Модель формирования поля загрязнения воды на приплотинной части акватории братского водохранилища (стр. 5 )

Рис. 5.3.6. Динамика расхода аварийного сброса при разрушении дамбы золооотвала.

Результаты оценки динамики распространения в Братском водохранилище растворенных веществ, поступивших в него в результате аварийного сброса прудковых вод с золоотвала,  показаны  на примере алюминия (рис. 5.3.7). Этот компонент характеризуется наибольшей относительной концентрацией (в долях ПДК) в аварийных стоках, поэтому его воздействие на поверхностные воды будет наиболее значимым. Динамика загрязнения растворенными веществами внешней части залива Сухой Лог и открытой части рассматриваемого участка водохранилища для бытового режима (весной, после вскрытия залива) и для аварийной ситуации (спустя двое суток после начала аварии) во многом схожи. Так что проведенные расчеты иллюстрируют обе ситуации.

Наиболее существенное воздействие на поверхностные воды при аварийном разрушении дамбы золоотвала связано с поступлением взвешенных веществ, выносимых селевым потоком. Главным фактором, определяющим длительность нахождения взвешенных частиц в воде, является их гидравлическая крупность. Имеющиеся материалы о гранулометрии грунтов [Расширение и реконструкция … , 2000] не дают достаточно подробной картины распределения легкой фракции, являющейся наиболее опасной для загрязнения воды. Поэтому, чтобы оценить диапазон возможного повышения мутности воды в результате аварии, нами были проведены расчеты для нескольких распределений частиц грунта  размерной фракции менее 0,05 мм. Примеры результатов этих расчетов, для частиц со средней гидравлической крупностью 0,1 мм/с, и 0,01 мм/с, представлены на рис. 5.3.8 – 5.3.9.

Рис. 5.3.7. Динамика загрязнения акватории контрольного участка Братского водохранилища алюминием в период открытой воды при аварийном разрушении дамбы золоотвала. Концентрации указаны в долях ПДК. Число часов, указанное на каждой из схем, – время, прошедшее с момента начала аварии.

Рис. 5.3.7 (продолжение). Динамика загрязнения акватории контрольного участка Братского водохранилища алюминием в период открытой воды при аварийном разрушении дамбы золоотвала.

Рис.5.3.8. Динамика повышения концентрации взвешенных веществ после аварии в период открытой воды при средней гидравлической крупности легкой фракции 0,1 мм/с. Концентрации указаны в мг/л. Число часов, указанное на каждой из схем, – время, прошедшее с момента начала аварии.

Рис. 5.3.9. Динамика повышения концентрации взвешенных веществ после аварийного разрушения дамбы золоотвала в период открытой воды при средней гидравлической крупности легкой фракции 0,01 мм/с. Концентрации приведены в мг/л. Число часов, указанное на каждой из схем, – время, прошедшее с момента начала аварии.

Рис. 5.3.9 (продолжение). Динамика повышения концентрации взвешенных веществ после аварийного разрушения дамбы золоотвала в период открытой воды при средней гидравлической крупности легкой фракции 0,01 мм/с.

Формирование поля концентраций растворенных и взвешенных веществ в зимний период

Наиболее неблагоприятная для внутренней части залива Сухой Лог ситуация складывается в том случае, когда аварийное разрушение дамбы произойдет в зимний период. В силу слабой интенсивности перемешивания воды в это время основное воздействие будет оказано на часть залива, непосредственно примыкающую к дамбе золоотвала. Самые критичные условия имеют место при аварии во второй половине зимнего периода и подледной разгрузке аварийного потока. В этом случае, накопленное за зиму загрязнение воды от фильтрационных стоков в данной части залива сложится с импульсным поступлением вредных веществ с потоком сточных вод из пруда-отстойника. Гидрометеорологические параметры и граничные условия модели, при которых имитируется рассматриваемая ситуация, соответствуют тем, что приведены в табл. 5.3.1. Остальные задаваемые характеристики те же, что и в табл. 5.3.3. Результаты проведенных расчетов иллюстрируются рисунками 5.3.10 - 5.3.12.

Рис. 5.3.10. Динамика концентрации взвешенных веществ (мг/л) в заливе Сухой Лог при аварийном разрушении дамбы золоотвала в зимний период (в верхней части рисунка указаны дни, прошедшие после начала аварии).

Рис. 5.3.11. Динамика концентрации алюминия (в долях ПДК) в воде залива Сухой Лог при аварийном разрушении дамбы золоотвала в зимний период (в верхней части рисунка указаны дни, прошедшие после начала аварии).

Рис. 5.3.12. Динамика концентрации фтора (в долях ПДК) в воде залива Сухой Лог при аварийном разрушении дамбы золоотвала в зимний период (в верхней части рисунка указаны дни, прошедшие после начала аварии).

Распределение слоя донных отложений, возникающего в результате осаждения взвешенных частиц после аварийного сброса при разрушении дамбы золоотвала

Вторым существенным фактором воздействия аварии на экосистему Братского водохранилища, после повышения концентрации взвешенных веществ в воде, является их отложение на дно водоема. Примерные оценки толщины слоя отложений были сделаны в начале данного пункта. Здесь приводится более подробная картина распределения толщины слоя аварийных донных отложений, рассчитанная при параметрах модели, заданных в табл. 5.3.3. Гидравлическая крупность легкой фракции взвеси при этих расчетах принималась равной 0,03 мм/с. Толщина слоя, также как и в рамочных оценках, рассчитана для нулевой пористости возникающих отложений. Поскольку на самом деле этот параметр может достигать значения 0,5 и более, то фактическая толщина слоя донных отложений будет превышать оценку, приведенную на рис. 5.3.13 в несколько раз.

Рис. 5.3.13. Распределение толщины слоя донных отложений (в мм), образующихся после аварийного разрушения дамбы золоотвала ТЭЦ-6.

5.3.5. Возможные эколого-экономические последствия аварийного загрязнения участка водохранилища

Реконструкция золоотвала в нормальных условиях эксплуатации практически не изменит его воздействие на рассматриваемый участок акватории Братского водохранилища. Значительное увеличение воздействия возникает не вследствие наращивания дамбы золоотвала, а в связи с ее возможным аварийным размывом. В этом случае последствия могут быть заметны для ряда компонент окружающей среды. Рассмотрим такие последствия для некоторых из них.

Качество вод

При аварии в зимний период существенное изменение качества вод локализуется во внутренней части залива Сухой Лог. В этом случае аварийное воздействие превышает допустимые нормы как по растворенным, так и по взвешенным веществам (см. рис. 5.3.10 – 5.3.12), но зона воздействия сравнительно невелика. Характерное время существования области заметного повышения концентраций в заливе составляет несколько месяцев и определяется разницей между моментом его вскрытия и моментом аварии. При аварии в период открытой воды изменение качества воды, обусловленное приращением концентраций растворенных ингредиентов, менее выражено по интенсивности, но заметно больше по площади зоны воздействия (см. рис. 5.3.7). Однако существенным его можно считать только для внутренней части залива Сухой Лог в течение нескольких дней после аварии.

Принципиально другая ситуация складывается с изменением качества воды, обусловленного аварийным приращением ее мутности. В этом случае, зона существенного воздействия может захватывать не только весь залив Сухой Лог, но и значительную часть контрольного участка водохранилища (см. рис. 5.3.9). Продолжительность существенного нарушения качества воды в этой зоне может лежать в пределах от одной - двух недель до одного - двух месяцев, в зависимости от гидравлической крупности вымываемого аварийным потоком твердого материала в водохранилище. От этого фактора существенно зависит также и площадь зоны воздействия (см. рис. 5.3.8 – 5.3.9 в сравнении между собой).

Внутренняя часть залива Сухой Лог во всех рассмотренных вариантах состава легкой фракции взвеси подвергается очень сильному воздействию. Размерное распределение выносимых аварийными стоками частиц определяет только продолжительность такого воздействия.

Питьевое и промышленное водоснабжение

Повышение концентрации взвешенных веществ в зоне водозабора БЛПК может привести к нарушению водообепечения жителей и промышленных предприятий города Братска. Такая ситуация может возникнуть в том случае, если технология очистки воды от избыточной взвеси на станции водозабора не позволит довести ее до допустимого уровня. Расчеты, проведенные в данной работе, позволяют оценить вероятные временные масштабы и параметры изменения качества воды в точке водозабора. Эти данные дают возможность заранее подготовиться к аварийной ситуации с целью минимизации ее отрицательных последствий.

Состояние гидробионтов

Основное воздействие на водную экосистему аварийного разрушения дамбы золоотвала будет связано с двумя факторами: повышением концентрации взвеси в воде и ее отложением на дно водоема. Уровень загрязнения внутренней части залива Сухой Лог при аварии позволяет говорить о существенном воздействии на функционирование фито - и зоопланктонных сообществ, бентоса и ихтиофауны продолжительностью до нескольких месяцев. Гиперболизируя картину, можно предположить тотальное единовременное уничтожение всего сообщества водных организмов в этой части залива. Для остальной части залива Сухой Лог и открытого участка водохранилища следует говорить о частичном нарушении функционирования водной экосистемы.

Поскольку водообмен между внешней и внутренней частями залива в период открытой воды достаточно интенсивен, а существенное аварийное воздействие ограничивается сроками в 1-2 месяца, то после восстановления абиогенных условий начнет восстанавливаться и биологический компонент экосистемы. Характерное время восстановления биопродуктивности внутренней части залива не превысит нескольких лет.

Рекреационное использование акватории

Воздействие аварии на рекреационные ресурсы акватории будет несущественным. Тем не менее, в зависимости от реальных условий возникновения и развития аварии, возможна ситуация, когда из-за повышенной концентрации взвешенных веществ по гигиеническим соображениям придется закрыть городской пляж на срок до 1-1,5 месяцев.