В период открытой воды за счет ветрового воздействия интенсивность водообмена резко возрастает. Приращение концентраций сбрасываемых фильтрационным путем веществ в этих условиях не превышает 0,1 ПДК и практически не выделяется среди фоновых флуктуаций.
В весенний период, в первые одну-две недели после вскрытия ледового покрова возможно некоторое повышение на 0,1-0,2 ПДК концентрации ртути, алюминия, лития, молибдена и фтора во внешней части залива Сухой Лог, прилегающей к дамбе БЛПК. Это повышение образуется за счет выноса ветровыми течениями через створ дамбы загрязняющих веществ, накопившихся за зиму во внутренней части залива.
Поскольку экстремальные характеристики загрязнения залива Сухой Лог, обусловленные сбросами золоотвала, в контрольном створе приближаются к нормативно допустимым (см. рис. 5.3.4 и 5.3.5), то необходимо применение мер ограничивающих или компенсирующих такие сбросы. Так как техническое ограничение сбросов без принципиальной смены технологии работы ТЭЦ-6 практически реализовать трудно, то речь должна идти об экономической компенсации воздействия фильтрационных стоков золоотвала на экосистему рассматриваемого участка Братского водохранилища.
5.3.4. Прогноз загрязнения поверхностных вод при аварийном разрушении дамбы
Предварительные приближенные рамочные оценки экстремальных характеристик загрязнения
Повышение концентрации взвешенных веществ в водохранилище наиболее рельефно проявляется при гидрометеорологических условиях, обеспечивающих быстрый перенос примесей от источника загрязнения. Эта ситуация соответствует минимальному уровню водохранилища (391 м), максимальному расходу через Братскую ГЭС (5000 м3) и сильному, продолжительностью не менее 4-5 суток, ветру. Причем направление ветра в первые 2-3 суток должно быть таким, при котором возникает наиболее интенсивный водообмен между внутренней и внешними частями залива. В последующие дни его направление должно поменяться таким образом, чтобы основной поток загрязненной воды из залива Сухой Лог был направлен в сторону водозабора БЛПК.
Согласно прогнозу аварийной ситуации при разрушении дамбы в течение суток во внутреннюю часть залива Сухой Лог будет сброшено около 2.105 м3 золошлаковых отложений и грунтов, слагающих дамбу. В соответствии с гранулометрическим распределением частиц грунта [Технический отчет … , 1992], около 20% из них представлено легкой фракцией, имеющей среднюю гидравлическую крупность не более 0,1 мм/с. Эти частицы достаточно долго находятся во взвешенном состоянии и далеко разносятся по акватории водохранилища. Остальные 80% частиц обладают размерами, достаточными для их быстрого выпадения в примыкающей к дамбе золоотвала прибрежной зоне залива шириной до 100-150 м, и при расчете повышения концентрации взвеси в воде открытой части Братского водохранилища могут не учитываться.
Средняя скорость поверхностных ветровых течений, которые установятся во внутренней части залива Сухой Лог при указанной выше скорости ветра, будет равняться 3-4 см/с. Это означает, что взвешенные вещества от аварийного сброса за период 1-2 суток распространятся по всему объему этой части залива. Средняя максимальная их концентрация в это время может достигнуть значения близкого к отношению суммарной массы сброса легкой фракции к объему данной части залива, что составит величину около 1 кг/м3.
По истечении первых 2-3 суток после аварии створ между дамбой БЛПК и противоположным берегом можно рассматривать в качестве источника загрязнения внешней части залива Сухой Лог и далее открытой части водохранилища. Мощность этого источника будет пропорциональна концентрации взвешенных веществ, находящихся во внутренней части залива, и величине выходящего из нее потока воды. Концентрация взвешенных веществ в заливе будет уменьшаться примерно в 2 раза за каждые сутки в результате осаждения частиц на дно. При ветровой ситуации, обеспечивающей самый интенсивный водообмен между внешней и внутренней частями залива, из внутренней его части за сутки будет вынесен объем мутной воды, сравнимый с объемом самой этой части. Соответственно, такое же количество сравнительно чистой воды пройдет через створ и в обратном направлении. Это приведет к тому, что концентрация взвеси во внутренней части залива за счет разбавления в течение суток уменьшится еще примерно в два раза. В соответствии с этими оценками, при сохранении ветровой ситуации, створ дамбы будет работать как переменный источник, уменьшающий свою интенсивность примерно в 4 раза за сутки. Он начнет свое действие примерно через сутки после аварии и сбросит во вторые сутки во внешнюю часть залива около 1/4 части массы легкой фракции, поступившей в воду в результате аварии. В третьи сутки его средняя мощность составит 1/16 часть от названной массы и т. д.
Через 3-5 суток после аварии загрязнение распространится в пределах всей внешней части залива Сухой Лог. Средняя концентрация взвеси здесь в это время оцениваться несколькими десятками г/м3. Спустя несколько дней, можно ожидать существенного повышения концентрации взвеси в районе водозабора до 10-20 г/м3. Далее, концентрация взвеси в этой точке будет падать, и через несколько дней или недель, в зависимости от фактического распределения гидравлической крупности частичек взвеси, ситуация стабилизируется.
При разрушении дамбы, кроме взвешенных веществ, в залив Сухой Лог сбрасывается из прудка золоотвала около 3.105 м3 воды, в которой концентрация наиболее представленного растворенного загрязнителя может достигать 15-20 ПДК. После полного ее смешивания с водой внутренней части залива в наиболее неблагоприятный период минимального уровня водохранилища, приращение концентрации этого ингредиента составит несколько десятых долей ПДК. После перемешивания сточных вод во всем объеме залива Сухой Лог среднее приращение этой концентрации в нем будет оцениваться несколькими сотыми долями ПДК. Таким образом, аварийное загрязнение водохранилища растворенными в воде веществами ожидается заметным только во внутренней части залива Сухой Лог, на остальной же акватории оно будет несущественным.
При оценочных расчетах толщины слоя золошлаковых отложений на дно водохранилища их суммарный объем 2.105 м3 необходимо разделить на две части. Крупноразмерная компонента, составляющая около 80% массы твердого сброса, выпадет на площади в несколько гектаров в непосредственной близости от места прорыва дамбы. Характерная толщина этого слоя будет составлять несколько метров, так что возможно даже некоторое уменьшение площади залива. Мелкоразмерная компонента большей своей частью осядет на дно во внутренней части залива Сухой Лог. Средняя толщина слоя этих отложений при нулевой пористости оценивается величиной примерно в один сантиметр. Экстремальные значения толщины аварийных отложений во внешней части залива будут составлять уже единицы миллиметров. Отложениями же в открытой части водохранилища можно будет пренебречь.
Особенности загрязнения водохранилища при аварийном сбросе золоотвальных вод на поверхность льда в заливе Сухой Лог. Если разрушение дамбы произойдет в зимний период, когда поверхность водохранилища покрыта льдом, то возможны два различных сценария распространения загрязнения.
При первом сценарии начальная часть аварийного потока делает промоину в ледовом покрове. Существенное отличие этого случая от аварии в период открытой воды заключается в скорости переноса растворенных веществ и взвешенных частиц. Вследствие того, что ветровые механизмы формирования течений в подледный период не реализуются, существенному воздействию подвергнется только внутренняя часть залива Сухой Лог, причем главным образом ее часть, прилегающая к дамбе золоотвала.
Если же динамического и теплового воздействия аварийного потока из золоотвала окажется недостаточно для разрушения ледового покрова, то аварийные стоки разольются по его поверхности. В результате поверх основного ледового покрова залива образуется дополнительный загрязненный слой и наледь с характерной толщиной от единиц до десятков сантиметров. В такой ситуации начало загрязнения водохранилища сдвинется на весенний период, когда будет проходить таяние льда. При таком характере поступления сбросов в водохранилище повышение концентрация растворенных примесей во внутренней части залива Сухой Лог (за счет суммирования накопленных за зиму бытовых и аварийных стоков) может достигнуть величины порядка ПДК по ряду ингредиентов. Ввиду отсутствия существенного водообмена между внешней и внутренней частями залива Сухой загрязнение воды взвешенными веществами будет локализовано в последней. Экстремальные значения концентраций взвешенных веществ в данном случае будут меньшими по сравнению с аварией в период открытой воды, так как их поступление в воду будет более растянуто по времени, а интенсивность оседания на дно будет примерно такая же.
Развитие аварийного загрязнения в период открытой воды
При исследовании данной ситуации гидрометеорологические параметры и граничные условия были заданы такими же, как в пункте 5.3.3. За фоновые концентрации загрязняющих веществ приняты их средние по всем измерениям значения в водохранилище [Расширение и реконструкция … , 2000]. В список контролируемых ингредиентов были включены вещества, чья концентрация в аварийных стоках превышает уровень 0.2 ПДК, а также ингредиенты, чья концентрация в аварийном потоке превышает фоновую в водохранилище или сравнима с ней. Перечень веществ, удовлетворяющих этим условиям, приведен в таблице 5.3.3. Жирным шрифтом выделены наиболее опасные загрязнители. Изменяющаяся во времени мощность источника загрязнения в рассматриваемом случае задавалась на основании специальных модельных расчетов динамики развития аварийного разрушения дамбы золоотвала [Расширение и реконструкция … , 2000].
Таблица 5.3.3
Входные параметры для расчета загрязнения Братского водохранилища при аварийном разрушении дамбы золоотвала в среднестатистических гидрометеорологических условиях периода открытой воды
Контролируемые характеристики | ||
Наименование параметра | Значение параметра | |
Гидрометеорологические параметры | ||
Те же, что и табл.5.3.2 | ||
Параметры источника загрязнения и фон в водохранилище | ||
Расход селевого потока в соответствии с графиком его зависимости от времени (см. рис.5.3.6). | ||
Концентрация загрязняющих веществ в сточных водах золоотвала и в водохранилище | фон | сброс |
Взвешенные вещества, г/м3 | ||
все фракции | - | 9*105 |
с размером частиц более 0,1 мм | - | 7*105 |
с размером частиц менее 0,05 мм | - | 2*105 |
Растворенные вещества, доли ПДК | ||
Сульфаты | 0,11 | 0,35 |
Са++ (кальций-ион) | 0,12 | 0,58 |
Минерализация | 0,14 | 0,39 |
Li (литий) | 8,05 | 14,9 |
Al (алюминий) | 0,78 | 15,8 |
Ti (титан) | 0,04 | 0,24 |
V (ванадий) | 0,81 | 0,97 |
Cr (хром) | 0,01 | 0,32 |
Fe (железо общее) | 0,72 | 1,57 |
Ni (никель) | 0,16 | 0,30 |
Sr (сурьма) | 0,02 | 0,70 |
Mo (молибден) | 0,86 | 3,24 |
Ba (барий) | 0,02 | 1,37 |
W (вольфрам) | 0,07 | 0,39 |
Hg (ртуть) | 3,27 | 3,10 |
F (фтор) | 0,23 | 10,7 |
Начальные условия: Концентрации всех перечисленных ингредиентов равняются фоновым на всей акватории Братского водохранилища. | ||
Граничные условия: Те же, что и в табл. 5.3.1. |
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
