медленный вынос солей в нижележащие горизонты и подземные воды (таблица)}

^{Для отвалов богарного земледелия характерно соленакопление в насыпных слоях. При систематическом орошении можно выбрать на модели оптимальный режим водоподачи. При выращивании диких растений следует создавать биоценозы с минимальной транспирацией. Результаты исследований вертикального солепереноса на математических моделях всех видов шахтных отвалов позволяют сделать вывод, что геологическое строение долины реки Самары в Западном Донбассе благоприятно для рекультивации отвальных пород с систематическим орошением на фоне горизонтального дренажа, обеспечивающего промывной режим влагопереноса.}
^{Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель М.: Колос, 1978. 288 с.}

^{Веригин Н.Н., Васильев С.В., Шержуков Б.С. Гидродинамические и физико-химические свойства горных пород. М.: Недра, 1977. 271 с.}

^{Евграшкина Г.П. Влияние горнодобывающей промышленности на гидрогеологические и почвенно-мелиоративные условия территорий. Днепропетровск: Монолит, 2003. 200с.}

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы