Влияние вертикальной неоднородности водных масс на устойчивость промышленного водоснабжения в зонах высокой техногенной нагрузки

Анатолий Павлович Лепихин, Евгений Викторович Веницианов, Татьяна Петровна Любимова, Алексей Александрович Тиунов, Янина Николаевна Паршакова, Юрий Сергеевич Ляхин, Андрей Владимирович Богомолов, Anatoly Lepikhin, Eugeny Venitsianov, Tatyana Lyubimova, Aleksey Tiunov, Yanina Parshakova, Yury Lyakhin, Andrey Bogomolov

Аннотация


Устойчивость систем водоснабжения является одним из основных факторов, определяющих надежность функционирования крупных промышленных комплексов. Эта проблема рассматривается на примере филиала «Азот» АО «ОХК «УРАЛХИМ» в городе Березники, осуществляющего забор свежей технической воды из р. Камы (Камского водохранилища). Характерной особенность этого водного объекта является значительная изменчивость его гидрологического режима. В период летней межени он характеризуется низкими скоростями течений. В зимний период при снижении уровня воды в водохранилище наблюдается типичный речной режим. Кроме того, происходит сильное техногенное воздействие на водный объект. Нагрузка формируется в значительной мере за счет не декларируемых рассредоточенных (диффузных) источников. Их характерной особенностью является высокая минерализация, а соответственно и плотность формируемых стоков. Их поведение принципиально отличается от процессов разбавления и миграции стоков с нейтральной плавучестью. Для их описания нельзя использовать традиционные методы расчета процессов разбавления. Происходит формирование двухслойного течения, когда содержание основных ионов в поверхностном горизонте более чем на порядок меньше, чем в придонном слое. В начале июля 2020 г. на водозаборе  филиала «Азот» наблюдалось существенное увеличение содержания ионов хлора и натрия, обусловивших остановку предприятия. Встал вопрос об установлении причин наблюдаемого явления. Возможными причинами могли быть аварийные сбросы из шламохранилища «Белое море» концентрированных отходов на берегу или загрязнение сточными водами, поступающими в Каму ниже водозабора, за счет возвратных течений. Моделирование этих ситуаций удается реализовать с учетом вертикальной неоднородности водных масс на основе сопряженного использования гидродинамических моделей в одно-, двух- и трехмерной (1D – 2D – 3D) постановке. В результате показано, что единственной причиной аварийной ситуации мог явиться забор воды из придонного течения р. Камы.


Ключевые слова


водохранилища; устойчивость водоснабжения; плотностная стратификация; моделирование

Полный текст:

PDF

Литература


Диффузное загрязнение водных объектов: проблемы и решения. Коллективная монография под рук. В.И. Данилова-Данильяна. – М.: РАН, 2020. – 512 с.

Куликов Г.И. Влияние сброса химической промышленности на минерализацию воды Камского водохранилища в районе г. Березники // Материалы всесоюзного совещания по вопросам эксплуатации Камского водохранилища. Вып. 2. Пермь. 1959. С. 1-13.

Возняк А.А., Лепихин А.П., Ляхин Ю.С., Богомолов А. В. Масштабы и структура диффузного загрязнения Камского водохранилища // Труды VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (30 мая – 2 июня 2019 г., г. Пермь). Том II. Качество воды. Геоэкология. Пермь. 2019. С. 34-39.

Lepikhin A. P., Voznyak A. A., Lyubimova T. P., Parshakova Ya. N., Lyakhin Yu. S and S. V. Bogomolov Studying the Formation Features and the Extent of Diffuse Pollution Formed by Large Industrial Complexes: Case Study of the Solikamsk–Berezniki Industrial Hub// Water Resources, 2020, Vol. 47, No. 5, pp. 744–750.

DOI: 10.31857/S0321059620050120

Лепихин А.П., Богомолов А.В., Тиунов А.А. Особенности течений в верхних бьефах крупных ГЭС, связанных с неравномерностью пропуска через них воды // Горное эхо. № 1 (78). 2020. С. 12-15. DOI:10.7242/echo.2020.1.3

Lyubimova T., Parshakova Ya., Lepikhin A., Lyakhin Yu., Tiunov A. The Effect of Unsteady Water Discharge through Dams of Hydroelectric Power Plants on Hydrodynamic Regimes of the Upper Pools of Waterworks// Water 2020, 12, 1336, DOI:10.3390/w12051336

Филатов Н.Н. Динамика озер. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

Богословский Б.Б. Волны, течения и водные массы водоемов (Конспект лекций ЛГМИ). Изд. ЛПИ, 1980. 56 с.

HEC-RAS, River Analysis System Hydraulic Reference Manual (CPD-69) / Gary W. Brunner, Version 5.0, February 2016. P. 547.

Лепихин А.П., Любимова Т.П., Паршакова Я.Н., Тиунов А.А. К проблеме утилизации избыточных рассолов предприятиями калийной промышленности в водные объекты // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012. № 2. С. 185-193.

Lyubimova T. P., Lepikhin A. P. and Parshakova Ya. N. Numerical Simulation of Highly Saline Wastewater Discharge into Water Objects to Improve Discharge Devices // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2020, Vol. 61, No. 7, pp. 203–209.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim1419

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019