Soil typification on composition and permeability in the context of a soil pollution forecastby oil products (Tomsk) .pdf В настоящее время на территории городов активно строятся автозаправочные станции (АЗС). Несмотря на тщательные проработки регламентов экологической безопасности при строительстве, реконструкции и эксплуатации АЗС, происходят проливы нефтепродуктов (НП), при этом загрязняются воздушная среда, подземные и поверхностные воды и грунты. Об этом свидетельствуют данные инженерно-экологических изысканий.Целесообразным методом охраны грунтов от нефтяного загрязнения с целью прогнозирования характера распределения нефтепродуктов в них по глубине и определения потенциальных участков наиболее высоких концентраций нефтепродуктов является составление карты типизации грунтовой толщи.Методика прогнозирования изменения геологической среды с помощью инженерно-геологического картирования и типизации была предложена Г.А. Голод-ковской, Г.А. Сулакшиной, В.Т. Трофимовым и др.За основные критерии для выполнения типизации грунтовой толщи мощностью до 20 м взяты петрографический состав пород и их проницаемость. Под грунтовой толщей, по В.Т. Трофимову [1], понимается толща горных пород, находящихся в зоне активного воздействия инженерного сооружения. Обоснованием для выбора критериев послужил наш анализ данных по содержанию нефтепродуктов в грунтах и водах, полученных при инженерно-экологических изысканиях на территории г. Томска.Данный анализ показал, что величина содержания НП зависит от:состава грунтов, слагающих геологический разрез участков, и увеличивается в цепочке глина - суглинок - супесь - песок при условии однородного разреза, представленного той или иной разновидностью. Данная зависимость обусловлена различными фильтрационными свойствами грунтов. Известно, что с увеличением содержания глинистых частиц проницаемость грунтов уменьшается [1]. Однако эта зависимость может быть нарушена при переслаивании данных разновидностей в разрезе по глубине; удаленности грунтов от участков АЗС; длительности эксплуатации АЗС. Примеры, подтверждающие это, приведены в работе [2]. Типизация и картографирование типов грунтовых толщ выполнены на основе анализа карт инженерно-геологических условий масштабов 1:25 000 и 1:10 000 г. Томска, геологических разрезов по большому количеству скважин и результатам определений НП в грунтах.По мнению В.В. Середина [3], для грунтового массива, сложенного различными дисперсными грунтами по глубине разреза (суглинком, супесью, глинами),характерно уменьшение содержания НП с глубиной. Однако наш анализ фактического материала показывает, что для разреза, сложенного дисперсными грунтами, характерны три типа распределения НП: увеличение содержания НП с глубиной, уменьшение содержания НП с глубиной, незакономерное распределение НП по глубине.Для территории г. Томска выделено 7 типов грунтовых толщ по составу и проницаемости грунтов (рис. 1). Анализ состава техногенных отложений мощностью до 3 м в характеристике типов не учитывался. Использована классификация грунтов на разновидности согласно ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация.1-й тип - преимущественно глинисто-суглинистый разрез мощностью 17-18 м, подстилается песчаным грунтом. Данный тип занимает значительные площади на севере и юге территории г. Томска, приурочен к водораздельной поверхности и характеризуется высокой адсорбционной способностью (рис. 1).2-й тип - разрез представляет собой переслаивание суглинков, супесей, песков. Данный тип приурочен к водораздельной поверхности, располагается в центральной части г. Томска и характеризуется незакономерным распределением НП (рис. 2).3-й тип - двухслойная толща: суглинки мощностью 5-10 м, подстилаются песчаным грунтом мощностью более 10 м. Приурочен к 3-й надпойменной террасе р. Томи (рис. 1). В данном типе разреза обнаружено увеличение содержания НП с глубиной (рис. 3).Значительное накопление НП происходит в песчаных водонасыщенных грунтах за счет того, что подавляющее большинство нефтепродуктов легче воды, они накапливаются на поверхности грунтовых вод, образуя скопления (линзы) нефтепродуктов различного размера и конфигурации, плавающие на поверхности воды, которые впоследствии за счет капиллярного поднятия проникают в суглинки. Структурно-текстурные особенности грунтов значительно влияют на высоту капиллярного поднятия жидкостей. Это влияние проявляется прежде всего через дисперсность: с увеличением дисперсности грунта величина капиллярного поднятия возрастает, как это следует из формулы Жюрена. Например, в среднезернистых песках оно составляет 0,15-0,35 м, а в мелкозернистых - 0,35-1,0 м. В супесях возрастает до 1,5 м, в суглинках - до 3-4 м, а в глинах до 6-8 м [4].4-й тип - представлен суглинками и песками, также как и 3-й тип, но мощность суглинков меньше. Приурочен ко второй надпойменной террасе (рис. 1).Анализируя 3-й и 4-й типы, можно сказать, что для 3-го типа характерно более медленное проникновение НП вниз по разрезу, чем для 4-го, вследствие наиболь-215шей мощности суглинка в верхней части разреза. Это подтвердили результаты расчетов, представленные в таблице.5-й тип - разрез представлен техногенными грунтами мощностью 3-7 м, залегающими на суглинках, супесях с линзами торфа и гравийно-галечниковом грунте, переслаивающихся в разрезе.Данный тип характеризуется высокой проницаемостью.6-й тип - cупесчано-песчаный разрез. Характеризуется постепенным накоплением НП с глубиной. Приурочен ко второй надпойменной террасе и пойме в северной части города (рис. 4).7-й тип - cуглинок до 5 м залегает на скальных грунтах. Приурочен к выходам скальных грунтов (рис. 1).m-s i6)dQi7)aQ,'з;Q,tgNdtC |216Условные обозначения: 1) граница первых от поверхности стратиграфо-генетических комплексов пород; 2) граница типов грунтовых толщ; 3) граница города; 4) современные аллювиальные отложения поймы рр. Томи, Киргизки, Ушайки; 5) верхнечетвертичные аллювиальные отложения первой надпойменной террасы рр. Томи, Киргизки, Ушайки; 6) верхнечетвертичные аллювиальные отложения второй надпойменной террасы рр. Томи, Киргизки, Ушайки; 7) верхнечетвертичные аллювиальные отложения третьей надпойменной террасы рр. Томи, Киргизки, Ушайки; 8) сред-нечетвертичные озерно-аллювиальные отложения Тайгинской свиты; 9) верхненеогеновые плиоценовые аллювиальные отложения Кочковской свиты; 10) верхнепалеогеновые олигоценовые отложения Новомихайловской и Лагернотомской свит; 11) глинисто-суглинистый разрез; 12) переслаивание супесей, суглинков, песков; 13) двуслойная толщина: суглинки 5-10 м залегают на песках; 14) двуслойная толща: суглинки 3-5 м залегают на песках; 15) техногенные грунты суглинки, супеси песком, линзы торфа; 16) супесчано-песчаный разрез; 17) суглинки до 5 м залегают на скальных грунтах; 18) номер типов грунтовых толщРис. 1. Карта-схема типизации грунтовой толщи по проницаемости и составу территории г. ТомскаКонцентрация НП, мг/кг 10 20 30402 гоюРис. 2. График распределения содержания НП в грунтах по глубине и строение разреза: 1 - супесь; 2 - суглинок; 3 - песчаный грунт (склад горючесмазочных материалов в районе речного порта)Концентрация НП, мг/кг 200 400 600 800 1000 120001 2 1 4 1r^ P1 Е 8-10 12 14' 1 2Рис. 3. График распределения содержания НП в грунтах по глубине и строение разреза: 1 - суглинок; 2 - супесь (АЗС по ул. Герцена)Концентрация нп, мг/кг 2000 4000Рис. 4. График распределения содержания НП в грунтах по глубине и строение разреза: 1- техногенный грунт; 2 - супесь (АЗС по ул. Смирнова)C целью сравнения проницаемости грунтов некоторых типов грунтовой толщи и прогнозирования степени загрязнения грунтов и подземных вод нами были выполнены расчеты скорости инфильтрации по формулам, предложенным В.А. Мироненко, В.Г. Ру-мыниным [5]. Для условного расчета предположен случай аварии в результате деформации емкости в 10 м3 с бензином.Эта методика, следовательно и расчет, не учитывает такие процессы, как адсорбция, возможность горизонтального перемещения жидкости (не учитывает уклонов территории и падения слоев пород), процессов ис-парения. В целом определены только характер и время инфильтрации.Для расчетов использованы результаты изучения физико-механических свойств грунтов на разных участках г. Томска, выполненных производственными организациями, и работы [6].Анализируя полученные результаты (таблица), можно сказать, что наибольшее время инфильтрации характерно для 1-го типа грунтовой толщи - 236-250 сут. Время инфильтрации в 3-м типе - 181-184 сут, в 4-м - 67-167 сут. Время инфильтрации через супес-чано-песчаный разрез 6-го типа - 180-250 сут.217Сравнительная характеристика типов грунтовых толщ по скорости инфильтрацииНомер типа толщиНаименование грунтаВлажность Wе, д.еПористость n, д.еНедостаток насыщения µ, д.еКоэффициент фильтрации k, м/сутМощность m, мВремя инфильтрации t, сут1-йсуглинки0,33 0,160,50 0,340,17 0,180,0120236,12 250,013-йсуглинки0,18 0,340,37 0,480,19 0,140,0110106,41 103,62супесь0,16 0,300,34 0,430,18 0,130,51078,41 78,844-йсуглинки0,18 0,340,37 0,480,19 0,140,01539,09 97,40супесь0,16 0,300,34 0,430,18 0,130,51528,80 70,345-йсупесь0,16 0,300,34 0,430,18 0,340,0120250,01 180,56Примечание. В дроби: в числителе - минимальные значения влажности и пористости, в знаменателе - максимальные.Активное строительство АЗС на территории городов привело к необходимости разработки рекомендаций по оптимальному их размещению и организации мониторинга за загрязнением в пределах АЗС. По нашему мнению, разработка данных рекомендаций возможна посредством составления карты типизации грунтовой толщи по характеру распределения НП в грунтах, который в свою очередь определяется составом и проницаемостью грунтов, слагающих геологический разрез. Новизна данной работы заключается в том, что предложенная типизация геологического разреза по составу и проницаемости учитывает характерраспределения НП по глубине. Данная карта позволяет быстрее выявить потенциальные участки с высоким загрязнением и качественнее проводить очистку грунта в случае аварий.Выполненную нами типизацию можно рассматривать как основание для дальнейшей разработки научно-методических основ производства комплексных изысканий для строительства и реконструкции площадок АЗС, обосновывающих выполнение прогнозов, оценки риска загрязнения геологической среды и принятие проектных решений предупредительных, защитных мероприятий.

Скачать электронную версию публикации