Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения

Режим подземных вод формируется и изменяется в зависимости от ряда факторов, а также имеет различные параметры в природной, нарушенной и техногенной геологической среде. В статье определены и систематизированы по группам основные факторы, непосредственно влияющие на режим подземных вод, водный балан...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
1. Verfasser:	Бубнова, Е.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2016
Schriftenreihe:	Геотехнічна механіка
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138239
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения / Е.А. Бубнова // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 129. — С. 136-145. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-138239
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1382392018-06-19T03:04:55Z Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения Бубнова, Е.А. Режим подземных вод формируется и изменяется в зависимости от ряда факторов, а также имеет различные параметры в природной, нарушенной и техногенной геологической среде. В статье определены и систематизированы по группам основные факторы, непосредственно влияющие на режим подземных вод, водный баланс территорий в нагруженных горнодобывающей деятельностью регионах. Разработана математическая модель определения водного баланса территорий размещения нарушенных горнодобывающей деятельностью и техногенных сред, которая учитывает природные гидрологические и гидрогеологические условия территории, параметры (по глубине и в плане) нарушенных и техногенных массивов, расположение нарушенного и направление дальнейшего нарушения геологической среды относительно линий водотоков. Приведенные результаты целесообразно использовать при управлении состоянием окружающей природной среды в горнодобывающих регионах, дальнейших исследованиях проблемы наличия нарушенных и техногенных массивов. Режим підземних вод формується і змінюється в залежності від ряду факторів, а також має різні параметри в природному, порушеному та техногенному геологічному середовищі. У статті визначено та систематизовано по групах основні чинники, що безпосередньо впливають на режим підземних вод, водний баланс територій в навантажених гірничодобувної діяльністю регіонах. Розроблено математичну модель визначення водного балансу територій розміщення порушених гірничодобувною діяльністю та техногенних середовищ, яка враховує природні гідрологічні та гідрогеологічні умови території, параметри (по глибині і в плані) порушених і техногенних масивів, розташування порушеного і напрямок подальшого порушення геологічного середовища щодо ліній водотоків. Наведені результати доцільно використовувати при управлінні станом навколишнього природного середовища в гірничодобувних регіонах, подальших дослідженнях проблеми наявності порушених і техногенних масивів. . Groundwater mode is formed and varies depending on several factors, and its parameters differ in natural, technogeneous and impaired environment. In this article, key factors, which directly affect the groundwater regime and water balance of territories in the regions disturbed by mining operations, are identified and systematized by groups. A mathematical model was developed for determining water balance in territories disturbed by mining operations and in technogeneous environments. The model takes into account the natural hydrological and hydrogeological conditions of the territory, the parameters (depth and in plane) of impaired and technogeneous massifs, the location of disturbed environment and direction of geological environment further disturbance relatively to the watercourses lines. The findings can be used for controlling state of natural environment in the mining regions, in further researches of the problem of availability of technogeneous massifs. 2016 Article Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения / Е.А. Бубнова // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 129. — С. 136-145. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138239 622.002.68:504.058 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Режим подземных вод формируется и изменяется в зависимости от ряда факторов, а также имеет различные параметры в природной, нарушенной и техногенной геологической среде. В статье определены и систематизированы по группам основные факторы, непосредственно влияющие на режим подземных вод, водный баланс территорий в нагруженных горнодобывающей деятельностью регионах. Разработана математическая модель определения водного баланса территорий размещения нарушенных горнодобывающей деятельностью и техногенных сред, которая учитывает природные гидрологические и гидрогеологические условия территории, параметры (по глубине и в плане) нарушенных и техногенных массивов, расположение нарушенного и направление дальнейшего нарушения геологической среды относительно линий водотоков. Приведенные результаты целесообразно использовать при управлении состоянием окружающей природной среды в горнодобывающих регионах, дальнейших исследованиях проблемы наличия нарушенных и техногенных массивов.
format	Article
author	Бубнова, Е.А.
spellingShingle	Бубнова, Е.А. Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения Геотехнічна механіка
author_facet	Бубнова, Е.А.
author_sort	Бубнова, Е.А.
title	Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения
title_short	Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения
title_full	Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения
title_fullStr	Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения
title_full_unstemmed	Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения
title_sort	влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2016
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138239
citation_txt	Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения / Е.А. Бубнова // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 129. — С. 136-145. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Геотехнічна механіка
work_keys_str_mv	AT bubnovaea vliânienarušennojitehnogennojgeologičeskojsredynavodnyjbalansterritorijihraspoloženiâ
first_indexed	2025-07-10T05:24:40Z
last_indexed	2025-07-10T05:24:40Z
_version_	1837236315225063424
fulltext	ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 136 УДК 622.002.68:504.058 Бубнова Е.А., канд. техн. наук, ст. науч. сотр. (ИГТМ НАН Украины) ВЛИЯНИЕ НАРУШЕННОЙ И ТЕХНОГЕННОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ НА ВОДНЫЙ БАЛАНС ТЕРРИТОРИЙ ИХ РАСПОЛОЖЕНИЯ Бубнова О.А., канд. техн. наук, ст. наук. співроб. (ІГТМ НАН України) ВПЛИВ ПОРУШЕНОЮ ТА ТЕХНОГЕННОЇ ГЕОЛОГІЧНОГО СЕРЕДОВИЩА НА ВОДНИЙ БАЛАНС ТЕРИТОРІЙ ЇХ РОЗТАШУВАННЯ Bubnova Ye.A., Ph.D. (Tech.), Senior Researcher (IGTM NAS of Ukraine) EFFECT OF DISTURBED AND TECHNOGENIC GEOLOGICAL ENVIRONMENT ON WATER BALANCE IN AREAS OF ITS LOCATION Аннотация. Режим подземных вод формируется и изменяется в зависимости от ряда факторов, а также имеет различные параметры в природной, нарушенной и техногенной гео- логической среде. В статье определены и систематизированы по группам основные факторы, непосредст- венно влияющие на режим подземных вод, водный баланс территорий в нагруженных горно- добывающей деятельностью регионах. Разработана математическая модель определения водного баланса территорий размеще- ния нарушенных горнодобывающей деятельностью и техногенных сред, которая учитывает природные гидрологические и гидрогеологические условия территории, параметры (по глу- бине и в плане) нарушенных и техногенных массивов, расположение нарушенного и направ- ление дальнейшего нарушения геологической среды относительно линий водотоков. Приведенные результаты целесообразно использовать при управлении состоянием окру- жающей природной среды в горнодобывающих регионах, дальнейших исследованиях про- блемы наличия нарушенных и техногенных массивов. Ключевые слова: водный баланс, уровень подземных вод, направление движения пото- ка, прогноз. Введение. Наиболее проблемным вопросом при добыче полезных ископае- мых является разрушение природной геологической среды и образование тех- ногенной. Образование и наличие в пределах естественной среды нарушенной и тех- ногенной оказывает отрицательное влияние на естественные гидрогеологиче- ские условия, что проявляется в изменении области питания, движения и раз- грузки подземных вод, образовании и деформировании достаточно больших по площади депрессионных воронок. Нарушение гидрорежима территорий, в от- личие от нарушения массива горных пород и земельного покрова, является бо- лее динамичным фактором, способным резко усиливать воздействие на окру- жающую среду других факторов. ________________________________________________________________________________ © Е.А. Бубнова, 2016 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 137 В результате образуются косвенным образом нарушенные земли (подтоп- ленные, заболоченные, происходит дополнительное оседание, изменяются свойства плодородных пород). Постановка проблемы. Режим подземных вод формируется и изменяется в зависимости от ряда факторов [1-2] и имеет различные параметры в природной, нарушенной и техногенной геологической среде. Все факторы, влияющие на режим подземных вод можно сгруппировать в три основные группы по типам процессов: технологические, геомеханические и геологические. В таблице 1 приведена группировка факторов по типам обу- славливающих их процессов. Таблица 1 – Технологические, геомеханические и геологические факторы, влияющие на ре- жим подземных вод Технологические факторы Геомеханические факторы Геологические факторы Способ добычи полезного ископаемого и горных пород из недр (подземный, откры- тый, скважинный) Параметры осушения участка разработки Значения коэффициентов фильтрации и насыщения горных пород Тип управления водоприто- ками Глубина ведения работ Зоны расположения и разме- ры деформаций массива гор- ных пород Среднегодовой природный сток Место укладки пустых пород и шламов по отношению к формам рельефа и участкам осуществления добычи по- лезных ископаемых (на по- верхности, в карьере, про- странственное расположение, на возвышенности, на пони- женных участках) Пространственное располо- жение места сброса откачи- ваемых вод по отношению к направлению движения под- земных вод и расположению нарушенных и техногенных массивов (выше по течению, ниже по течению, в пределах или за пределами депресси- онной воронки) Размер и расположение кон- туров области питания под- земных вод Пористость, водопроницае- мость, осадочность, грансо- став пород Тип и мощность водоносных горизонтов, вскрытых гор- ными работами, условия их питания и разгрузки Размеры и формы нарушен- ных и техногенных массивов, скорость их изменения Величина пригрузки грунтов при складировании отходов Наличие и параметры по- верхностных водных объек- тов Применяемые технологии рекультивации и скорость восстановления геологиче- ской среды Величина осадки грунтов и горных пород за счет обез- воживания и пригрузки Параметры депрессионной воронки Расположение нарушенных и техногенных массивов по от- ношению к направлению по- токов подземных вод Количество атмосферных осадков Основной научной задачей является выделение из вышеперечисленных фак- торов тех, которые оказывают наибольшее влияние на формирование режима подземных вод. Идентификация и выявление наиболее значимых факторов являются осно- вой для разработки, внедрения и совершенствования природоохранных меро- приятий. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 138 Методика исследования. В настоящее время нет единой нормативной ме- тодики идентификации значимых факторов. В данной статье применен метод анализа Парето [3]. Применительно к экологическим аспектам закон Парето звучит следующим образом: 20 % экологических аспектов предприятия оказывает 80 % воздейст- вий предприятия на окружающую среду. Анализ Парето ранжирует отдельные области по значимости или важности и призван выявить и устранить те причины, которые вызывают наибольшее ко- личество проблем. Метод анализа Парето иллюстрируется диаграммой и кри- вой Парето. Процедура выявления значимых экологических аспектов с исполь- зованием анализа Парето состоит из следующих этапов: Составляется перечень изучаемых факторов. Определяется критерий, по ко- торому будет оцениваться важность каждого фактора. Как уже говорилось ра- нее, критерий должен быть относительной измеряемой величиной; рассчиты- ваться на основе постоянно обновляемых статистических данных; позволять анализировать причину его изменения / не изменения. Рассчитывается величи- на критерия для каждого из выбранных факторов. Строится диаграмма Парето в системе декартовых координат, где по оси абсцисс через равные интервалы по мере убывания величины критерия эффек- тивности наносятся изучаемые факторы, а по оси ординат откладывается абсо- лютная величина критерия. Строится кривая Парето. При построении кривой Парето общая сумма ве- личин факторов принимается за 100 % и для каждого фактора рассчитывается его вклад в общую сумму (в %). На основе выполненных действий устанавливаются важные факторы. Для этого на графике с диаграммой и кривой Парето отмечаются области, соответ- ствующие 80, 90 и 100 %. Те факторы, которые попали в эти области и являют- ся значимыми. Изложение основного материала. Анализ изменения гидрогеологического режима выполнен на основе данных многолетних наблюдений в ОАО «Марга- нецкий ГОК». В ходе промышленной добычи марганцевых руд, которая на рас- сматриваемой территории ведется более 120 лет, а с 1964 интенсивно, режим подземных вод радикально изменился [4]. Для выявления значимых факторов использованы следующие данные: площадь нарушенных горными работами земель, площадь рекультивированных земель, объем водоотлива, объем воды, сбрасываемой обогатительными фабриками в шламонакопители, средняя глу- бина подземных вод. По результатам расчета величин оценки критериев влия- ния построены графики Парето для восьмилетнего периода (рис.1-2). Как видно из рис.1 объемы воды используемые фабриками и сбрасываемые в шламонакопители уменьшаются в каждый последующий период по отноше- нию к предыдущему, следовательно оказывать влияние на подъем уровня под- земных вод не могут. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 139 Рисунок 1 – Сравнение величин критериев оценки Рисунок 2 - Диаграмма Парето по установ- лению наиболее значимого фактора при из- менении глубины залегания подземных вод Из рис.2 очевидно, что влияние площади нарушенных земель и объемов во- допритоков практически равнозначно, так как во второй, третий и седьмой пе- риоды отмечается значительное влияние площади нарушенных земель, а в ос- тальные периоды – объемы водопритоков. При этом стоит отметить, что водо- притоки во все периоды уменьшались, а уровень воды повышался (см. рис.1), а также повышалась и общая площадь нарушенных земель, что в целом позволя- ет определить оба критерия, как важные. На основании этого разработана математическая модель водного баланса в условиях наличия нарушенных и техногенных сред в природной геологической среде. Рассмотрим формирование водного баланса отдельной территории площа- дью S и объемом V, ограниченной сверху поверхностью раздела земли и атмо- сферы, по бокам – вертикальной цилиндрической поверхностью, проходящей через внешний контур площади S, снизу – кровлей водоупора, подстилающего водовмещающие породы (водоносный горизонт) в пределах рассматриваемого стратиграфического разреза. Для рассматриваемого случая уравнение водного баланса может быть запи- сано формулой М.А. Великанова [5] 𝑃 + 𝐶 + 𝑄п + 𝑄п.подз − 𝐸соб + 𝑄0 + 𝑄𝑜 подз = 𝐵2 − 𝐵1 , (1) где P – среднее значение слоя осадков для всей площади S; C – среднее значе- ние слоя конденсации для всей площади S; Qп – среднее для площади S значе- ние слоя воды поступающей в ее пределы за период времени Т поверхностными водотоками; Qп. подз - среднее для площади S значение слоя воды поступающей в ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 140 ее пределы за период времени Т подземным притоком; Eсоб – среднее значение слоя испарения для всей площади S; Q0 – среднее значение слоя воды, посту- пающей за пределы площади S за период времени Т, уносимый поверхностны- ми водотоками; Q0 подз – среднее значение слоя воды, поступающей за пределы площади S за период времени Т, уносимый подземным стоком; B1 – среднее для площади S значение слоя убыли влаги в объеме V за период времени Т; B2 – среднее для площади S значение слоя прибыли влаги в объеме V за период вре- мени Т. Рассмотрим отдельные элементы в формуле (1) с учетом формирования их во времени Т на площади S. Поскольку условно рассматриваемая территория неизменной площадью S находится постоянно в одном и том же регионе с определенными климатиче- скими условиями, то принимаем, что среднегодовое количество осадков, испа- рение и конденсация являются величинами постоянными, то есть принимаем P = const, C= const, Eсоб = const. Если предположить, что на рассматриваемую территорию поступает n водо- токов, каждый из которых в единицу времени τ приносит объем воды qп i, то слой воды, поступающий поверхностными водотоками в пределы площади S за период времени Т будет равен 𝑄п = 1 𝑆 𝑑𝜏 𝑞п 𝑖 𝑛 1𝑇 , (2) Аналогично определяем слой воды, поступающий в пределы площади S подземными путем 𝑄п.подз = 1 𝑆 𝑑𝜏 𝑇 𝑞п.подз𝑑𝑙 𝐿 , (3) где qп .подз – объем воды, поступивший на рассматриваемую территорию под- земным путем в единицу времени τ на единицу длины дуги L, по которой про- исходит поступление воды; l - единица длины дуги. Для расходной части водного баланса выражаем - отток поверхностных вод формулой 𝑄0 = 1 𝑆 𝑑𝜏 𝑞0 𝑖 𝑚 1𝑇 , (4) где m – количество оттекающих водотоков; q0 i - объем воды, уносимой в еди- ницу времени τ отдельным i-тым водотоком; - подземный сток с площади S выражением ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 141 𝑄0 подз = 1 𝑆 𝑑𝜏 𝑇 𝑞0 подз𝑑𝑙′, 𝐿′ (5) где q0.подз – объем воды, оттекающий с рассматриваемой территории подземным путем в единицу времени τ с единицы длины дуги l’; L’ - длина дуги, по кото- рой происходит отток воды. Для естественных условий приходная и расходная части водного баланса, как правило, равны 𝑃 + 𝐶 + 𝑄п + 𝑄п.подз = 𝐸соб + 𝑄0 + 𝑄𝑜 подз . При нарушении части геологической и гидрогеологической среды на услов- ной территории площадью S за тот же период времени Т изменяются приток и отток поверхностных и подземных вод. За нижнюю границу рассматриваемой территории в этом случае принимается максимальная достигнутая на расчет- ный период времени глубина ведения горных работ. При открытой и подземной разработке месторождений формируется так на- зываемый «большой колодец», куда поступает большая часть поверхностного и подземного стока. Если принять, что за пределами рассматриваемой площади S находится естественная геологическая среда, а границы нарушенного массива не совпадают с границами зоны питания территории, то приходная часть вод- ного баланса останется без изменений. Отток поверхностных вод для условий нарушения геологической среды от- крытыми гонными работами изменится за счет сокращения объема воды в не- которых водотоках при условии поступления некоторой части ливневых и та- лых вод, питающих водотоки в дренажную сеть карьера. Тогда отток поверхно- стных вод можно выразить следующей формулой 𝑄0 нар = 1 𝑆 𝑑𝜏 𝑞′ 0 𝑖 𝑚 1𝑇 , (6) где m – количество оттекающих водотоков; q’0 i - объем воды, уносимой в еди- ницу времени τ отдельным i-тым водотоком. Разница между суммарными среднегодовыми объемами воды, уносимыми всеми водотоками с поверхности естественной и нарушенной площади, опреде- лится как ∆𝑞0 = 𝑞0 𝑖 𝑚 1 − 𝑞′ 0 𝑖 𝑚 1 По своему смыслу Δq0 – это объем поверхностных сточных вод, образую- щихся на селитебных территориях и площадках предприятий в период выпаде- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 142 ния дождей, таяния снега и мойки дорожных покрытий, который можно опре- делить по формуле [6] Wr = Wд + Wт + Wм , (7) где Wд, Wт и Wм - среднегодовой объем дождевых, талых и поливомоечных вод. Поверхностный сток при нарушении части территории подземными горны- ми работами также изменится на величину сокращения объема воды в некото- рых водотоках Δq0 инф за счет инфильтрации их в подземные водоносные гори- зонты и почвы по трещинам и разрывам (зоны растяжения) и определится по выражениям (5) с учетом принятых здесь обозначений. Подземный сток с площади S частично нарушенной открытыми или подзем- ными горными работами изменится на величину водопритоков в карьер или шахту Qоб за принятую единицу времени, то есть 𝑄0 подз нар = 𝑄0 подз − 𝑄об (8) Несколько иная ситуация с водным балансом территорий размещения тех- ногенных объектов (отвалы пустых пород, гидротехнические сооружения) до- бывающих и обогатительных предприятий. Для таких территорий приток поверхностных вод останется без изменений, а приток подземных вод изменится за счет сокращения области их питания при размещении техногенных объектов в местах питания подземных вод, то есть изменится длина дуги, по которой происходит поступление воды, на величину периметра основания размещенного объекта 𝑄п.подз нар = 1 𝑆 𝑑𝜏 𝑇 𝑞п.подз𝑑𝑙 нар 𝐿нар , (9) где Q нар п .подз – слой воды, поступающий подземными путем в пределы площади S, содержащей техногенные объекты; L нар – длина дуги, по которой происходит поступление воды с учетом периметра основания техногенного объекта; l нар - единица длины дуги с учетом периметра основания техногенного объекта. Изменение рельефа поверхности при размещении техногенных объектов влияет на направление движения и режим поверхностных водотоков, таким об- разом, возможно изменение количества оттекающих водотоков и объема воды в них. Тогда отток поверхностных вод выразится формулой 𝑄0 = 1 𝑆 𝑑𝜏 𝑞0 𝑖 нар 𝑚нар 1𝑇 , (10) где m нар – количество оттекающих водотоков с территории, вмещающей техно- генные объекты; q нар 0 i - объем воды, уносимой в единицу времени τ отдельным i-тым водотоком. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 143 Следует отметить, что количество оттекающих поверхностных водотоков может увеличиться, при разделении первичных (естественных) водотоков на части (при обтекании техногенных объектов), или сократиться (при пересыха- нии русел водотоков, отсутствии области питания). Подземный сток с территорий, вмещающих техногенных объекты, зависит от типа формирования техногенного объекта (насыпное, наливное, с экраниро- ванием основания или без экранирования) и условий их размещения на терри- тории (в области питания или в области разгрузки подземных вод). При размещении наливных гидротехнических сооружений без экранирова- ния основания в области разгрузки подземных вод сократится длина дуги, по которой происходит отток воды и увеличится объем воды, оттекающий с рас- сматриваемой территории. Таким образом, длина дуги, по которой происходит отток воды, сократится на величину периметра D основания техногенного объ- екта, то есть 𝐿′ нар = 𝐿′ − 𝐷. (11) А объем воды, оттекающий с рассматриваемой территории подземным пу- тем в единицу времени τ с единицы длины дуги увеличится за счет утечек qут из емкости техногенного объекта и за счет перекрытия мест выхода подземных вод на поверхность, что сократит объем разгружаемых qразг в поверхностные водотоки подземных вод 𝑞0 подз нар = 𝑞0 подз + 𝑞ут + 𝑞разг. (12) При подстановке выражений (11) и (12) в уравнение (4) получаем подзем- ный сток с площади S, включающей техногенные объекты. В связи с тем, что объем подземных вод в потоке зависит от пористости по- род, то при изменении внешней нагрузки на водосодержащие породы, изменит- ся их пористость, а соответственно и коэффициенты фильтрации и водопрово- димости, что отразится на значении qподз. В связи с этим, при установлении водного баланса нарушенных и техногенных массивов необходимо в первую очередь определить их водно-физические свойства. Таким образом, водный баланс территории частично нарушенной открыты- ми или подземными горными работами или включающей техногенные объекты описывается выражением 𝑃 + 𝐶 + 𝑄п + 𝑄п.подз ≠ 𝐸соб + 𝑄0 нар + 𝑄0 подз нар . При превышении приходной части водного баланса над расходной – наблю- дается подъем уровня подземных вод, подтопление и заболачивание отдельных участков территории. В случае, когда расходная часть водного баланса больше приходной, отмечается осушение площади. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 144 Выводы. В статье определены и систематизированы по группам основные факторы, непосредственно влияющие на режим подземных вод, водный баланс территорий в напряженных горнодобывающей деятельностью регионах. Пока- зано, что при изменении площадей нарушенных, техногенных и природных сред в пределах водного бассейна, водный баланс изменяется. Разработана ма- тематическая модель определения водного баланса территорий размещения на- рушенных горнодобывающей деятельностью и техногенных сред, которая учи- тывает природные гидрологические и гидрогеологические условия территории, параметры (по глубине и в плане) нарушенных и техногенных массивов, распо- ложение нарушенного и направление дальнейшего нарушения геологической среды относительно линий водотоков. Отсутствие аналогов данной модели оп- ределяет ее научную новизну. Приведенные результаты целесообразно использовать при управлении со- стоянием окружающей природной среды в горнодобывающих регионах, даль- нейших исследованиях проблемы наличия нарушенных и техногенных масси- вов. ––––––––––––––––––––––––––––––– СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Четверик, М.С. Формирование техногенной геологической среды и ее взаимосвязь с природ- ной / М.С. Четверик, Е.А. Бубнова. - Вісник Криворізького технічного університету: Збірник науко- вих праць. - Кривий Ріг, 2010. - Вип. 25. - С. 83-87. 2. Исследование формирования техногенных массивов и распространение в них осадочных гор- ных пород при добыче и обогащении полезных ископаемых: отчет о НИР (промежуточ.): III-58-11 / ИГТМ НАН Украины; рук. Четверик М.С.; исполн.: Бубнова Е.А. [и др.]. - Днепропетровск, 2013. – 60 с. - 0111U005128. – Инв. № 7412. 3. Ульянова, Е.А. Идентификация и оценка значимости экологических аспектов на промышлен- ных предприятиях / Е.А. Ульянова, И.Л. Манжуров, И.Я. Габова // Известия Самарского научного центра РАН, 2011. – Т. 13, № 1(8). – С. 2089-2093. 4. Установить влияние темпов развития объектов горного производства на режим подземных вод в Марганецком регионе: отчет о НИР : (заключ.) / ИГТМ НАН Украины ; рук. Четверик М.С.; ис- полн.: Бубнова Е.А.. [и др.]. – Днепропетровск., 2005. – 137 с. – Библиогр.: с. 51. -– Инв. № 05634334953. 5. Великанов, М.А. Водный баланс суши / М.А. Великанов. – М.: Гидрометеоиздат, 1940. – 180 с. 6. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитеб- ных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты // ГНЦ РФ ФГУП «НИИ ВОДГЕО». – М. ВОДГЕО, 2001.- 134 с. REFERENCES 1. Chetverik, M.S. and Bubnova, Ye.A. (2010), “Formation of technogenic geological environment and its relationship with the natural”, Visnyk Kryvorizkogo Tekhnichnogo universitetu, no. 25, pp.83-87. 2. Chetverik, M.S., Bubnova, Ye.A. et al. (2013), Issledovanie formirovaniya technogennykh massivov i rasprostranenie v nikh osadochnykh gornykh porod pri dobyche i obogashchenii poleznykh iskopaemykh: otchet o NIR [Research of formation of man-made arrays and distribute them in sedimentary rocks in mining and mineral processing: Report of research], IGTM of the NAS of Ukraine, Dnepropetrovsk, Ukraine. 3. Ulyanova, Ye.A., Manzhulov, I.L. and Gabova, I.Ya. (2011), “Identification and evaluation of the significance of environmental aspects at industrial enterprises”, Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN, vol. 13, no. 1 (8), pp. 2089-2093. 4. Chetverik, M.S., Bubnova, Ye.A. et al. (2005), Ustanovit vliyanie tempov razvitiya obektov gornogo proizvodstva na rezhim podzemnykh vod v Marganetskom regione: otchet o NIR [Set the influence of the rate of development of mining facilities on the groundwater regime in the region Marganetsk: Report of re- search], IGTM of the NAS of Ukraine, Dnepropetrovsk, Ukraine. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129 145 5. Velikanov, M.A. (1940), Vodnyu balans sushi [Water balance of the land], Gidrometeoizdat, Mos- cow, USSR. 6. Shvetsov, V.N., Belevtseva, A.N. et al. (2001), Rekomendatsii po raschetu system sbora, otvedeniya I ochistki poverkhnostnogo stoka s selitebnykh territoriy, ploshchadok predpriyatiy I opredeleniyu usloviy vy- puska ego v vodnye obekty [Guidelines for the calculation of systems for collecting, disposal and treatment of runoff from residential areas, areas of enterprises and the definition of conditions of release it into the water objects], GNTS RF FGUP “NII VODGEO”, Moscow, Russia. ––––––––––––––––––––––––––––––– Об авторе Бубнова Елена Анатольевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник в отделе Геомеханических основ технологий открытой разработки месторожде- ний, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, bubnova@nas.gov.ua. About the author Bubnova Yelena Anatolevna, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher, Senior Re- searcher in Department of Geomechanics of Mineral Opencast Mining Technology M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr, Ukraine, bubnova@nas.gov.ua. ––––––––––––––––––––––––––––––– Анотація. Режим підземних вод формується і змінюється в залежності від ряду факторів, а також має різні параметри в природному, порушеному та техногенному геологічному сере- довищі. У статті визначено та систематизовано по групах основні чинники, що безпосередньо впливають на режим підземних вод, водний баланс територій в навантажених гірничодобув- ної діяльністю регіонах. Розроблено математичну модель визначення водного балансу територій розміщення по- рушених гірничодобувною діяльністю та техногенних середовищ, яка враховує природні гід- рологічні та гідрогеологічні умови території, параметри (по глибині і в плані) порушених і техногенних масивів, розташування порушеного і напрямок подальшого порушення геологі- чного середовища щодо ліній водотоків. Наведені результати доцільно використовувати при управлінні станом навколишнього природного середовища в гірничодобувних регіонах, подальших дослідженнях проблеми на- явності порушених і техногенних масивів. Ключові слова: водний баланс, рівень підземних вод, напрямок руху потоку, прогноз. Abstract. Groundwater mode is formed and varies depending on several factors, and its para- meters differ in natural, technogeneous and impaired environment. In this article, key factors, which directly affect the groundwater regime and water balance of territories in the regions disturbed by mining operations, are identified and systematized by groups. A mathematical model was developed for determining water balance in territories disturbed by mining operations and in technogeneous environments. The model takes into account the natural hydrological and hydrogeological conditions of the territory, the parameters (depth and in plane) of impaired and technogeneous massifs, the location of disturbed environment and direction of geo- logical environment further disturbance relatively to the watercourses lines. The findings can be used for controlling state of natural environment in the mining regions, in further researches of the problem of availability of technogeneous massifs. Keywords: water balance, groundwater level, stream course, forecast Статья поступила в редакцию 09.09.2016 Рекомендовано к публикации д-ром технических наук Четвериком М.С. mailto:bubnova@nas.gov.ua mailto:bubnova@nas.gov.ua

Влияние нарушенной и техногенной геологической среды на водный баланс территорий их расположения

Institution

Ähnliche Einträge