Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научно-методологические основы геоэкологического проектирования полигонов твердых бытовых отходов
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология
Автореферат диссертации по теме "Научно-методологические основы геоэкологического проектирования полигонов твердых бытовых отходов"
На правах рукописи
ЩЕРБИНА ЕЛЕНА ВИТАЛЬЕВНА
Научно-методологические основы геоэкологического проектирования полигонов твердых бытовых отходов.
25.00.36 Геоэкология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва 2005
Работа выполнена в московском государственном строительном университете
Научный консультант-
доктор технических наук профессор член-корреспондент РАСН Теличенко Валерий Иванович
Официальные оппоненты:
Ведущее предприятие:
доктор технических наук профессор
Сметании Владимир Иванович
доктор геолого-минералогических наук профессор
Круподеров Владимир Степанович
доктор технических наук профессор
Абелев Марк Юрьевич
Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова.
Защита диссертации состоится 2006 г. в часов на
заседании диссертационного совета Д.212.138.07 при Московском государственном строительном университете по адресу:
129337 Москва, Ярославское шоссе, 26, МГСУ, Зал заседаний Ученого Совета (1 этаж административного здания).
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке московского государственного строительного университета.
Автореферат разослан 2005 г.
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Вторая половина двадцатого столетия, характеризующаяся развитием научно-технического прогресса и бурным ростом народонаселения, отмечена эволюцией геологической среды Земли в эпоху техногенеза. По оценкам отечественных и зарубежных ученых (В И Осипова, В.Т.Трофимова, Е.Н.Огородниковой, М.И.Хазанова, Л Ольтшнера и др.) масштабы техногенной деятельности сейчас даже превосходят мощь геологических процессов. Большой вклад в образование техногенных грунтов вносят горнодобывающая и перерабатывающая промышленность, однако не малая доля принадлежит отходам производства и потребления. Только в Москве ежегодно образуется 20 млн. м3 твердых бытовых отходов и около 5 млн. тонн промышленных нетоксичных отходов. В общей сложности в Российской Федерации накоплено около 7 млрд. тонн отходов, из которых 1 млрд. тонн — опасные отходы В среднем на каждого жителя РФ приходится до 15 тонн различных твердых отходов в год.
Следует отметить, что во всем мире, прежде всего, уделяется пристальное внимание особо опасным, радиоактивным и токсичным отходам, хранение которых строго организовано и осуществляется под пристальным контролем местных и международных экологических организаций и комитетов. Но не менее важной остается проблема обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО). Все чаще возникают территории, экологическая обстановка которых характеризуется как критическая, что связано с загрязнением атмосферы, водных источников, грунтов и фунтовых вод отходами производства и потребления или продуктами их разложения, вызывающими нарушение сложившего природного равновесия и разрушение естественных ландшафтов.
Захоронение ТБО на полигонах остается одним из основных способов их обезвреживания. В странах Европейского Союза в среднем на полигоны вывозится более 60% твердых бытовых и промышленных отходов, в России это количество достигает 90-98%, под полш оны ТБО ежегодно отчуждается около 10 тыс. га земель, которые заняты лесами, пригодны для сельскохозяйственной и другой деятельности. Захоронение отходов является одним из основных факторов селитебного техногенеза, оказывающего воздействие на геохимическое поле, приводящее к образованию новых геохимических комплексов, возрастанию агрессивности подземных и поверхностных вод, засолению и цементации грунтов. Одной из основных причин напряженной экологической ситуации, которой характеризуются территории размещения отходов, является недостаточная разработка научных методов принятия проектных решений, включая средства инженерной защиты, позволяющих обеспечить геоэкологическую безопасность территорий В связи с этим разработка научно-методологических основ геоэкологического проектирования полигонов ТБО с позиций безопасного функционирования возникающей природно-техногенной системы (ПТС), актуальна и нацелена на решение важной научной, социальной, экологической и хозяйственной задачи.
РОС. НАЦИОНАЛЬНА"
библиотека С.Пе •9
Решение проблемы экологической безопасности полигонов ТБО может быть получено с позиций системного подхода и имеет научное, методологическое и прикладное значение. Системный подход в данном случае рассматривается как методология научных исследований, ставящая целью всесторонне изучение сложноорганизованной природно-техногепной системы «Полигон ТБО». Результаты исследований позволяют разработать адекватные, создаваемым угрозам окружающей среде и человеку, средства инженерной защиты и стратегию управления ПТС как при новом строительстве полигонов ТБО, так и при их рекультивации.
Обьскт исследований: искусственно образованная и функционирующая длительное время природно-техногенная система, представленная твердыми бытовыми отходами (техногенно образованными отложениями), инженерными сооружениями и средствами инженерной защиты во взаимодействии со всеми элементами геосферы. К таким системам отнесены свалки и полигоны твердых бытовых отходов.
Предметом исследований стали результаты обследования существующих полигонов ТБО Российской Федерации и других стран, позволившие выявить закономерности функционирования природно-техпогенной системы, комплекс нормативно-правовых документов, организационных мероприятий и инженерной защиты, направленных на обеспечение геоэкологической безопасности этих объектов.
Принятая научная гипотеза: полигоны ТБО - это сложноорганизованные природно-техногенные системы, представляющие целостный комплекс техногенных и природных, взаимосвязанных элементов, образующих единство с окружающей средой. Границы между ними условны и передвигаются в зависимости от- решаемой задачи и периода жизненного цикла ПТС.
Геоэколо1 ичсское проектирование, как элемент управления ПТС, служит инструментом, позволяющим реализовать результаты методологических исследований и обеспечить геоэкологическую безопаснос!ь объектов размещения ТБО.
Цель работы: Разработка научно-методологических основ
геоэкологического проектирования полигонов ТБО, позволяющего определить комплекс методических, организационных и инженерно-технических мероприятий, обеспечивающих минимизацию воздействий на природные и природно-техно1енные экосистемы территорий полигонов ТБО и старых свалок.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:
1. На основании анализа ситуации, сложившейся в системе обращения с отходами производства и потребления у нас в стране, и обобщения международного опыта, установить характер и масштабы влияния территорий размещения отходов на элементы главных жизнеобеспечивающих геосферных оболочек, выявить характер и тенденции развития неблагоприятных
геоэкологических процессов, определить основные цели и задачи геоэкологического проектирования.
2. Разработать научно обоснованные принципы геоэкологического проектирования полигонов ТБО, направленные на предотвращение развития неблагоприятных геохимических и геодинамических процессов на основе системного анализа изучения взаимосвязей и процессов, происходящих на территориях размещения отходов.
3 Выявить основные особенности и процессы обмена между техногенной и природной составляющими ПТС «Полигон», позволяющие описать жизненный цикл системы.
4. Обосновать основные принципы построения системы обеспечения 1 еоэкологической безопасности ПТС «Полигон» на всех этапах ее жизненного цикла. Определить необходимые средства инженерной защиты, основанные на концепции двухуровневых барьеров.
5. Разработать геотехнические методы оценки устойчивости и расчета природно-техногенного массива свалочных грунтов с учетом особенностей их физико-механических свойсгв. Разработать основные научно-технические положения расчета геокомпозиционных систем, как одних из основных элементов инженерной защиты на всех этапах жизненного цикла ПТС «Полигон».
6 Разработать научно обоснованные требования к геосинтетическим материалам, применяемым при устройстве защитных конструкций и систем полигонов ТБО, определить их основные функции, классификацию, методы испытаний и методики расчета.
7. Определить основные методологические подходы к управлению ПТС «Полигон» и математическую модель АЖЦ, необходимые для разработки эффективной инженерной защиты территорий, обеспечивающей гоеэкологическую безопасность строительства, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- впервые сформулированы и научно обоснованы основные принципы и положения геоэкологического проектирования полигонов ТБО, направленные па обеспечение геоэкологической безопасности, базирующиеся на системном подходе анализа жизненного цикла, выполненного с позиций устойчивости функционирования природно-техногенных систем.
- обосновано утверждение, что загрязнение от продуктов биохимического разложения ТБО сказывается на всех элементах экосистемы «атмосфера -поверхностные воды - горные породы - подземные воды - биота». Установлено, что в местах размещения полигонов ТБО развиваются негативные геохимические, геодинамические и геофизические процессы и явления, анализ которых позволил обосновать основные элементы инженерной защиты, необходимые для обеспечения геоэкологической безопасности полигонов ТБО.
- показано, что природный геологический барьер служит чрезвычайно важным и необходимым фактором при выборе площадки для размещения полиюна ТБО, но недостаточным для обеспечения геоэкологической безопасности территории. Местные и региональные водоупоры не во всех случаях обеспечивают защиту водоносных горизонтов о г загрязнения фильтратом, что связано с природными особенностями водоупоров- наличием гидрогеологических окон, природной трещинова гостью, сорбционной способностью «рутов, которые под воздействием фильтрата, приводят к изменениям их физико-механических свойств: увеличению водопроницаемости, снижению прочности. Поэтому для обеспечения безопасности территорий размещения полигонов ТБО необходима разработка средств инженерной защиты.
- разработана концепция мультибарьеров, заключающаяся в сочетании мероприятий, направленных на снижение риска зафязнсния геосфер путем уничтожения ис!очников загрязнения или снижения их токсичности - барьеры первою уровня, и устройства изоляционных экранов, препятствующих распространению зафязнений - барьеры второго уровня.
- сформулированы геотехнические принципы, методы расчета и проектирования геокомиозиционных экранов, как элементов инженерной защиты территорий от негативных техногенных воздействий.
- дано развитие научно-методологических представлений о влиянии захоронения ТБО на изменение физических полей города в составе общего воздействия селитебного техногенеза.
На защиту выносятся:
- Результаты обобщения и анализа материалов инженерно-геологических изысканий, данных наблюдений, литературных источников о геоэкологических процессах, проходящих в местах размещения отходов (полигонов ТБО), позволяющие обосновать гипотезу об образовании специфической природно-техногенной системы «Полигон».
- Модель жизненного цикла природно-техногенной системы «Полигон», построенная на основе анализа процессов обмена между составляющими системы, позволяющая выявить особенности ее функционирования, необходимые для прогнозных оценок загрязнения территорий размещения отходов с использованием методов аналогий, экспертных оценок, математического и физического моделирования.
- Методология и основные принципы построения системы обеспечения геоэкологической безопасности ПТС «Полигон» на всех этапах его жизненного цикла, позволившие определить эффективные средства инженерной защиты.
- Геотехнические методы оценки устойчивости техногенного массива свалочных фунтов с учетом особенностей их физико-механических свойств, основные научно-технические положения расчета геокомпозиционных систем, как одних из основных элементов инженерной зашиты на всех этапах жизненного цикла ПТС «Полигон».
- Результаты теоретических и экспериментальных исследований геосинтетических материалов, применяемых при устройстве защитных конструкций и систем полигонов ТБО. Методы и методики расчета геокомпозиционных экранов и систем, используемых в элементах инженерной защиты.
- Методология и подходы к управлению ПТС «Полигон», состав инженерных изысканий и геотехнического мониторинга, необходимых для достижения требуемого качества и обеспечения гоеэкологической безопасности строительства, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО в системе управления отходами.
Практическая значимость и реализация результаюв исследования заключается в разработке:
- методов и методик расчета геокомпозиционных экранов;
- рекомендаций по расчету и проектированию защитных экранов полигонов депонирования осадка сточных вод, которые использовались при устройстве финального перекрытия полигона «Марьинский парк»;
- рекомендаций по расчету и проектированию геокомпозиционных экранов, как элементов инженерной защиты территорий от негативных техногенных воздействий и развития экзогенных геологических процессов;
- методики анализа жизненного цикла полигона ТБО, подготовленной для включения в нормативную документацию и практику проектирования, строительства, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО, как в части разработки раздела ОВОС, так и расчета и проектирования элементов и технологических систем инженерной защиты.
Основные положения работы вошли в территориальные строительные нормы ТСН 30-308-2002 Московской области. «Проектирование, строительство и рекультивация полигонов твердых бытовых отходов в Московской области».
Полученные результаты нашли отражение в учебном процессе, разрабоганы рабочие профаммы дисциплин «Депонирование ТБО», «Геотехника урбанизированных территорий», учебного пособия «Экологическая безопасность полигонов ТБО».
На основании разработанных методик, совместно с институтами МОСИНЖПРОЕКТ и СОЮЗДОРПРОЕКТ реализованы проекты армирования оснований и насыпей повышенной крутизны при строительстве участков внутригородской автомагистрали 3-его гранспортного кольца г. Москвы, расположенных на территориях бывших свалок.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на конференциях совещаниях и симпозиумах: на годичной сессии научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (2005 г.); академических Ч1ениях Н.А.Цытовича и 2-х Денисовских чтениях (Москва 2003 г.); международных конференциях по управлению качеством окружающей среды (Москва 2000, 2001, 2004 г.г.); научно-технической конференции «Опыт
«Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство» (Санкт Петербург 2003 г.); научно-технических отчетных конференциях по результатам реализации межотраслевой программы научно-инновационного сотрудничества Министерства образования и науки РФ и Федерального Агентства Специального строительства РФ «Наука, инновация, подготовка кадров в строительстве» (Москва 1999 - 2004 г.г.); научно-практической конференции «Городской строительный комплекс и безопасность жизнеобеспечения граждан (2005 г.).
Публикации
Соискателем опубликовано более 90 работ, из них по теме диссертации: 26 статей, монография «Геосинтетические материалы в строительстве»; 3 учебных пособия, выпущено 20 научно-исследовательских отчетов, ТСН 30-308-2002 Московской области. «Проектирование, строительство и рекультивация полигонов твердых бытовых отходов в Московской области».
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, библиографический список содержит 203 наименования, изложена на 306 страницах машинописного текста, включая 62 рисунка и 39 таблиц.
Автор глубоко благодарен научному консультанту профессору В.И.Теличенко за его постоянную поддержку, внимание и сотрудничество на всех этапах работы, профессору Ю.В.Кононовичу, профессору А.Д.Потапову, коллегам НПиУЦ «Экогеос» МГСУ и кафедры «Экология ГСХ» за внимание к работе, ценные советы и доброжелательность.
Основное содержание работы
В главе 1 выполнен аналитический обзор и анализ проблемы отходов производства и потребления. Стремительный рост объемов отходов определяется не только уровнем развития науки, технологии, процессов производств и утилизации отходов, но и зачастую недостаточным уровнем экономического благосостояния и экологической культуры населения. Проблеме управления ТБО посвящены труды многих зарубежных и отечественных ученых, прежде всего это работы: Р Ф. Абдрахманова, Н.Ф. Абрамова, Д.Алексиева, И Гартунга, В.И. Горбачева, Х.Д.Гретга, Л.П. Грибановой, В.Ф Денисова, Ф. Деффрегера, Х.Н. Зайнулина, В.Г. Корнеева, А.Н. Мирного, A.C. Матросова, A.B. Лившица, А. Ольтшнера, А.Д. Потапова, А.Ф. Порядина, Е.И. Пупырева, В.В. Разношика, H.A. Савичева, В.II. Сариева, И.А. Соломина, В.И. Теличенко и других авторов. Анализ этих работ показывает, что наиболее распространенным методом обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов на сегодняшний день остается их размещение на полигонах. Прогноз развития ситуации показывает, что в силу сложившихся экономических и технических условий данная ситуация будет сохраняться в течение ближайших 20-30-ти лет.
Полное решение проблемы отходов может быть получено в том случае, если будут найдены новые методы и технологии, позволяющие их использовать в качестве вторичных ресурсов или источников энергии, тогда отходы следует
рассматривать, как невостребованные, отложенные ресурсы. Но и в этом случае на всех этапах реализации системы управления отходами помимо организационных, управленческих, экономических, технических и санитарно-гигиенических вопросов будуг возникать геоэкологические задачи. Анализ движения потоков ТБО позволил определить, что наиболее критические ситуации в системе управления отходами возникают на этапах промежуточного хранения, переработки и размещения на полигонах, требующие обоснованных средств инженерной защиты окружающей среды.
Существенный вклад в изучение проблемы территорий размещения полигонов и свалок ТБО внесли: Н.Ф. Абрамов, Г.В. Лкпарисова, И.Н. Акулов, Л.Н.Алексинская, Р.Ф.Абдрахманов, Ю.А.Аревкин В.В.Бабак, И.Л.Ьашаркевич,
B.С.Беляев, Б.Вебер, Большакова, А.В.Гречко, A.M. Гальперин, Л.П.Грибанова, Г А.Гухман, С.Ю.Дементьев, Б.Г. Дверницкий, Р.Э. Дашко, Х.Н.Зайнулин, Т.В.Мамонова, С.В.Максимова, П.А.Савичев, Б.А.Новаковский, Т.Г.Портнова, А.Д.Потапов, В.И.Пекельский, Н.Д.Малова, Ю.Е.Сает, В.В.Толмачев, А.А.Труфанов, Б.В.Трушин, Н.Л.Шершня, В.Н.Синяков, Ю.Л.Беляева,
C.В.Кузнецова, А.Л.Невзоров, А.В.Заручев, В.М.Барзут, И.И.Косинова, Д.А.Коробкина и др.
В результате анализа литера гурного, фондового и полученного фактического материала установлено, что размещение ТБО в отработанных котлованах минерального сырья служит наиболее распространенным способом организации полигонов, который вызывает наиболее серьезные изменения геологической среды. В этих случаях отмечается загрязнение территорий, грунтовых вод и фунтов на значительных глубинах, в почвах и фунтах происходит накопление тяжелых металлов, диоксинов, что вызываех нежелательные изменения физических, гидравлических и механических свойств фунтов. По геоэкологическому и техническому состоянию места размещения отходов можно разделить на две категории:
1. Полигоны - специализированные комплексы, предназначенные для захоронения твердых бытовых и промышленных отходов, организованные с использованием средств инженерной защиты, обеспечивающих геоэкологическую безопасность территорий.
2.Свалки - территории, на которых размещены твердые бытовые или промышленные отходы без использования средств инженерной защиты, либо уровень принятых мер не достаточен для обеспечения экологической безопасности этих объектов.
Как показывают результаты обследования, большинство существующих объектов размещения отходов соответствуют второй категории, что приводит к неконтролируемому зафязнению окружающей среды и диктует необходимость разработки новых подходов к проекшрованию, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО. Анализ влияния свалок и полигонов позволяет выделить следующие виды зафязнения - физическое и тепловое, химическое, микробиологическое.
Перенос вредных веществ, образующихся в местах размещения отходов, происходит в биосфере посредством взаимодействия ее зависимых и независимых друг от друга элементов. Первыми токсичную нагрузку воспринимают неживые элементы экосистемы: атмосфера, гидросфера и литосфера. Затем токсичные вещества через почву, воду и воздух поступают в растения, микроорганизмы, организмы животных, птиц рыб и людей (зависимые элементы биосферы). В результате этих воздействий происходит разрушение биотопов, распространенных на данной территории, отмечается исчезновение одних видов растений и животных и замещение их другими видами, при этом совсем не обязательно, что бы живые организмы находились в непосредственном контакте или близости со свалкой. Изменение природного разнообразия и гидрогеологического режима грунтовых вод часто становится причиной заболачивания территорий и более глубоких изменений в геосфере. Люди, попадающие под негативное влияние свалок, испытывают ухудшение здоровья.
Анализ состояния геологической среды, выполненный на основании литературных данных, фондовых материалов и собственных исследований показал, что под воздействием полигонов ТБО на территориях наблюдается развитие негативных геохимических, геодинамических и геофизических процессов. Систематизация материалов и использование метода аналогов позволили выделить следующие общие геологические процессы и явления, представленные в таблице 1.
Современное состояние полигонов захоронения отходов, старых и несанкционированных свалок представляет серьезную угрозу экологической безопасности людей и окружающей среды, что связано с отсутствием системного геоэкологического подхода при проектировании, эксплуатации и рекультивации этих объектов. Наличие геологического барьера служит чрезвычайно важным и необходимым фактором при выборе площадки для размещения полигона ТБО, но недостаточным для обеспечения экологической безопасности территории. Местные и региональные водоупоры не во всех случаях обеспечивают защиту водоносных горизонтов от загрязнения фильтратом, как например, неогеновые отложения на уфимской свалке (Х.Н.Зайнулин 1997), нижнекембрийские синие глины на полигоне «Красный бор» в Санкт-Петербургском регионе (В.И.Пекельский 2001, Р.Э.Дашко 2005, И.Л.Плсчкова 2003), юрские глины в Московском регионе (Ю.А.Аревкин 2002). Это обусловлено природными факторами формирования водоупоров: природной трещиноватостью глин, наличием гидрогеологических окон, сорбционной емкостью грунтов и техногенными воздействиями фильтрата, приводящими к изменениям их физико-механических свойств: увеличению водопроницаемости, снижению прочности. Поэтому для обеспечения безопасности территорий размещения полигонов ТБО необходима разработка адекватной уровню опасности объекта инженерной защиты, которая должна обеспечить:
Геоэкологические процессы и явления, обусловленные полигонами ТБО
Таблица 1.
№ Выявленные процессы и явления Проанализированные источники
1 Радиус загрязнения окружающей среды пропорционален размеру площади, занятой отходами и может составлять для полигонов ТБО площадью 30 50 га, при толщине отходов 20 - 40 м, зона влияния составляет от 1 0 до 2 0 км Ю.А Аревкин (2002) X Н.Зайнуллин, и др (1997) НТТТ «НОЗКС» (1995)
В теле полигонов и свалок образуется техногенный горизонт грунтовых вод (фильтрат), который служит источником загрязнения грунтовых и поверхностных вод, приводит к изменениям природных гидрогеологических условий. Reuter F,., Negelmann J , Steinkamp S. 1993, П. А Потапов, Е.И.Пупырев, А.Д.Потапов (2004), О.МГуман, И.А.Долина (2005)
3 Свалки и полигоны ТБО служат причиной наибольшего загрязнения подземных вод Превышения ПДК по неорганическим соединениям изменяются от первых единиц до 80-90 раз, по органическим - до тысяч раз. Масштабы и характер распределения загрязнителей определяется гидрогеологическими условиями территории Ю.А Аревкин (2002) Х.Н.Зайнуллин, и др. (1997) НТЛ «НО"ЖС» (1995)
4 Свалки и полигоны ТБО служат причиной ¡агрячнения почв и грунтов. Диоксины и тяжелые металлы концентрируются до глубины более Юм. X Н Зайнуллин, и др (1997)
5 Концентрации тяжелых металлов зависят от литологического состава и кислотно-щелочного состояния породы. В большинстве случаев концентрация тяжелых металлов глинистых и суглинистых разностей выше, чем в песчаных и супесчаных, что объясняется более высокой сорбционной способностью первых Ю.А.Аревкин (2002) X Н Зайнуллин, и др. (1997) НТП «НОЭКС» (1995)
6 Свалки ТБО служат причиной развития неконтролируемых геохимических и геодинамических изменений геологической среды и приводят к снижению несущей способности грунтов. Ю.А Аревкин (2002) Р Э. Дашко (2005) Л П Грибанова, А.В.Расторгуев( 2001) И Л.Плечкова (2003) и др
7 Размещение свалок и полигонов ТБО в отработанных песчаных или глинистых котлованах, из которых не организован отвод фильтрата, вызывает наибольшее изменение геохимических полей литосферы.
8 Неконтролируемые геохимические и геодинамические изменения геологической среды, вызванные воздействием полигонов ТБО, могут приводить к снижению несущей способности грунтов, служить катализатором развития карстовых процессов. В.В Толмачев (1997) Т В.Мамонова (2005),
9 При высотной схеме складирования отходов нагрузка на основание полигона может достигать 700 кПа, что с учетом размеров площади этих сооружений может вьвьшать изменения напряженно-деформированного состояния верхних слоев литосферы.
• безопасное 1Ь и благополучие людей, попадающих в зону влияния полигонов ТБО;
• устойчивость природных и природно-тсхногенных ландшафтов к антропогенной нагрузке, обусловленной организацией полигонов захоронения отходов;
• защиту атмосферы от химического и физического загрязнения;
• ¡ащиту подземных и поверхностных вод от химического и биологического загрязнения;
• защиту грунтов и почв от физического, химического и биологического загрязнения;
• статическую устойчивость свалочного тела и основания карт размещения отходов, устойчивость откосов свалочного грунта;
• надежность функционирования всех систем инженерной защиты.
В главе 2 сформулированы научно-методологические основы геоэкологического проектирования полигонов ТБО, базирующиеся на общих, взаимосвязанных принципах экологической безопасности населения, охраны природы и системном анализе жизненного цикла ПТС «Полигон».
Приоритет экологической безопасности населения установлен основным законом об охране окружающей среды и провозглашен Федеральным Законом № 184-ФЗ «Об основах технического регулирования в РФ». Соблюдение этого принципа означает, что на всех этапах жизненного цикла полигона ТБО должны быть предприняты все необходимые меры и мероприятия по инженерной защите.
Охрана природы - общественно необходимая деятельность, затраты государства на охрану природы не менее важны, чем другие социальные, экономические, хозяйственные, политические затраты и расходы на оборону и защиту населения от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Реализация этого принципа требует приведения в действие экономических рычагов федерального и регаональных уровней, т.к. полигоны захоронения отходов размещаются по территориальному принципу и затрагивают интересы жителей, которые не производят отходы, но вынуждены проживать на территориях размещения этих объектов.
Принцип превентивности природоохранных мероприятий определяет, что негагивные воздействия и их последствия легче и дешевле предупредить, чем устранить О необходимости немедленной реализации этого принципа свидетельствует ситуация, сложившаяся на территориях старых полигонов и несанкционированных свалок. Площадь территорий, подвергнутых негативному воздействию, в несколько раз превышает площадь территории непосредственно занятой отходами, негативное влияние которых распространяется на все элементы биосферы. Причем эти воздействия выходят за пределы толерантности экосистем.
Принцип историчности. Выбор площадок для размещения полигонов ТБО и определение средств инженерной защиты должны базироваться на знаниях
естественной истории формирования ландшафта и изменениях, которые он претерпел в результате антропогенных воздействий. Особое внимание следует обращать на геодинамические функции геологической среды и прогноз развития возможных опасных экзогенных процессов.
При рекультивации территорий старых полигонов и свалок принцип историчности, являющийся одним из важнейших геологических принципов, должен быть реализован в первую очередь, что связано с масштабами негативных воздействий и их последствиями Пренебрежение принципом историчности можег привести, к тому, что принятые меры но охране окружающей среды будут недостаточны, а средства инженерной защиты не эффективны.
Принцип системности отвечает основным положениям теории систем, геоэкологическое проектирование полигонов захоронения ГБО, как природно-техногенных систем открытого типа, без реализации принципа системности не может быть осуществлено.
Принцип оптимизации. Обеспечение геоэкологической безопасности полигонов ТБО это эколого-экономическая задача, следовательно, ее решение может быть получено на основе последовательного решения ряда оптимизационных задач. К ним относятся:
- определение места размещения полигона и его мощности с позиций соответствия площадки геоэкологическим требованиям, социальным условиям, минимизации пути доставки и др.;
- определение эффективных инженерных и технологических решений природозащитных элементов и систем;
- определение направления и методов рекультивации территории старых полигонов и несанкционированных свалок.
Принцип комплексности проектирования открытой пространственно-временной системы IГГС «Полигон», обладающей внутренними взаимосвязями и взаимодействием компонентов структурных подсистем, занимающих свое иерархическое положение и связанных с системами высших и низших уровней и соседними экосистемами.
Следуя этому принципу, геоэкологическая безопасность ПТС рассматривается последовательно от низшего к высшему уровню. Научная обоснованность этого подхода к проблемам строительного освоения техногенно загрязненных территорий обоснована автором и доказана к.т.н. Щукиным С.Н. в работе, посвященной вопросам формирования геоэкологической безопасности при строительстве городских автомагистралей на техногенно загрязненных территориях.
Принцип управления и редполагает в составе проекта блока управления, включающего систему мониторинга и регулирования процессов ПТС «Полигон». Сложность реализации принципов управления обусловлена необходимостью сочетания процессов саморегуляции природной составляющей ПТС с процессами управления техног енной составляющей.
Выполненные исследования позволили определить, что места захоронения 01 ходов - свалки и полигоны ТБО образуют сложные природно-техногенные системы, коюрые характеризуются как генетически принципиально новые минеральные, органоминеральные и органические образования, представляющие одну из форм формирования техногенных грунтов. При условии отсутствия контроля или недостаточности средств инженерной защиты такие ГГГС оказывают необратимое не1ативное воздействие, представляющие угрозу геоэкологической безопасности территории и человека. В зависимости от особенностей объекта ею влияние различно по масштабу и може1 ощутимо проявляется на весьма отдаленных временных периодах.
Под геоэкологическим проектированием понимается проектирование пространственно-временной ПТС, предусматривающее включение инженерного сооружения полигона ТБО, как техногенной составляющей в природную экосистему, либо в уже существующую природно-техногенную систему, обеспечивающее экологическую безопасность функционирования на всех этапах ее жизненного цикла.
Как и любая антропогенная система, полигоны ТБО и старые свалки представляю I совокупность техногенной составляющей и природной биосферы, возможно измененной в результате антропогенного воздействия. Техногенная составляющая это отходы, находящиеся в процессе биохимического разложения (биологический реактор), и инженерные консфукции. ПТС «Полигон» по своим свойствам относится к системам открытого типа, с присущим таким система свойством анаболизма, которое выражается в том, что поступающие в систему вещество и энергия отходы, претерпевают сложные изменения, которые приводят к образованию более сложных компонентов: техногенных грунтов, биогаза и фильтрата. Как и в природных системах, функционирование ПТС «Полигон» зависит от цикличности годовых сезонов: состав поступающих ТБО, количество филырага и био! аза определяются временем года.
ПТС «Полигон» проявляет свойство эквифинальности. В жизненном цикле ПТС «Полигон», можно выделить, по меньшей мере, две точки критического состояния: первая - достижение проектного заполнения полигона отходами; вторая - завершение процесса минерализации отходов. Для полигонов, оборудованных защитными экранами, критической точкой является отказ функциональной способности этих защитных систем. После достижения критических состояний система переходит в новую фазу жизненного цикла и продолжает свое развитие. Период эксплуатации полигона - это по существу «этап возведения» грунтового сооружения из техногенных материалов, в результате которого образуется новый природно-техногенный геохимический комплекс с присущими только ему свойствами, отличными от свойств отходов, как техногенной составляющей и природной геосферы, возможно измененной в результате антропогенного воздействия.
ПТС «Полигон» это гетеротрофная системам, полностью зависящая от поступления вещества и энергии - отходов, характеризующаяся развитием
гетеротрофной сукцессии. Как показывают исследования, в отходах, благодаря высокому содержанию в них органических веществ, протекают процессы анаэробного и аэробного разложения. Аэробные процессы развиваются в начальных стадиях размещения отходов и происходят в верхних слоях отходов. В результате аэробных процессов исходные органические элементы -углеводы, жиры и белки разлагаются, образуя диоксид углерода и воду. Если процесс не закончен, то в качестве промежуточных продуктов могут образовываться промежуточные органические вещества.
В значительной толще отходов развиваются анаэробные процессы или осуществляется анаэробное дыхание, протекающие без участия газообразного кислорода. Толща отходов населена сапрофитами (бактерии, дрожжи, плесневые грибки, отдельные виды простейших). В результате анаэробных процессов первичные органические элементы разлагаются и образуют диоксид углерода и метан, которые служат основными составляющими биогаза. Акцептором анаэробного процесса являются кислоты, а не кислород. По данным исследований в толще отходов может протекать и процесс брожения.
Анализ интенсивности основных процессов обмена веществом и энергаей между техногенной и природной составляющих системы позволил определить жизненный цикл ПТС «Полигон», оборудованного средствами инженерной защиты.
Пассивный период. Фаза 0. Основной составляющей этой фазы служат инженерные изыскания, на основании которых выполняется оценка существующего состояния окружающей среды в районе предполагаемого рамещсния полигона и составляется заключение о пригодности территории по степени защищенности окружающей среды.
Обмен вещества и энергии между природной и техногенной составляющими системы отсутствует.
Активный период-
Фаза I.
Фаза 1а. Обмен вещества и энергии между природной и техногенной составляющими системы минимальны Поступление вещества и энергии в техногенную составляющую системы не происходит.
Начало производства работ по возведению сооружений и технических систем инженерной защиты, строительство карт захоронения отходов. Устраивается защитный экран основания и технические системы сбора и обработки фильтрата. Проводится подготовка основания под скважины сбора биогаза.
Фаза 16. Начало эксплуатации полигона. На этой фазе происходит заполнение карт отходами, развитие процессов их биохимического разложения.
Заполнение карт отходами - это начало регулярного поступления вещества и энергии в техногенную составляющую ПТС. В толще отходов повышается температура, начинается процесс образования биогаза и фильтрата. Обратно в экосистему поступает энергия в виде тепла и биогаза.
Задействованы элементы инженерной защиты: система сбора и очистки фильтрата, защитные экраны основания полигона.
Длительность первой фазы составляет от 2 до 5 лет, зависит от состава отходов, природных условий, технологических процессов, завершается развитием процесса устойчивого метаногенеза.
Фаза II характеризуется максимальным обменом веществом и энергией между природной и техногенной составляющими системы. Длительность фазы определяется сроком эксплуатации полигона ТБО и составляет не менее 15 лет.
Полигон в эксплуатации, карты заполняются отходами в соответствии с регламентом до проектной отметки. Устраиваются промежуточные изоляционные слои, а в случае необходимости временный защитный экран поверхности полигона для сбора биогаза и минимизации количества фильтрата.
Фаза завершается достижением проектной высоты складирования отходов.
Фаза III.
Фаза Ша. Начало работ по рекультивации полигона. Отходы принимаются только на незакрытых участках. Начинается устройство постоянного защитного экрана поверхности на закрытых участках полигона.
Темпы поступления вещества и энергии в техногенную составляющую системы снижаются. Сохраняется максимальный обмен веществом и энершей между техногенной и природной составляющими системы.
Фаза III6. Прием отходов полностью прекращен. Проводятся работы по рекультивации. IIa оставшихся незакрытых участках устраивается защитный экран поверхности. Фаза завершается устройством защитного экрана и проведением полного комплекса рекультивационных работ.
Поступление вещества и энергии в техногенную составляющую геотехнической системы закончено. Поступление тепла и биогаза в природную составляющую системы сокращается, биологический реактор прекращает работу.
Длительность третьей фазы в зависимости от размеров полигона составляет от 3 до 7 лет.
Пассивный период.
Фаза IV полигон закрыт.
Поступление вещества и энергии в техногенную составляющую отсутствует Происходит доработка остаточного потенциала вещества и энергии, накопленного в техногенной составляющей ПТС. Поступление вещества и энергии в природную составляющую системы снижается.
Завершение пассивного периода жизненного цикла характеризуется полной минерализацией отходов и формированием нового техногенного массива грунтов. Продолжительность этого периода зависит от морфологического состава отходов, природно-климатических условий, технологических факторов и оценивается в 30 -50 лет.
На этой фазе жизненного цикла происходит отказ функциональной способности защитных систем полигона, что связано с исчерпанием ресурса долговечности строительных материалов. ПТС постепенно становится полностью открытой. Завершение жизненного цикла характеризуется образованием нового природно-техногенного ландшафта
В главе 3 рассмотрены задачи формирования системы обеспечения геоэкологической безопасности полигонов ТБО. Вопросы общей безопасности и как ее основные составляющие экологической и геоэколоческой безопасности природных и природно-техногенных систем выступают на первое место в современных условиях развития общества. Им посвящены работы ученых В.И.Осипова, А.Л.Рогозина, В.М.Кутепова, А.В.Забегаева, A.M. Рошмана, В. Г. Трофимова, Ю.А. Мамаева, А.И. Иванова, А.Д. Потапова, В.И.Теличенко, A.C. Курбатовой и других ученых. С позиций общей системы управления безопасностью жизнедеятельности, безопасность ПТС «Полигон» может быть оценена на основе теории управления риском. Под риском понимается возможность возникновения нежелательных последствий, в результате преднамеренных действий человека или независимых от его воли событий, приводящим к потере устойчивости ПТС. Источниками риска ПТС «Полигон» могут быть:
• природная среда (разного рода неблагоприятные и опасные природные процессы);
• общество, как источник ошибочных решений и злонамеренных действий;
• техносфера, как совокупность инженерных средств защиты.
Обеспечить безопасность полигонов ТБО путем полного исключения
эмиссий фильтрата в почвы, подстилающие грунты, подземные и поверхностные воды не возможно, что связано с ограниченным сроком службы строительных материалов и тем, что высокие концентрации загрязнителей могут сохраняться в фильтрате значительное время: фосфор до 10ОО лет. хлор до 500 лет. Рассматривать полигоны, как изолированные техногенные системы (саркофаги), не целесообразно, т.к. природная составляющая в совокупности со средствами инженерной защиты выполняют функцию обезвреживания отходов В связи с этим геоэкологическое проектирование, основанное на системном АЖЦ ПТС «Полигон», обеспечивающее функцию управления природно-техногенной системой представляет средство достижения цели.
Безопасность ПТС «Полигон» мы рассматриваем как такое состояние природно-техногенной системы, при котором риск ее существования (функционирования) не превышает допустимых пределов воздействий, способных нарушить равновесие системы и единство структурных и функциональных связей. При этом устойчивость ПТС - .это ее способность сохранять или восстанавливать равновесие связей и параметров состава, структуры, состояния и свойств природных компонент, а также обеспечивать стабильное функционирование технических систем инженерной защиты, которое она вмещает при воздействиях различных природных и техногенных факторов.
Управление риском осуществляется на основе оценки риска, т.е. определение его источников и величины. Оценка риска может быть представлена функцией- Р - Р(П,Э, Т). В которой множество Я - определяется подверженностью объекта опасным воздействиям природного и техногенного характера и зависит от инженерно-i еологических и инженерно-
гидрологических особенностей площадки размещения полигона, наличием природных геологических барьеров, вероятностью развития негативных геологических процессов, обусловленных природными условиями и антропогенными воздействиями. Множество Э - определяет чувствительность или уязвимость ПТС «Полигон» к этим воздействиям. Множество Т -определяет средства инженерной защиты, или защищенность природной составляющей ПТС от возможных негативных воздействий.
Риск ПТС «Полигон» может быть оценен по ущербу, нанесенному при сходных событиях в прошлом, по объектам-аналогам. Анализ состояния геологической среды в местах размещения полигонов ТБО и свалок показывает, что ущерб может быть весьма велик. При использовании более совершенных средств инженерной защиты на полигонах ТБО сметная стоимость проекта возрастает, а величина риска снижается. Оптимальный вариант и нженерной защиты может быть определен на основе эколого-экономического анализа.
Для разработки основных положений системы экологической безопасности полигонов 1БО, с позиций классических подходов к проблеме общей безопасности, нами был принят принцип четкого разделения и сопоставления двух свойств: экологической опасности объекта и соответствующего уровня его экологической безопасности. Уровень экологической безопасности ПТС «Полигон» можно определить через совокупность требований по ограничению негативных воздействий на элементы экосистемы (природную составляющую ПТС), которые должны ограничить эмиссии вредных веществ значениями, при которых не разрушается ее самовосстанавливающая способность. Экосистема должна находиться в состоянии до «предела толерантности», т.е. поддерживается устойчивое равновесие ПТС, определенный гомеостаз.
Экологическая опасность - это совокупность техногенных и природных факторов, вызывающих негативные биотические и абиотические изменения геосистем, нарушение гомеостаза, отрицательно сказывающиеся на здоровье людей, непосредственно занятых в производственном процессе или проживающих в зоне их влияния и определяющих масштабы возможного ущерба. Основной целью обеспечения экологической безопасности является приведение изначально опасных для окружающей среды объектов - полиг онов ТБО в безопасное состояние или состояние с допустимым значением риска. Согласно этому общая концепция безопасности предусматривает совместное решение двух задач: обеспечение общей безопасности ПТС «Полигон» и обеспечение надежности отдельных составляющих ее элементов.
Это позволило сформулировать основное условие обеспечения экологической безопасности: безопасность ПТС «Полигон» будет обеспечена, если фактическая сумма мероприятий по обеспечению экологической безопасности ЕМфахт будет соответствовать (равняться либо превышать) сумму этих мероприятий £Мтр, необходимых для обеспечения ее безопасного (устойчивого) функционирования: £МфМт > £Мтр .
В сумму мероприятий входят мероприятия, направленные на предотвращение негативных воздействий: пассивные и активные средства
инженерной защиты. Преимущество такого подхода заключается в том, что сумма мероприятий, необходимых для обеспечения безопасности (1Мтр), устанавливается требованиями нормативно-технической базы и, следовательно, будет совершенствоваться по мере развития научно-технического прогресса и экономического благополучия общества, что позволит повысить безопасность отдельных элементов и ПТС «Полигон» в целом.
К активным средствам инженерной защиты относятся действия, которые реализуются и М01ут корректироваться в процессе жизненного цикла ПТС: геотехническое сопровождение; технологические методы эксплуатации; менеджмент качества строительства, эксплуатации, материалов; индивидуальные средства охраны труда; геоэкологический мониторинг.
К пассивным средствам относятся: инженерно-геологические и гидрогеологические особенности площадки размещения, долговременные инженерно-строительные и технологические мероприятия, которые реализуются на заданных фазах жизненного цикла полигона, по не могут быть изменены в процессе управления: планировочные решения; природные и искусственные барьеры; конструктивные защитные элементы;
технологические системы сбора и обработки фильтрата и утилизации биогаза
Оценка экологической опасности объекта устанавливается при разработке раздела ОВОС полигона ТБО. Она необходима для разработки и обоснования эффективных методов и средств, инженерной защиты, а также для составления предварительного прогноза неблагоприятных изменений окружающей природной среды и своевременного учета их социально-экологических и социально-экономических последствий, которые могут возникнуть в случае чрезвычайной ситуации.
На рисунке 1 представлена схема элементов системы обеспечения экологической безопасности ПТС «Полигон», которая состоит из следующих взаимосвязанных блоков.
1. Блок управления ПТС предусматривает разработку проекта управления, который включает: мониторинг качества окружающей среды на всем периоде жизненного цикла; организацию геотехнического контроля в период проектирования, строительства и эксплуатации; разработку средств оперативного реагирования в случае возникновения отклонений ПТС от проектного положения или возникновения чрезвычайных ситуаций.
2. Блок обеспечения безопасности строительных систем. Включает проведение геотехнических расчетов и проектирование основных инженерных конструкций и технологических систем, обеспечивающих их устойчивость, надежность и функциональную пригодность, устанавливает требования к конструкционным материалам. Предусматривает также разработку документов, регламентирующих расчет и проектирование пассивных средств защиты (расчет и проектирование защитных экранов, систем сбора и утилизации фильтрата и биогаза).
3. Блок оценки физических и механических свойств техногенных грунтов, для обоснования расчетов. Обеспечивает определение физико-механических
свойств техногенных грунтов, которое может быть выполнено на основе анализа данных инженерных изысканий, а в случае необходимости с использованием методов моделирования, новых обоснованных методов и методик.
4. Блок оценки специфических особенностей основания. На основе анализа инженерных изысканий территории выявляются инженерно-геологические и гидрогеологические особенности основания, характер напластования грунтов, наличие и свойства природных геологических барьеров. Определяются механические характеристики грунтов основания, выполняется оценка несущей способности и прогноз деформаций основания.
Рис. 1. Основные составные блоки системы обеспечения безопасности ПТС «Полигон»
1- Блок управления (мониторинг, контроль качества); 2 - Блок обеспечения безопасности строительных систем; 3 - Определение физико-механических свойств техногенных грунтов; 4 - Блок оценки специфических особенностей основания; 5 - нженерные изыскания; 6 - производство работ
5. Блок инженерных изысканий. Предусматривает выполнение полного комплекса инженерных изысканий, служит основой для разработки отдельных инженерных решений и проекта в целом. Обосновывает правильность и целесообразность принимаемых решений. Одна из основных задач работ при новом строительстве - это оценка пригодности участка для размещения полигона ТБО с позиций защищенности окружающей среды.
6. Блок производства работ. Предусматривает разработку технологического регламента на период строительства, эксплуатации и рекультивации объекта. Обоснование средств безопасности проведения работ. Устанавливает регламент
контроля качества строительства, строительных материалов и технологических процессов.
Проведенные исследования позволили сформулировать концепцию мультибарьеров, которая заключается в сочетании средств, направленных на снижение риска загрязнения геосфер путем ликвидации источников загрязнения или снижения их токсичности - барьеры первого уровня, и устройстве экранов, препятствующих распространению загрязнений - барьеры второго уровня (рис.2).
К барьерам первого уровня относятся мероприятия, направленные на уничтожение источников загрязнения или снижения их токсичности, которые могут быть реализованы не только непосредственно на полигоне ТБО, но и на более ранних ступенях системы управления отходами. Один из радикальных способов - это разработка, поиск и внедрение новых безотходных технологий и методов переработки и утилизации отходов, отказ от устройства полигонов захоронения отходов.
Рис. 2. Схема двухуровневых барьеров полигонов ТБО в системе управления отходами
Снижение токсичности отходов также может быть достигнуто путем внедрения технологий сортировки или раздельного сбора отходов, которые позволят упростить морфологический состав ТБО, подлежащих захоронению
на полигонах, и снизить содержание в них наиболее токсичных компонентов. Реализация этих мероприятий возможна как на нулевом, I и II этапах жизненного цикла ПТС «Полигон».
Непосредственно на полигоне ТБО барьеры первого уровня включают технологические системы сбора и утилизации биогаза, и сбора и очистки фильтрата, которые должны проектироваться с учетом прогнозных расчетов потенциального количества их образования. Эти расчеты также необходимы и для разработки раздела ОВОС на стадии обоснования инвестиций в строительство.
Барьеры второго уровня, или собственно барьеры, препятствующие распространению фильтрата и биогаза, включают природные геологические барьеры и конструктивные элементы защитных экранов основания и поверхности полигонов ТБО, конструкции, методы и методики расчета которых разработаны и представлены в работе.
Работа в составе коллектива (И.В.Дудлера, А.А.Дсментьева, А.Д.Потапова, В.И.Теличенко) над ТСП 30-308-2002, а также опыт практической работы автора по строительному освоению территорий, занятых техногенными грунтами, позволили определить состав инженерных изысканий, необходимых для геоэкологического проектирования ПТС «Полигон». В диссертации содержится полный состав инженерных изысканий для поэтапного обоснования намечаемой деятельности на всех фазах жизненного цикла ПТС «Полигон».
Учитывая масштабы негативного воздействия существующих полигонов и свалок разработку проектов новых полигонов и рекультивации старых свалок необходимо осуществлять с позиций регионального и ландшафтного подходов, что определяет двухуровневый принцип проведения геоэкологических изысканий. Первый - территориальный, второй - ландшафтный.
Региональный уровень геоэкологических изысканий необходим для обоснования выбора площадки для размещения полигона ТБО. При этом должны быть учтены местные природные, социальные и экономические особенностей территории, сложившиеся в рамках административных районов и областей с учетом перспективы их развития. Однако, при этом выбор участков, перспективных для размещения полигонов должен определяться инженерно-геологическими и геоэкологическими особенностями территории. Инженерные изыскания должны содержать данные о природных геологических барьерах (региональных и местных водоупорах), представленных толщами глинистых грунтов: мощность, протяженность, коэффициенты фильтрации и др. При этом проницаемость природных геологических барьеров необходимо оценивать с учетом изменения трещиноватости по глубине разреза, степени раскрытия трещин, наличия в них заполнителя, а также размеров блоков. Эти параметры определяют характер движения фильтрата в глинистой толще, что в свою очередь позволит оценить скорость его движения по глубине разреза и, следовательно, специфику протекания во времени процесса взаимодействия
фильграта с глинистыми породами и изменение их свойств под воздействием техногенных факторов.
Ландшафтный подход в этом случае выступает частным случаем территориального, который позволяет учесть территориальные физико-географические особенности при оценке воздействия проектируемого объекта на ландшафт, в котором он размещается. Инженерно-экологические изыскания должны быть достаточными для выполнения раздела ОВОС, основанного на анализе жизненного цикла (АЖЦ) ПТС «Полигон», который в соответствии с ИСО 1440, рассматривается как один из методов управления окружающей средой. Раздел должен предусматривать; оценку риска возникновения чрезвычайных ситуаций и негативных последствий за!рязнения окружающей среды; оценку эколого-экономической эффективности инженерной защиты, направленной на обеспечение экологической безопасности; проведение экологического аудита.
Действующая нормативная база в полной мере не определяет стадийность решения организационных, технических, экологических и экономических вопросов и требует дальнейшего развития. Как показывает опыт строительства, решение вопросов экологической, и в том числе геоэкологической безопасности объектов, должно опираться на прочную научно-методологическую основу. Вопросы геоэкологической безопасности мест размещения отходов с каждым годом приобретают как у нас в стране, так и за рубежом все большее значение. Однако часто экологические критерии оценки проектов вступают в противоречие с экономическими интересами хозяйствующих субьектов, в связи с этим для сбалансированного удовлетворения интересов общества и производства необходима разработка новых выверенных оценок экологической безопасности объектов, закрепленных нормативными документами.
Для реализации геожолошческого проектирования и обеспечения экологической безопасности полигонов отходов производства и потребления необходима разработка и принятие документов четко определяющих состав раздела ОВОС и форму представления экологической информации на всех стадиях проектирования.
В состав нормативно-технической базы должны войти:
1. Технический регламент по экологической безопасности мест размещения отходов производства и потребления, основанный на оценке жизненного цикла ПТС «Полигон» и его воздействий на окружающую среду, определяющий основные требования и процедуру проектирования, включая инженерные изыскания, обоснование инвестиций в строительство, проектирование, строительство, эксплуатацию, рекультивацию и согласование проектной документации.
2. Строительные нормы и правила (СНиП, СП, ТСН), регламентирующие архитектурно-планировочные решения, расчет и проектирование инженерной защиты и технологических систем. Эти нормативы должны опираться на
резулыаты инженерно-экологических изысканий, анализ жизненного цикла ПТС «Полигон» и охватывать все его этапы.
3. Методические рекомендации и указания к разделам строительных норм.
4. Свод правил по разработке раздела инженерно-эколошческие изыскания и ОВОС, опирающийся на анализ жизненного цикла ПТС «Полигон».
5. ГОСТы на строительные материалы и конструкции, используемые в элементах инженерной защиты.
6. Регламент проведения геотехнического контроля на всех фазах жизненного цикла полигона ТБО.
7. Свод правил по организации экологического мониторинга. »
В главе 4 выполнен подробный анализ и дана оценка особенностей
физических и механических свойств техногенных грунтов и природно-тсхногенных массивов, образующихся на свалках и полигонах ТБО, коюрые в настоящее время остаются наименее изученными.
Биохимические и технологические процессы формирования техногенных грунтов определяют физико-механические свойства всего природно-техногенного массива и отдельных формирующих его разностей. При неорганизованном складировании отходов в выемку, природно-техногенные массивы обладают высокой неоднородностью и характеризуются хаотичным или линзовидным строением. В частности оно характерно для объектов старых свалок г. Москвы на участках третьего транспортного кольца. Такие типы строения не благоприятны для строительного освоения территорий.
Слоистый тип строения характерен для свалок и полигонов ТБО с планомерной укладкой отходов, чередующихся с промежуточной изоляцией инертными фунтами. Такой тип строения нриродно-техногенного массива имеет сходство с природными фунтовыми массивами и в большей степени позволяет прогнозировать и его механические свойства. Поэтому на полигонах захоронения отходов следует строго организовывать процесс эксплуатации, что бы обеспечить устойчивость техногенного массива, а в дальнейшем прогноз его физико-механических свойств и более благоприятные условия проведения рекультивационнных работ.
Ишенение удельного веса техногенных грунт он в зависимости от возраста
____Таблица.З-
Возраст Удельный вес
свалочных Минимальное Максимальное Среднее значение, «
грунтов, значение, значение, kII/mJ
лег кН/м3 кН/м3
1-3 4.3 6.0 62
7-10 80 22 4 132
>15 10.2 21.5 156
Захоронение в выемку 6.0-9.0
Анализ и обобщение данных исследований Н.А.Абрамова (2000), Ю.А.Аревкина (2002), Cassina (1979), Reuter Е. (1995), Salomo (1985) и др., фондовых материалов и собственных исследований позволил дать
ориентировочную оценку изменения плотности техногенных свалочных грунтов в зависимости от возраста отложений, представленную в таблице 3. При этом следует отметить, что техногенные грунты, образовавшиеся в результате захоронения отходов в выемку, имеют меньшую плотность, чем грунты, сформировавшиеся при высотной схеме захоронения.
Данные лабораторных и полевых испытаний техногенных грунтов полигонов ТБО.
Таблица 4
Параметры Краткое описание опыта и Примечание
<?° С, кПа у, кН/м2 материала.
38 7,0 Домашний мусор; Gay, 1989
17,5 7,5 10,0 Бытовые и промышленные отходы Salomo, 1985
15,0 1,0 10,0 добавлением осадка сточных вод.
15,0-17,0 10,0 - По результатам обратных расчетов Spieilmann, 1980
и наблюдениям за реальным
полигоном ТБО и ПО
(Роттедепони)
30,0-40,0 0 8,0-12,0 Оценка на основе наблюдений за Cassrna, 1979
существующими полигонами
Испытания в сдвиговом приборе Gay, 1981
■42,0 7,0 9,0-12,0 смеси ТБО и осадка сточных вод
(возраст - 9 месяцев)
26,5 28,0 8,0-11,0 ТБО (менее 1 года), насыщенные
фильтратом
Трехосные испытания свалочных Schmidt, 1988
18,0 21,0 13,0 1рунтов, возраст 7,5 лет и по
результатам обратных расчетов
устойчивости реального откоса.
19,0-24,0 16,0-32,0 - Рекомендуемые расчетные Landva,
показатели по данным Clark,
лабораторных испытаний. Weisner,
Burwash (1984)
15,0 10,0 17,0 Расчетные значения, по Е.В.Щербина
результатам обратных пересчетов и С Н.Щукин
наблюдений за реальным откосом.
Строительный мусор и ТБО,
возраст более 20 лет
12.5 124,0 16.0 Лабораторные испытания A M Гальперин
(отходы 180 месяцев)
20,0 23.0 13.9 Лабораторные испытания С.В.Максимова
свалочных грунтов г. Перми,
возраст более 20 лет.
Прочностные свойства техногенных грунтов полигонов ТБО необходимы для обоснования общей и местной устойчивости антропогенного массива, а после вывода полигона из эксплуатации для решения вопросов по строительному освоению этих территорий. При этом следует отметить, что исследования
прочностных и деформационных свойств техногенных грунтов полигонов ТБО весьма затруднены, из-за большего размера включений и неоднородности, что подтверждает широкий разброс экспериментальных данных, обобщение которых представлено в табл.4.
Анализ исследований прочностных свойств выполненных по методикам сдвиговых испытаний, моделирования в центрифуге и методами математического моделирования показал, что прочностные и деформационные характеристики техногенных образований также зависят от возраста отложений. При этом в сдвиговых испытаниях даже при значительных перемещениях каретки (20%) может не происходить разрушение проб, что объясняется наличием в техногенных грунтах армирующих элементов (остатки текстильных волокон, пластических масс и др.). Эти свойства техногенных 1рунтов полигонов ТБО существенно отличаются от свойств природных грунтов, что говорит о необходимости разработки специальных методов испытаний и дополнительных обоснований при использовании традиционных меюдов расчета механики грунтов.
В 1лаве сформулированы I еотехнические задачи, которые должны быть решены при проектировании карт складирования ТБО.
- обеспечена устойчивое 1Ь природно-техногенного массива, при максимально возможном угле заложения откосов на всех этапах жизненного цикла;
- обеспечена устойчивость основания;
обеспечена функциональная способность защитных экранов поверхности полигона на всех фазах его жизненного цикла при возможных больших и неравномерных деформациях свалочного тела;
- обеспечена функциональная способность защитного экрана основания полигона под действием нагрузок и возможных неравномерных деформациях основания на всех фазах жизненного цикла;
- обеспечение функциональной способности систем сбора и утилизации био! аза (прочность и устойчивость газовых скважин).
Сложность решения поставленных задач определяется особенностями физических, деформационных и прочностных свойств техногенных грунтов, которые изменяются в процессе жизненного цикла полигона и зависят от многих природных и техногенных факторов. Неравномерные осадки свалочных грунтов, вызванные механическим уплотнением в процессе укладки, и консолидацией под действием собственного веса, могут привести к разрушению конструкции защитного экрана поверхности и вызвать дополнительные нагрузки на вертикальные элементы системы сбора биогаза. На рисунке 3 приведена упрощенная схема сооружения, возможные деформации поверхности и основания, потенциальные кинематические схемы потери устойчивости техногенных грунтов и защитных экранов.
Рис.3. Возможные кинематические схемы потери устойчивости техногенного
грунтового массива 1 - потеря местной устойчивости откосов, 2 - потеря общей устойчивости, 3 - плоский сдвиг, потеря устойчивости основания; 5 - осадки основания и
поверхности
Расчет несущей способности и деформаций оснований карт складирования отходов может быть выполнен классическими методами механики грунтов с учетом траектории нагружения, которая определяется технологическим процессом эксплуатации полигона. Расчет деформаций основания необходим для проектирования системы сбора и утилизации фильтрата, значительные неравномерные деформации могут привести к нарушению функциональной способности пластового дренажа и повреждению изоляционной способности минеральных и геосинтстических барьеров.
Расчет устойчивости массива техногенных грунтов необходим для обоснования безопасного угла заложения откоса. Для этого применима схема плоского сдвига (случай 3 рис. 3) и по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Характеристики техногенных грунтов для предварительных расчетов могут быть приняты по приведенным таблицам. Для длительных прогнозов они должны быть определены методом натурных штамповых испытаний большой площади, чтобы обеспечить достаточное осреднение результатов и исключить проявление масштабного эффекта, либо методами математического моделирования или обратных расчетов.
Разработаны основные методологические подходы к проектированию конструкций защитных экранов полигонов ТБО и методика расчета их прочности и устойчивости, с позиций геокомпозиционных систем. Приведены 4 основные варианты защитных экранов полигонов ТБО в зависимости от опасности отходов. На основе всестороннего анализа условий работы и АЖЦ ПТС «Полигон», установлены нагрузки и воздействия на защитные экраны (табл. 5), которые должны быть учтены в расчетах и проектировании. Проведенные исследования также позволили сформулировать основные требования к свойствам конструкционных материалов защитных экранов, необходимых для обеспечения надежности функционирования геокомпозиционных систем (табл. 6).
Нагрузки и воздействия на защитные экраны полигонов ТБО.
________________Таблица 5.
Фаза жизненного цикла П ГС Функциональное состояние, нагрузки и воздействия
Фаза 1а - Защитный экран основания в строительный период - Нагрузки: от строшельных и монтажных механизмов и машин, собственного веса элементов защитного экрана - Воздействия климатические
Фаза 16 - Защитный экран основания в период эксплуатации - Экран частично или полностью находится открытым - Нагрузки: от механизмов и машин, используемых для укладки и уплотнения отходов, собственный вес отходов. - Воздействия клима 1ические, химические, биологические, физические
Фаза II - Защитный экран основания в период эксплуатации, полная функциональная нагрузка на все элементы защитного экрана - Защитный экран основания полностью закрыт отходами. - Нафузки: от собственного веса отходов и промежуточных изоляционных слоев, механизмов и машин, используемых для укладки и уплотнения отходов, возведения защитною экрана поверхности полигона - Воздействия, фильтрат с максимальным содержанием ядовитых веществ, температура
Фаза Ша - Защитный экран поверхности в период строительства - Нагрузки: собственный вес конструктивных элементов, строительных механизмов и машин, инфильтрации поверхностного стока. - Защитный экран основания в процессе эксплуатации - Защитный экран поверхности полшона снижает количество фильтрата, приходящегося на защитный экран основания полигона. - Нагрузки - от собственного веса отходов, деформаций уплотнения отходов, собственного веса защитного экрана поверхности и веса инфильтрационного поверхностного стока. - Полная функциональная нагрузка на все элементы защитных экранов основания и поверхности
ФазаШб - Защитный экран основания в процессе эксплуатации - Защитный экран поверхности в процессе эксплуатации - Нагрузки: собственный вес конструкции, полезная нагрузка, зависящая от направления рекультивации. - Воздействия: климатические, на откосах гидравлические от поверхностного стока, возможность развития эрозионных процессов.
Фаза IV - Защитные экраны после закрытия полигона - Постепенное достижение предела функциональной способности экранов, связанное с исчерпанием срока службы материалов, сначала - защитного экрана основания, затем - поверхности - Увеличение токсичной нагрузки на минеральные элементы экрана основания и природный геологический барьер.
Геокомпозиционные системы представляют плоские, регулярные структуры, состоят из грунтов, геосинтетичсских и других материалов, уложенных послойно, и используются в элементах инженерной защиты полигонов ТБО.
В работе показано, что свойства геокомпозиционных систем анизотропны, зависят от свойств составляющих ее элементов и контактной прочности. Как правило, I'M образую матрицу геокомпозиционной системы, и определяют общие свойства и область использования геокомпозиционной системы. В работе разработаны методы расчета защитных экранов полигонов ТБО и противоэрозионных экранов, основанные на теории предельного равновесия механики грунтов, которые также могут быть использованы при рекультивации урбанизированных территорий, золоотвалов и др.
Определяющие показатели для материале» защитных экранов полигонов ТБО
Показатели Свойства Воздействия
1 2 3
Плотность, толщина Конвекционные свойства - время просачивания; - расход. Диффузионные свойства - индукционное время; - проницаемость. Сорбционные свойства - адсорбция - гидравлический градиент, - вредные вещества; - температура, - вредные вещества, - градиент концентрации; - температура - вредные вещества, - концентрации растворов
Механические характеристики Характеристики защитных систем при механических воздействиях устойчивость, несущая способность, - деформируемость, -стабильность гидравлических свойств, Механические: -деформации при осадках, крутизна заложения откосов; - транспортные нагрузки; - гидравлические нагрузки; - особые нагрузки; Гидравлические, нагрузки водных потоков
Устойчивость, долговечность Устойчивость к химическим воздействиям Устойчивость к физическим воздействиям Ус гойчивость к биологическим воздействиям Химические, фильтрат; биогаз, Физические температура, влажность; УФ излучение; Биологические: микроорганизмы; грибы; растения; животные
Технологичность - технологичность монтажа; - чувствительность к механическим повреждениям, - зависимость от погодных условий; свойства материалов в период монтажа; узлы соединений и пересечений; - возможность контроля и испытаний, - ремонтопригодность - механические воздействия в строительный и эксплуатационный периоды; - климатические воздействия.
Разработаны методы расчета геокомпозиционных систем, используемых в конструкциях защитных экранов полигонов ТБО, при рекультивации свалок, строительном освоении техногенно загрязненных территорий с учетом нагруюк и воздействий, определенных жизненным циклом ГТТС «Полигон». Методика расчета геокомпозиционных систем базируется на теории предельного равновесия грунтов и схеме плоского сдвига.
В главе 5 представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по использованию геосинтетических материалов (ГМ) при проектировании инженерной защиты. Определена область применения ГМ при строительстве полигонов ТБО:
- армирование основания полигона с целью снятия растягивающих усилий в геомембране и обеспечения общей устойчивости;
- обеспечение устойчивости защитного экрана поверхности полигона ТБО на весь срок службы;
- армирование ТБО с целью обеспечения устойчивости техногенных откосов во время эксплуатации;
- армирование основания производственных дорог;
- устройство подпорных насыпей в основании откоса ТБО с целью обеспечения устойчивости.
Приврите шость характеристик геосингетических материалов в зависимости от
области применения.
_______ _ Таблица 7.
Характеристика Назначение^^^^^^ прочность на растяжение 1 Водопроницаемость 1 Поверхностная [плотность и1 Устойчивость к! УФ Устойчивость к! агрессивным | воздействиям | ! Эффективный диаметр пор "1 Фильтрацион- ' ная способность 1
Гидроизоляция конструкций 2 1 1 - - 3 - -
Гидроизоляция полигонов, прудов, отстойников 2 1 1 - 2 1 - -
Разделение слоев фунта 3 1 1 3 - - 2 2
Устройство дренажей 3 2 1 - - 2 1 1
Дренажные фильтры Г з 1 1 - - 1 1 -
Защита гидроизоляции 3 1 3 2 3 - -
Армирование оснований и грунтовых сооружений 1 1 1 - - 3 - -
Защита откосов от эрозии 2 2 1 - 1 3 -
Обозначения: 1 - основная решающая характеристика при выборе материала; 2 - важная
характеристика, 3 -вспомогательная характеристика. >-
На основе аналитического обобщения определены основные функции ГМ: разделение, изоляция, фильтрование, дренирование, защита конструкций и элементов от механического повреждения, армирование и защита от эрозии. Проведенные исследования позволили сформулировать рекомендации по методам и методикам определения основных физических, механических и гидравлических свойства ГМ. На основании аналитических исследований и
данных мониторинга строительных объектов определена приоритетность характеристик ГМ в зависимости от назначения их использования (таблица 7).
Разработана классификация геосинтетических материалов, в основу которой положен системный анализ отечественной и зарубежной литературы, тенденция к гармонизации нормативных документов, положения Закона о /•техническом ретулировании. Классификация геосинтетических материалов выполнена в зависимости от их функционального назначения, особенностей материалов, определяемых составом сырья и технологией изготовления. • Приоритеты свойств определены с позиций обеспечения безопасности конструкций и сооружений, возводимых с применением геосинтетических материалов (1"М), совместно с грунтами сооружения и основания.
Методы расчета и проектирования нротивоэрозионных экранов, получили теоретическое и экспериментальное обоснование, использованы для защиты склонов и откосов на реальных объектах, рекомендованы для рекультивации урбанизированных территорий, золоотвалов и других «пылящих» поверхностей антропогенных образований.
Исследованиями установлено, что помимо свойств самих геосинтетических материалов при проектировании конструкций с их использованием важно определить параметры геокомпозиционной системы, которые зависят от ее функционального назначения (табл. 8).
Параметры геокомпозиционных систем, определяющие конструктивную надежность.
_______________Таблица 8
Функции Необходимые параметры гсокомпочиционной системы_________Геосинтетический материал - Грунт - Грунтовая вода____
Армирование - Контакгаая прочность между грунтом и геосинтетическим
материалом
- Отношение напряжения и растяжения материалов в грунте.
_______ _- Ползучесть материалов в грунте_________
Фильтрация/Дренирование - Стабильность фильтрующей способности при механическом и
гидравлическом воздействии Влияние I идравлических режима и краевых условий Дол1 овечность при динамических воздействиях
- Устойчивость к кольматажу.
- Влияние агрессивности грунтовых вод на фильтрующую _______способность материала.__________)
Выполненные исследования по проблемам защиты склонов и откосов от развития эрозионных процессов с помощью геокомпозиционных систем, позволили разработать методику прогноза развития склоновой эрозии с учетом их крутизны заложения и скорости поверхностного стока. Критические неразмывающие скорости могут быть вычислены согласно полученной корреляционной зависимости, учитывающей крупность частиц грунта, угол заложения откоса, силы сцепления между частицами.
В главе разработаны и приведены методики расчета пластового и вертикального дренажей защитных экранов полигонов ТБО с использованием
Функции
Армирование
Фильтрация/Дренирование
дренажных геосинтетических материалов. Определены требования и коэффициенты, позволяющие учесть ползучесть материалов в зависимости от времени эксплуатации и типа полимера, условий производства работ и эксплуатации.
В главе 6 изложены основные подходы для построения математического описания ПТС «Полигон». Определена структура, место и связи ПТС «Полигон» в составе общего информационного обеспечения системы управления отходами.
Описание 1ГГС «Полигон» может быть выполнено на основании формирования входных и выходных переменных и представлено зависимостью:
т = Ф [{хш.т, {он,
где {У} - (У¡, У2, ..., У) - множество векторов выходных переменных системы. В качестве выходных переменных системы, как правило, используются критерии, отражающие цели исследования. Иод критериями в зависимости от задач исследования могут быть заданы целевые функции, например, минимизация воздействия на атмосферу; параметры оптимизации проектных решений, например, средств инженерной защиты и др. Множество входных
переменных подразделяются на три класса- {X} — (Х1, Х2, .....X) - множество
векторов входных контролируемых управляемых независимых переменных (факторов), действующих на процессы; {'¿} = (¿¡, 22, ... — множество векторов входных контролируемых, неуправляемых независимых переменных; {V} - (V, V, .. ,УГ) - множество векторов неконтролируемых возмущающих воздействий; {О} — множество векторов, отражающих внутренне состояние системы, Ф оператор системы, определяющий связь между указанными величинами.
В качестве выходных параметров системы ПТС «Полигон» назначаются параметры соответствующие поставленным задачам. ПТС «Полигон» представляет природно-техногенную систему открытого типа, обладающую свойством эквифиналыюсти, поэтому формализация исследований такой системы может быть осуществлена с позиций общих эпистемологических подходов, сформулированных в работах Дж. Клир 1990, Ю.Г.Пузаченко 2004. Тогда алгоритм описания ПТС «Полигон» может бить представлен следующей иерархической схемой (рис.4).
Система нулевого уровня предполагает описание объекта, как системы. Системой нулевого уровня может быть принят формализованный анализ жизненного цикла ПТС «Полигон». Здесь также производится определение целей, задач и методов исследования. Неформализованное описание природно-техногенной системы, образующейся в местах размещение отходов, цели и основные задачи системного исследования изложены в работе (главы 1 и 2).
Уровень 0 служит важным элементом системного анализа, т.к. является постановочным звеном исследования. Его качество определяется уровнем базовых знаний, опытом, интуицией постановщика проблемы (Ю.Г.Пузаченко
2004, В И.Теличенко 1999, В В Громов 1985, Р.Х. Зарипов 1983, С.БУхов, Е.В.Щербина 1988).
Уровень ] - система «база данных» предусматривает формализацию исходных данных, необходимых для решения задач. На этом уровне обеспечивается формирование базы данных, которая служит составляющей общей системы управления отходами, поэтому представление входящих и выходящих данных, которые являются общими, должно быть согласовано.
Рис. 4. Алгоритм формализации ПТС «Полигон»
База данных ПТС «Полигон» должна включать большой набор параметров Прогноз воздействия полигона ТБО на геологическую среду целесообразно проводить с использованием геоэкологических карт территории с
- использованием ГИС технологий. Карта современного состояния геологической среды служит своеобразным «накопителем» всей необходимой информации, систематизированной как по компонентам литосфер, так и по
- параметрам, характеризующим ее геоэкологические свойства. Основой для составления такой карты служат результаты полевых работ, мониторинга и камеральной обработки полученных данных.
К основным геоэкологическим картам, необходимым для принятия решений и осуществления геоэкологического проектирования полигонов ТБО, следует отнести: карту территориального эколого-ресурсного районирования, геодинамического и геохимического районирования. Эти данные могут быть представлены в виде множества векторов вхерты*—кикфодисуемых,
i р0с- национальная
33 I ВИВЛ ИвТЕКА !
С-П«твр«грг {
•а ж ,„ '
А
неуправляемых независимых переменных, действующих на процессы уравнения 1: {2} - (2и 2Ъ .. К ним также относятся физико-механические характеристики грунтов основания, гидрологический режим строительной площадки, климатологические условие и др.
Неконтролируемые возмущающие воздействия, к которым относятся экстремальные климатические воздействия, чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера, отказ в работе систем инженерной защиты и др. должны быть отражены в множестве: {V} = (V , V, ... ,У„) -множество векторов неконтролируемых возмущающих воздействий;
Остальная информация, которая необходима для осуществления проектирования, включающая характеристики строительного объекта (мощность полигона, высота (глубина) карты складирования отходов, углы заложения откосов, конструкции защитных экранов, технологические показатели и др.), коюрые определяются проектом и могут быть изменены в процессе проектирования, может быть представлена в виде множества: {X} = (Х1, Х7, ...., X) - множество векторов входных контролируемых управляемых независимых переменных (факторов), действующих на процессы. К ним относятся технические характеристики полигона ТБО и инженерной защиты.
Система «База данных» позволяет контролировать полноту и качество исходной информации и является основой для порождающей системы уровня 2.
Уровень 2 - «порождающая система». На этом уровне выявляются отношения между переменными исходной системы. Определяется набор математических моделей, описывающих физические, механические, биохимические и др. процессы, протекающие в ПТС «Полигон» на всех этапах ее жизненного цикла {(}} = {в/, ... , (5,/ К ним относятся модели:
• Прошоза образования количества и состава фильтрата;
• Прогноза образования количества биогаза;
• Механическая модель основания карт депонирования ТБО;
• Механическая модель прочности и деформируемости техногенных грунтов;
• Механическая модель прочности и деформируемости грунтов основания карт депонирования отходов и других сооружений полигона ТБО;
• Модель прогноза развития эрозионных процессов на антропогенных
откосах; г
• Перенос загрязнителей в грунтах (диффузионная модель, учет направлений фильтрации, сорбционной емкости грунтов и др.);
• Модель распространения загрязнений в подземных водах и фунтах <» (массоперенос);
• Прочностная модель устойчивости геокомнозиционных экранов и др.-
Возможна разработка и более сложных моделей, например, развития
геохимических процессов или сукцессионной динамики лесного сообщества или ландшафта в целом, на территории подлежащей рекультивации или расположенной в зоне воздействия полигона ТБО.
Уровень 3 подразумевает функциональное объединение нескольких подсистем второго уровня и сравнение полученных результатов с данными объектов-аналогов. Объединение в систему структурных частей предполагает, что математические модели второго уровня, разработанные и сформулированные независимо друг от друга, агрегируются в единую систему. Процесс агрегирования определяет состав моделей, и связи между ними. Состав моделей зависит от постановки задачи и приводит к разным целям агрегирования и образованию различных агрегатов. Агрегирование представляет процесс установления отношений на заданном множестве элементов.
Уровень 4 предполагает, что на основе обобщения собственных результатов исследования и результатов аналогичных исследований с привлечением существующих метамоделей базовых процессов, сопоставления полученных результатов с объектами-аналогами, если таковые имеются, становится возможным создание модели, позволяющей выполнять длительные прогнозы изменения окружающей на территориях размещения отходов. Предполагается, что такие модели могут быть приемлемы не только для исходной системы, но и широкого класса систем того же типа.
Представленное в главе 6 математическое описание модели ПТС «Полигон», авгор рассматривает, как постановочное исследование, направленное на развитие и реализацию математического моделирования, как составляющей геоэкологического проектирования, необходимого для дальнейшего развития работы.
Общие выводы.
1 На основании системного анализа, изучения взаимосвязей и процессов, происходящих в местах размещения отходов, разработаны научно обоснованные принципы геоэкологического проектирования полигонов ТБО, позволяющие определи I ь комплекс методических, организационных и инженерно-технических мероприятий, обеспечивающих предотвращение развития опасных геологических процессов и минимизацию воздействий на природные и природно- техногенные экосистемы 2. Наличие природного геологического барьера служит чрезвычайно важным и необходимым фактором при выборе площадки для размещения полигона ТБО, но недостаточным для обеспечения экологической безопасности территории. Местные и региональные водоупоры не во всех случаях обеспечивают защиту водоносных горизонтов от загрязнения фильтратом, что связано с природными особенностями водоупоров: наличием гидрогеологических окон, третциноватостью глин, сорбционной способностью грунтов, которые под воздействием фильтрата, приводят к изменениям их физико-механических свойств и увеличению водопроницаемости Для обеспечения экологической безопасггости территорий размещения полигонов ТБО необходима разработка специальных средств инженерной защиты.
3 Обосновано предположение, что полигоны ТБО это сложноорганизованные природно-техногенные системы, представляющие целостный комплекс техногенных и природных, взаимосвязанных элементов, границы между которыми условны и передвигаются в зависимости от решаемой задачи и фазы жизненного цикла ПТС «Полигон». Их влияние на геосферы проявляется не только в границах территории непосредственного размещения отходов, что показывает несостоятельность существующих подходов и нормативной базы, основанной на санитарно-гигиенических принципах нормирования качества окружающей среды.
4 Определен жизненный цикл ПТС «Полигон», который позволяет прогнозировать интенсивность и направленность возможных негативных воздействий Установлено функциональное состояние элементов инженерной защиты, определены воздействия, технологические и эксплуатационные нагрузки, необходимые для расчета и проектирования защитных экранов и технологических систем на каждом этапе жизненного цикла природно-техногенной системы.
5 Обоснованы основные принципы построения системы обеспечения геоэкологической безопасности ПТС «Полигон», предусматривающие реализацию средств управления ПТС, обеспечение безопасности строительных систем и производства работ, основанных на данных инженерных изысканий и прогнозе оценки воздействия на окружающую среду. Сформулировано основное условие обеспечения экологической безопасности, предусматривающие сравнительную оценку суммы мероприятий, реализованных на объекте с суммой мероприятий, необходимых для обеспечения безопасного функционирования ПТС «Полигон», устанавливаемых нормативными документами. Преимуществом подхода является то, что по мере развития науки и техники, экономического потенциала страны и совершенствованием нормативной базы безопасность отдельных элементов и системы в целом будет возрастать.
6 Разработаны основные положения, методы и методики расчета геокомпозиционных систем, как основных элементов инженерной зашиты, .обоснованные результатами крупномасштабных экспериментов и данными геотехнического мониторинга, проводимого на реальных объектах. Дана классификация, определены основные требования к геосинтетическим материалам, используемым в конструкциях геокомпозиционных систем.
7 Подготовлены рекомендации по формированию пакета нормативных документов, необходимых для реализации геоэкологического проектирования полигонов ТБО, который должен включать: технические регламенты, указания и рекомендации, ориентирующие заказчика, проектные институты, строительные фирмы, проектировщика на действия, призванные обеспечить рациональное использование природных ресурсов, сохранение среды обитания человека и обеспечение экологической безопасности.
36
I
Основные опубликованные работы по теме диссертации:
1. Щербина Е В Концепция геоэкологического проектирования полигонов захоронения отходов. / «Сергеевские чтения». Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы утилизации и захоронения отходов. Выпуск 7 / Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрологии (23 марта 2005 г.) - М.: ГЕОС, 2005. - с. 55 - 58.
2. Щербина Е.В. Методология оценки жизненного цикла при проектировании полигонов твердых бытовых отходов. / Строит, мат., оборуд., технологии XXI века, №11 (82), 2005. - с. 69-71.
3. Щербина Е.В., Теличенко В.И., Алексеев A.A., Слепнев П.А. Геосинтетические материалы Классификация, термины, определения / Известия Вузов. Строительство, №5, 2004. - с. 50-55.
4. Щербина Е В. Геосинтетические материалы в строительстве./ Строит, маг.,оборуд., технологии XXI века, №5 (28), 2001.- с. 8-9.
5. Теличенко В.И., Потапов А.Д., Щербина Е.В. Надежное и эффективное строительство на техногенно-загрязненных территориях / «Промышленное и гражданское строительство», 1997, №8, - с. 31-32.
6. Потапов А.Д., Щербина Е.В., Богомолова Т.Г., Потапов П.А. Принципиальные подходы к формированию информационного обеспечения мероприятий по санации техногенно загрязненных территорий: Известия вузов. Строительство, 2002, № 8. - c.l 11 -115.
7. Потапов А.Д., Щербина Е.В., Теличенко В.И. и др. О теоретических основах проектирования современных полигонов ТБО (твердых бытовых отходов). / Известия вузов. Строительство, 2001, № 6. - с. 98 - 104.
8. Потапов А.Д., Щербила Е.В. и др. О принципиальных подходах к проектированию полигонов хранения отходов производсiва и потребления. / Известия вузов. Строительство, 2000, № 4.-е. 120 - 125.
9 Щербина Е В. Геосинтетические материалы в строительстве. М/ Изд. АСВ, 2004,- 112 с.
Ю.Щербина Е.В. Экологическая безопасность полигонов ТБО. Учебное пособие /М.: МГСУ, 2002. - 100 с.
11.Теличенко В.И., Щербина Е.В., Потапов А.Д. и др. Проектирование, строительство, рекультивация полигонов хранения ТБО» для Московской области / Методические указания / М • изд. МГСУ, 2001. 64 с.
12.Щербина Е.В. Геоэкологическое проектирование как инструмент обеспечения безопасности полигонов твердых бытовых отходов. / Городской строительный комплекс и безопасность жизнеобеспечения 1раждан: Сборник докладов тематической научно-практической конференции, том 2 -М.: МГСУ, 2005, с. 120-126.
13.Щербина Е.В., Алексеев А А. Разработка эффективных природоохранных конструкций и технологий на основе геокомпозиционных систем //
Научно-технические инновации в строительстве. Сборник докладов/ М.: изд. МГСУ, 2004, с. 92 - 96.
14.Щербина Е.В. Опьп применения геосинтетических материалов при реконструкции внутригородской автомагистрали в зимних условиях./ Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство: Труды мжд. конф. по геотехнике. - СПб.-М.: Изд. АСВ., 2003, с. 265-268.
15 Щербина Е.В. Геотехнические аспекты применения геосинтетических материалов для армирования оснований и грунтовых сооружений. Материалы международного (2-го Всероссийского) совещания заведующих кафедрами Механики грунтов, Инженерной геологии, Оснований и фундаментов и Подземного строительства строительных вузов и факультетов. М.: Издательство МГСУ, 2003. - с. 222 - 224.
16.Щербина Е.В., Потапов А.Д Геотехнические аспекты экологической безопасности полигонов размещения отходов.: Материалы Межд. научно-технической конференции «Опыт строительства и реконструкции зданий и сооружений на слабых грунтах» - Архангельск: Изд. АГТУ, 2003. с. 193-197.
17.Кононович Ю.В., Маршалкович A.C., Щербина Е.В., Шубина Е.В. Подготовка инженерных кадров по экологической безопасности городской среды обитания / Городской строительный комплекс и безопасность жизнеобеспечения граждан: Сборник докладов тематической научно-практической конференции, том 2 - М.: МГСУ, 2005, с.126-129.
18.Щербина Е.В., Алексеев A.A. Методы расчета армированных оснований дорожных насыпей.. Материалы межд. научно-технической конференции «Опыт строительства и реконструкции зданий и сооружений на слабых грунтах» - Архангельск: Изд. АГТУ, 2003. - 188-192 с.
19. Scherbina Е. Bruekenrampe aus bewehrter Erde in Moskau / DGGT Fachsektion Kunststoffe in der Geotechnik. 6. Informations-und Vortragstagung 2. und 3. März, Technische Univesitaet Muenchen 1999, S. 143-144.
20. Potapov A.D., Scherbina E.V. Cleanig-up polluted city areas / Chemical and Petroleum Engineering, Vol.35, Nos. 5-6, 1999. January 2000. - S. 271-273.
21. Щербина Е.В. Конструкция защитных экранов оснований полигонов с позиций экономико-экологических оценок. / «Известия академии промышленной экологии», М., №1, 1997. - с. 45-47.
22.Щербина Е.В., Соломин И.А. Защитные экраны основания и поверхности полигонов для захоронения твердых бытовых отходов / Экология большого города. Альманах. / М.: Прима-пресс, 1996. - с. 145-157
23.Щербина Е.В., Щукин С.Н. К вопросу освоения городских техногенно-загрязненных территорий. / Актуальные проблемы городского строительства и хозяйства. Сб. трудов./ М.: МГСУ, 2001. с. 257- 259.
24. Щербина Е.В., Капранов Д.С. Использование геосинтетических материалов для стабилизации эрозионных процессов грунтов. /
Актуальные проблемы городского строительства и хозяйства. Сб. трудов./М.: МГСУ, 2001. с. 251- 256.
25.Щербина Е.В., Астапчик Е.С. Экологическое планирование территории на примере города Берлина / Строительство, № 4,2002.
26.Щербина Е.В., Потапов А.Д. Гартунг И., Вундератцке В. Сб. тр. Межд. конференции «Инженерная защита окружающей среды», М, 1999.
27.ТСН 30-308-2002 Московской области. «Проектирование, строительство и рекультивация полигонов твердых бытовых отходов в Московской области»
г** 158
Лицензия ЛР № 020675 от 09.12.1997 г.
Подписано в печать /? -Л? 0 Г" Формат 60x84 1/16 Печать офсетная И- //у Объем Л п.л._ Т. -/00_Заказ_
Московский государственный строительный университет. Типография МГСУ. 129337, Москва, Ярославское ш., 26
Содержание диссертации, доктора технических наук, Щербина, Елена Витальевна
Введение
Глава I. 1.1. 1.2.
Глава II.
II.1.
11.2.
11.3.
11.4.
11.5.
Глава Ш. III. 1.
111.2.
111.3.
111.4.
Глава IV.
IV. 1.
IV.2. IV.3. IV.4.
Геоэкологические аспекты проблемы отходов производства и потребления
Проблема отходов производства и потребления, история и современные масштабы.
Влияние мест размещения отходов на элементы биосферы.
Анализ изменений геологической среды под воздействием мест размещения отходов. Научно-методологические основы геоэкологического проектирования.
Основные принципы геоэкологического проектирования. Системный подход в геоэкологическом проектировании полигонов ТБО.
Методологическое обоснование нормативно-технической базы геоэкологического проектирования. Рекомендации по составу раздела оценки воздействия полигона ТБО на окружающую среду Особенности ОВОС территорий, занятых старыми свалками.
Формирование системы обеспечения геоэкологической безопасности полигонов ТБО
Концепция геоэкологической безопасности полигонов ТБО
Система мультибарьеров
Методы прогноза образования биогаза и фильтрата. Рекомендации по составу инженерных изысканий при проектировании полигонов ТБО
Геотехнические основы расчета элементов инженерной защиты полигонов ТБО
Особенности физических, механических и гидравлических свойств техногенных грунтов.
Геотехнические задачи проектирования полигонов ТБО
Защитные экраны полигонов ТБО
Методика расчета геокомпозиционных систем.
Глава V Основы применения геосинтетических материалов при строительстве полигонов ТБО V. 1. Область использования
V.2. Основные функции и классификация геосинтетических материалов
V.3. Свойства геосинтетических материалов
V.4. Контактная прочность
V.5. Геокомпозиционные системы, как элементы инженерной защиты от эрозионно-склоновых процессов.
V.6. Применение геосинтетических материалов при рекультивации полигона депонирования осадка сточных вод.
V.7. Геосинтетические дренажи в конструкциях защитных экранов полигонов ТБО.
Глава VI. Математические методы геоэкологического проектирования полигонов ТБО.
VI. 1. Структура информационного обеспечения системы управления отходами.
VI.2. Построение модели ПТС «Полигон».
VI.3. Состав процедуры принятия решений при геоэкологическом проектировании Общие выводы Библиографический список
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-методологические основы геоэкологического проектирования полигонов твердых бытовых отходов"
Вторая половина двадцатого столетия, характеризующаяся развитием научно-технического прогресса и бурным ростом народонаселения, отмечена эволюцией геологической среды Земли в эпоху техногенеза. С генетических, исторических и морфологических позиций формирование техногенных грунтов - это принципиально новое явление в истории Земли. По оценкам отечественных и зарубежных ученых (В.И.Осипова, В.Т.Трофимова, Е.Н.Огородниковой, М.И.Хазанова, А.Ольтшнера и др.) масштабы техногенной деятельности сейчас даже превосходят мощь геологических процессов. Большой вклад в образование техногенных грунтов вносят горнодобывающая и перерабатывающая промышленность, однако не малая доля в образовании техногенных грунтов принадлежит отходам производства и потребления. о
Только в Москве ежегодно образуется 20 млн. м твердых бытовых отходов и около 5 млн. тонн промышленных нетоксичных отходов. В общей сложности в Российской Федерации накоплено около 7 млрд. тонн отходов, из которых 1 млрд. тонн — опасные отходы. В среднем на каждого жителя РФ приходится до 15 тонн различных твердых отходов в год.
Следует отметить, что во всем мире, прежде всего, уделяется пристальное внимание особо опасным, радиоактивным и токсичным отходам, хранение которых строго организовано и осуществляется под пристальным контролем местных и международных экологических организаций и комитетов. Но не менее важной остается проблема обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО). Все чаще возникают территории, экологическая обстановка которых характеризуется как критическая, что связано с загрязнением атмосферы, водных источников, грунтов и грунтовых вод отходами производства и потребления или продуктами их разложения, вызывающими нарушение сложившего природного равновесия и разрушение естественных ландшафтов.
Захоронение ТБО на полигонах остается одним из основных способов их обезвреживания. В странах Европейского Союза в среднем на полигоны вывозится более 60% твердых бытовых и промышленных отходов, в России это количество достигает 90-98%, под полигоны ТБО ежегодно отчуждается около 10 тыс. га земель, которые заняты лесами, пригодны для сельскохозяйственной и другой деятельности. Захоронение отходов является одним из основных факторов селитебного техногенеза, оказывающего воздействие на геохимическое поле, приводящее к образованию новых геохимических комплексов, возрастанию агрессивности подземных и поверхностных вод, засолению и цементации грунтов. Одной из основных причин такого положения, является недостаточная разработка научных методов принятия проектных решений, включая средства инженерной защиты, позволяющих обеспечить геоэкологическую безопасность территорий, отсутствие научно обоснованной нормативно-технической базы. В связи с этим разработка научно-методологических основ геоэкологического проектирования полигонов ТБО с позиций безопасного функционирования возникающей природно-техногенной системы (ПТС), актуальна и нацелена на решение важной научной, социальной, экологической и хозяйственной задачи.
Решение проблемы безопасного захоронения ТБО может быть получено с позиций системного подхода и имеет научное, методологическое и прикладное значение. Системный подход в данном случае рассматривается как методология научных исследований, ставящая целью всесторонне изучение сложноорганизованной природно-техногенной системы «Полигон ТБО». Результаты исследований позволяют разработать адекватные, создаваемым угрозам окружающей среде, средства инженерной защиты и стратегию управления ПТС как при новом строительстве полигонов ТБО, так и при их рекультивации.
Объект исследований: искусственно образованная и функционирующая длительное время природно-техногенная система, представленная твердыми бытовыми отходами (техногенно образованными отложениями), инженерными сооружениями и средствами инженерной защиты во взаимодействии со всеми элементами геосферы. К таким системам отнесены свалки и полигоны захоронения твердых бытовых отходов.
Предметом исследований стали результаты обследования существующих полигонов ТБО Российской Федерации и других стран, позволившие выявить закономерности функционирования природно-техногенной системы, комплекс нормативно-правовых документов, организационных мероприятий и инженерной защиты, направленных на обеспечение геоэкологической безопасности этих объектов.
Принятая научная гипотеза: полигоны ТБО - это сложноорганизованные природно-техногенные системы, представляющие целостный комплекс техногенных и природных, взаимосвязанных элементов, образующих единство с окружающей средой. Границы между ними условны и передвигаются в зависимости от решаемой задачи и периода жизненного цикла ПТС.
Геоэкологическое проектирование, как элемент управления ПТС, служит инструментом, позволяющим реализовать результаты методологических исследований и обеспечить геоэкологическую безопасность объектов размещения ТБО.
Цель работы: Разработка научно-методологических основ геоэкологического проектирования полигонов ТБО, позволяющего определить комплекс методических, организационных и инженерно-технических мероприятий, обеспечивающих минимизацию воздействий на природные и природно-техногенные экосистемы территорий полигонов ТБО и старых свалок.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:
1. На основании анализа ситуации, сложившейся в системе обращения с отходами производства и потребления у нас в стране, и обобщения международного опыта, установить характер и масштабы влияния территорий размещения отходов на элементы главных жизнеобеспечивающих геосферных оболочек, выявить характер и тенденции развития неблагоприятных геоэкологических процессов определить основные цели и задачи геоэкологического проектирования
2. Разработать научно обоснованные принципы геоэкологического проектирования полигонов ТБО, направленные на предотвращение развития неблагоприятных геохимических и геодинамических процессов на основе системного анализа изучения взаимосвязей и процессов, происходящих на территориях размещения отходов.
3. Выявить основные особенности и процессы обмена между техногенной и природной составляющими ПТС «Полигон», позволяющие. описать жизненный цикл системы.
4. Обосновать основные принципы построения системы обеспечения геоэкологической безопасности ПТС «Полигон» на всех этапах ее жизненного цикла. Определить необходимые средства инженерной защиты, основанные на концепции двухуровневых барьеров.
5. Разработать геотехнические методы оценки устойчивости и расчета природно-техногенного массива свалочных грунтов с учетом особенностей их физико-механических свойств. Разработать основные научно-технические положения расчета геокомпозиционных систем, как одних из основных элементов инженерной защиты на всех этапах жизненного цикла существования ПТС «Полигон».
6. Разработать научно обоснованные требования к геосинтетическим материалам, применяемым при устройстве защитных конструкций и систем полигонов ТБО, определить их основные функции, классификацию, методы испытаний и методики расчета.
7. Определить основные методологические подходы к управлению ПТС «Полигон» и математическую модель АЖЦ, необходимые для разработки эффективной инженерной защиты территорий, обеспечивающей гоеэкологическую безопасности строительства, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- впервые сформулированы и научно обоснованы основные принципы и положения геоэкологического проектирования полигонов ТБО, направленные на обеспечение гоеэкологической безопасности, базирующиеся на системном подходе анализа жизненного цикла, выполненного с позиций устойчивости функционирования природно-техногенных систем.
- обосновано утверждение, что загрязнение от продуктов биохимического разложения ТБО сказывается на всех элементах экосистемы «атмосфера — поверхностные воды - горные породы - подземные воды - биота». Установлено, что в местах размещения полигонов ТБО развиваются негативные геохимические, геодинамические и геофизические процессы и явления, анализ которых позволил обосновать основные элементы инженерной защиты для обеспечения геоэкологической безопасности полигонов ТБО.
- показано, что природный геологический барьер служит чрезвычайно важным и необходимым фактором при выборе площадки для размещения полигона ТБО, но недостаточным для обеспечения экологической безопасности территории. Местные и региональные водоупоры не во всех случаях обеспечивают защиту водоносных горизонтов от загрязнения фильтратом, что связано с природными особенностями водоупоров: природной трещиноватостью, наличием гидравлических окон, сорбционной способностью и техногенными воздействиями фильтрата, приводящими к изменениям их физико-механических свойств: увеличению водопроницаемости, снижению прочности. Поэтому для обеспечения безопасности территорий размещения полигонов ТБО необходима разработка средств инженерной защиты.
- разработана концепция мультибарьеров, заключающаяся в сочетании мероприятий, направленных на снижение риска загрязнения геосфер путем уничтожения источников загрязнения или снижения их токсичности - барьеры первого уровня, и устройства изоляционных экранов, препятствующих распространению загрязнений - барьеры второго уровня.
- сформулированы геотехнические принципы, методы расчета и проектирования геокомпозиционных экранов, как элементов инженерной защиты территорий от негативных техногенных воздействий.
- предложено развитие научно-методологических представлений о влиянии захоронения ТБО на изменение физических полей города в составе общего воздействия селитебного техногенеза.
Методика исследований
Исследования осуществлялись на основе системного подхода к решению научно-методологических, теоретических и экспериментальных задач. В процессе работы был проанализирован и обобщен опыт отечественных и зарубежных исследований, данных по оценке экологической обстановки, сложившейся в местах размещения полигонов ТБО и прилегающих к ним территориях. Использованы методы математического моделирования и аналогий.
Практическая значимость и реализация результатов исследования заключается в разработке:
- методов и методик расчета геокомпозиционных экранов;
- рекомендаций по расчету и проектированию защитных экранов полигонов депонирования осадка сточных вод, которые использовались при устройстве финального перекрытия полигона «Марьинский парк»;
- рекомендаций по расчету и проектированию геокомпозиционных экранов, как элементов инженерной защиты территорий от негативных техногенных воздействий и развития экзогенных геологических процессов;
- методики анализа жизненного цикла полигона ТБО, подготовленной для включения в нормативную документацию и практику проектирования, строительства, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО, как в части разработки раздела ОВОС, так и расчета и проектирования элементов и технологических систем инженерной защиты.
Основные положения работы вошли в территориальные строительные нормы ТСН 30-308-2002 Московской области. «Проектирование, строительство и рекультивация полигонов твердых бытовых отходов в Московской области».
Полученные результаты нашли отражение в учебном процессе, разработаны рабочие программы дисциплин «Депонирование ТБО», «Геотехника урбанизированных территорий», учебного пособия «Экологическая безопасность полигонов ТБО».
На основании разработанных методик, совместно с институтами МОСИНЖПРОЕКТ и СОЮЗДОРПРОЕКТ реализованы проекты армирования оснований и насыпей повышенной крутизны при строительстве участков внутригородской автомагистрали 3-его транспортного кольца г. Москвы, расположенных на территориях бывших свалок.
Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Щербина, Елена Витальевна
Общие выводы.
На основании системного анализа, изучения взаимосвязей и процессов, происходящих в местах размещения отходов, разработаны научно обоснованные принципы геоэкологического проектирования полигонов ТБО, позволяющие определить комплекс методических, организационных и инженерно-технических мероприятий, обеспечивающих предотвращение развития опасных геологических процессов и минимизацию воздействий на природные и природно-техногенные экосистемы.
Наличие природного геологического барьера служит чрезвычайно важным и необходимым фактором при выборе площадки для размещения полигона ТБО, но недостаточным для обеспечения экологической безопасности территории. Местные и региональные водоупоры не во всех случаях обеспечивают защиту водоносных горизонтов от загрязнения фильтратом, что связано с природными особенностями вод оу поров: наличием гидрогеологических окон, трещиноватостью глин, сорбционной способностью грунтов, которые под воздействием фильтрата, приводят к изменениям их физико-механических свойств и увеличению водопроницаемости. Для обеспечения экологической безопасности территорий размещения полигонов ТБО необходима разработка специальных средств инженерной защиты.
Обосновано предположение, что полигоны ТБО - это сложноорганизованные природно-техногенные системы, представляющие целостный комплекс техногенных и природных, взаимосвязанных элементов, границы между которыми условны и передвигаются в зависимости от решаемой задачи и фазы жизненного цикла ПТС «Полигон». Их влияние на геосферы проявляется не только в границах территории непосредственного размещения отходов, что показывает несостоятельность существующих подходов и нормативной базы, основанной на санитарно-гигиенических принципах нормирования качества окружающей среды.
Определен жизненный цикл ПТС «Полигон», который позволяет прогнозировать интенсивность и направленность возможных негативных воздействий. Установлено функциональное состояние элементов инженерной защиты, определены воздействия, технологические и эксплуатационные нагрузки, необходимые для расчета и проектирования защитных экранов и технологических систем на каждом этапе жизненного цикла природно-техногенной системы.
Обоснованы основные принципы построения системы обеспечения геоэкологической безопасности ПТС «Полигон», предусматривающие реализацию средств управления ПТС, обеспечение безопасности строительных систем и производства работ, основанных на данных инженерных изысканий и прогнозе оценки воздействия на окружающую среду. Сформулировано основное условие обеспечения экологической безопасности, предусматривающие сравнительную оценку суммы мероприятий, реализованных на объекте с суммой мероприятий, необходимых для обеспечения безопасного функционирования ПТС «Полигон», устанавливаемых нормативными документами. Преимуществом подхода является то, что по мере развития науки и техники, экономического потенциала страны и совершенствованием нормативной базы безопасность отдельных элементов и системы в целом будет возрастать. Разработаны основные положения, методы и методики расчета геокомпозиционных систем, как основных элементов инженерной защиты, обоснованные результатами крупномасштабных экспериментов и данными геотехнического мониторинга, проводимого на реальных объектах. Дана классификация, определены основные требования к геосинтетическим материалам, используемым в конструкциях геокомпозиционных систем. Подготовлены рекомендации по формированию пакета нормативных документов, необходимых для реализации геоэкологического проектирования полигонов ТБО, который должен включать: технические регламенты, указания и рекомендации, ориентирующие заказчика, проектные институты, строительные фирмы, проектировщика на действия, призванные обеспечить рациональное использование природных ресурсов, сохранение среды обитания человека и обеспечение экологической безопасности.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Щербина, Елена Витальевна, Москва
1. Абдрахманов Р.Ф. Техногенез в подземной гидросфере Предуралья / УНЦ РАН. Уфа, 1993,208 с.
2. Абелев М.Ю. Строительство зданий и сооружений в сложных грунтовых условиях.: М. Стройиздат, 1986.
3. Абрамов Н.Ф., Кудинов В.Н., Санников Э.С., Терловский П.М.:Методические указания по расчету количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов ТБО. М.: АКХ, 1999.
4. Айрапетов Г.А., Бретшнайдер Б.: Строительство в Германии. М.: Стройиздат, 1996.
5. Аникеев И.Н. Необходимость изменения раздела «Охрана окружающей среды»/ Труды IV научно-практической конференции 3koREFL-2004, М., 2004, С. 25-26.
6. Антонов A.B. Системный анализ. / М.: Высш. школа, 2004. 454 с.
7. Аревкин Ю.А. Прогноз загрязнения геологической среды в зонах свалок твердых бытовых отходов (на примере полигона «Тимохово»). / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. М.: ГП ПНИИИС, 2002.
8. Астрецов В.М., Зайцев С.Е., Лившиц А.Б., Прыгов С.И., Чужаков Е.М. «Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) ближнего Подмосковья. (Анализ. Проблемы. Новая политика.).: Ж. Чистый город., № 4, 1998. С. 37-43.
9. Бабак В.В. Свалочные грунты феномен техногенеза.: Труды Международной научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ - М. Изд. МГУ, 1999. с. 69-70.
10. Бартоломей A.A., Брандл X, Пономарев А.Б. Основы проектирования и строительства хранилищ отходов: Учебное пособие. Пермь: ПГТУ, 2002.
11. Батищев В.В., Кияшкин В.И., Довгань С.А.О составе вод фильтрата на полигонах таердых бытовых отходов.: Тезисы докладов 2-ого международного конгресса по управлению отходов ВейстТек-2001 М.: СИБИКО Интернэшнл, 2001, С. 139.
12. Н.Беляева Ю.Л. Геоэкологические проблемы накопителей жидких отходов и принципиальные подходы к их решению / Изв. вузов. Строительство. 2003. -№11. -с.111-116.
13. Боярчук H.A. Центральный федеральный округ России. Обращение с отходами производства и потребления.: Тезисы докладов 2-ого международного конгресса по управлению отходов ВейстТек-2001 -М.: СИБИКО Интернэшнл, 2001, С. 14-16.
14. Бугров А.К., Голубев А.И. Анизотропные грунты и основания сооружений. / СПб: Недра, 1993.-245 с.
15. Галицкая И.В. Экологические проблемы обращения и утилизации бытовых и промышленных отходов.: Геоэкология, 2005, № 2, С 144-147.
16. Гальперин А.М., Ферстер В., Шеф Х.-Ю. Техногенные массивы и охрана окружающей среды. /М.: Изд. МГГУ, 1997. 534 с.
17. ГОСТ 27751-88 Надежность основных строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.
18. ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация»
19. Глушанкова И.С. Моделирование состава фильтрационных вод санитарных полигонов захоронения твердых бытовых отходов: Геоэкология, 2004, № 4, с. 334-341.
20. Гольдин A.JL, Рассказав JI.H. Проектирование грунтовых плотин./ М.: Энергоатомиздат, 1987. 304 с.
21. Грибанова Л.П., Расторгуев A.B. Загрязнение природной среды территории Кулаковского полигона ТБО / Тезисы докладов 2-ого международного конгресса по управлению отходов ВейстТек-2001 -М.: СИБИКО Интернэшнл, 2001, С. 148.
22. Грицык В.И. Геоматериалы, геоконструкции в объектах земляного полотна. Материалы II международной научно-технической конференции «Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов» / Санкт-Петербург: С-Принт, 2002.
23. Громов Г.Р. Национальные информационные ресурсы: проблемы промышленной эксплуатации. М.: Наука, 1985. - 240 с.
24. Деметьев С.Ю. Трансформация процессов преобразования твердых бытовых отходов // Известия вузов. Геология и разведка. 2000, №1 С.135-142.
25. Директива 199/31/ЕС Совета от 26 апреля 1999 г.: О полигонах для захоронения отходов/ Ведомственный бюллетень Европейского Союза., L 182, 1999.
26. Донченко В.К., Скорик Ю.И. Венцюлис JI.C. и др. Факторы риска от полигонов твердых бытовых отходов / Тезисы докладов 2-ого международного конгресса по управлению отходов ВейстТек-2001 -М.: СИБИКО Интернэшнл, 2001, С. 150-151.
27. Дудлер И.В. Законы инженерной геологии, их основные следствия и значение для практики инженерных изысканий.: Труды Международной научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М. Изд. МГУ, 1999. с. 35-39.
28. Дудлер И.В. Изменения грунтов и инженерно-геологических массивов в эпоху техногенеза (понятия, аспекты, факторы и закономерности).: Труды Международной научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М. Изд. МГУ, 1997. с. 51-66.
29. Дудлер И.В. Инженерно-геологический контроль при возведении и эксплуатации намывных сооружений. М: Стройиздат, 1987. с. 182.
30. Дьяконов К.Н., Дончева A.B. Экологическое проектирование и экспертиза: учебник для вузов. М.: Аспект Пресс, 2002. - 384 с.
31. Забегаев A.B. Безопасность жизнедеятельности М.: АСВ, 2001.
32. Заволокина C.B. Оценка загрязнений грунтов г. Москвы тяжелыми металлами (медь, цинк, кадмий, никель) при проведении инженерно-экологических изысканий / Труды IV научно-практической конференции 3koREFL-2004, M., 2004, С. 62-68.
33. Зайнулин Х.Н., Абдрахманов Р.Ф., Савичев, H.A. Утилизация промышленных и бытовых отходов (на примере Уфимской городской свалки)/ КНЦ РАН, Уфа, 1997, с. 235.
34. Зарипов Р.Х. Машинный поиск вариантов при моделировании творческого процесса. -М.: Наука, 1983.
35. Ибрагимов М.х.-Г. Экологическая безопасность промышленных технологий: абстрактная возможность или достижимая реальность /Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века / № 3, 2004, с.64 -65.
36. Инженерная экология: Учебник / под ред. проф. В.Т. Медведева. М.: Гардарики, 2002.
37. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов, утв. Минстроем России 02.11.96: Изд. АКХ, М., 1997.
38. Кононович Ю.В., Щербина Е.В. Научно-методические основы разработки программы дисциплины «Экология городской среды» / Актуальные проблемы городского строительства и хозяйства. Сб. трудов./М.: МГСУ, 2001. с. 224-227.
39. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека / М.: 1978.
40. Крутов В.И. Основания и фундаменты на насыпных грунтах. / М.: Стройиздат, 1988, -224 с.
41. Кудинов В.Н. Технология рекультивации закрытых свалок с переработкой свалочного грунта. Материалы 2-ого международного конгресса по управлению отходами / М., 2001, с.153-154.
42. Кудинов В.Н. Дегазация и рекультивация земель, нарушенных свалками и полигонами ТБО.: Автореферат диссертации на соискание к.т.н. М.: МГУП, 2002.
43. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера./ 2 -е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 480. с.
44. Курбатов A.A., Курбатова A.C., Баранникова Ю.А. О реформе раздела «Охрана окружающей среды» в составе проектов строительства. / Промышленное и гражданское строительство/ № 11, 2004, с.38 40.
45. Курбатов A.A. Современная практика разработки и соглосования раздела «Охрана окружающей среды». Суть деятельности экологов-проектировциков. / Труды IV научно-практической конференции 3koREFL-2004, M., 2004, С. 22-25.
46. Курбатова A.C. Ландшафтно-экологический анализ формирования градостроительных структур / Москва-Смоленск: Маджета, 2004. -400 с.
47. Курбатова A.C., Бакшин В.Н. и др. Экологические решения в Московском мегаполисе / Смоленск: Маджета, 2004. 576 с.
48. Ларионова H.A. Изменение состава и свойств глинистых грунтов при техногенном воздействии.: Труды Международной научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М. Изд. МГУ, 1999. с. 76-79.
49. Максименко Ю.Л., Горкина И.Д. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) / М., Изд. РЭФИА, 1999, 92 с.
50. Максимова C.B. Методика определения объема и скорости образования метана на санитарных полигонах захоронения твердых бытовых отходов: Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2004, № 5, с. 433-438.
51. Максимова C.B. Геоэкологические аспекты градостроительного освоения территорий рекультивированных свалок. // Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство: Труды мжд. конф. по геотехнике. СПб.- М.: Изд. АСВ., 2003. С.417-420.
52. Максимова C.B. Экологические основы освоения территорий закрытых свалок и полигонов захоронения ТБО. / автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. т.н., Изд ПГТУ, Пермь, 2004.
53. Мамаев Ю.А. Концептуальные положения анализа риска в природно-техногенной сфере. :Труды Межд. научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М. Изд. МГУ, 1999. - с. 71-72.
54. Масаев И.В., Пермяков Б.А. Топливо из бытовых и растительных отходов./М.: ООО Типография «Нефтяник», 2002.
55. Матросов A.C. Управление отходами. М.: Гардарики,1999.
56. Минько О.И., Лившиц А.Б. Экологические и геохимические характеристики свалок ТБО.: Журнал «Экологическая химия», № 12, 1992. С.37-47.
57. Мирный А.Н. и др. Санитарная очистка и уборка населенных мест. Справочник. М.: Стройиздат, 1985.
58. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука. 1981. - 488 с.
59. Молодых Ив.И. Управление природными рисками и обеспечение устойчивого развития урбанизированных территорий / Промышленное и гражданское строительство. № 6, 2005. с. 12-13.
60. Муст A.A. Эволюция грунтов на территориях полигонов твердых бытовых отходов.: Труды Международной научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М. Изд. МГУ, 1999. с. 71.
61. Ножевникова A.M., Лебедев B.C., Заварзин Г.А. и др. Образование, окисление и эмиссия биогаза на объектах захоронения бытовых отходов.: Ж. «Общая биология», №4, 1993, с 168-183.
62. Невзоров А.Л., Заручевных И.Ю., Коптяев В.В. Твердые отходы лесохимической промышленности как техногенные грунты. Материалы исследований / Архангельск: тип. АГТУ, 2003.-92 с.
63. Невзоров А.Л., Заручевных И.Ю. и др. Экологическое состояние болота Конники.: Материалы Межд. научно-технической конференции «Опыт строительства и реконструкции зданий и сооружений на слабых грунтах» Архангельск: Изд. АГТУ, 2003.-107-114 с.
64. Огородникова E.H., Барабошкина Т.А. Формирование массивов искусственных грунтов в эпоху техногенеза (на примере золоотвалов).: Труды Международнойнаучной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М.: Изд. МГУ, 1999. с. 67-78.
65. Огородникова Е.Н., Николаева С.К. Техногенные грунты: Уч. Пособие. М.: Изд-во МГУ, 2004. -250 с.
66. Опасные экзогенные процессы / В.И. Осипов, В.М. Кутепов, В.П. Зверев и др. / Под ред. В.И.Осипова. М.: ГЕОС, 1999. - 290 с.
67. Орлов М.С., Орлов С.М. Современное управление отходами: системность и комплексность / Твердые бытовые отходы / спец. информ. бюл., №2 и №3, М.: Изд. ЗАО «Отраслевые ведомости», 2005.
68. Оценка и управление природными риками. Тематический том / Под ред. А.Л.Рогозина. М.: Издательская фирма «КРУК», 2003. - 320 с.
69. Плечкова И.Л. Влияние промышленных и коммунально-бытовых стоков на изменение свойств синих нижнекембрийских глин / Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство: Труды мжд. конф. по геотехнике. СПб.-М.: Изд. АСВ.,2003.-с. 433-438.
70. Порядин А.Ф. Проблема бытовых отходов и пути ее решения // Известия Академии промышленной экологии. 1997. №1, с 3-6.
71. Потапов А.Д. Научно-методологические основы геоэкологической безопасности строительства: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук/ М.: МГСУ, 2002.
72. Потапов А.Д., Пупырев Е.И., Потапов П.А. Методы локализации и обработки фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов. / М.: Изд. АСВ, 2004. -167 с.
73. Потапов А.Д., Щербина Е.В., Богомолова Т.Г., Потапов П.А. Принципиальные подходы к формированию информационного обеспечения мероприятий по санации техногенно загрязненных территорий: Известия вузов. Строительство, 2002, № 8.
74. Проектирование, строительство и рекультивация полигонов твердых бытовых отходов в Московской области. ТСН 30-308-2002.
75. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях. / М.: Издательский центр «Академия», 2004. —416 с.
76. Пупырев Е.И., Вайсфельд Б.А., Перелыитейн Г.Б. Санитарная очистка г. Москвы от бытовых отходов / Водоснабжение и санитарная техника / 1999, № 8, с. 25 27.
77. Пупырев Е.И. Основы конструктивной экологии / М.: Изд. Прима-пресс, 1997. 143 с.
78. Разнощик В.В. Проектирование и эксплуатация полигонов ТБО. М.: Стройиздат, 1981.
79. Разработка рекомендаций по санации техногенно загрязненных территорий, водных объектов, ликвидируемых промышленных и гражданских объектов в городской среде. Отчет по г/б НИР № 21, МГСУ, 1998.
80. Раутенбах Р., Кирюшкин О. Использование техники фирмы Рохем для очистки сточных вод свалок на территории ФРГ и западной Европы (на примере региональной свалки г. Любек Гамбург) / Ахен, Гамбург, 1994, 40 с.
81. Реймерс Н.Ф. Начала экологических знаний./ М.: Изд. МНЭПУ, 1993.
82. Ретеюм А.Ю. Учет воздействия на окружающую среду в России: Долгое начало./ М.: 1997. С 241-262.
83. Ройтман В.М., Виноградов Д.В. Новое в законодательстве по охране труда в строительстве. / М.: ООО НПЦ «Арфей», 2003. 136 с.
84. Руководство по применению полимерных материалов (пенопластов, геотекстилей, георешеток, полимерных дренажных труб) для усиления земляного полотна при ремонтах пути. / М.: ИКЦ Академкнига, 2002. 110 с.
85. Свинцов Е.С., Ибадулаева Л.Г. Выбор геосинтетических материалов. Материалы II международной научно-технической конференции «Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов» / Санкт-Петербург: С-Принт, 2002.
86. Сидоренко В.Ф., Кучинский В.И. и др. Внедрение методологии экологического строительства при сооружении магистральных трубопроводов / Известия вузов. Строительство. 2003. №6.
87. Синяков В.Н., Кузнецова C.B., Беляева Ю.Л. Картографирование природных и техногенных аномалий на территории Волгоградской агломерации / Известия вузов. Строительство. -2003. №7. -с. 138-143.
88. Систер В.Г., Мирный А.Н., Скворцов Л.С., Абрамов Н.Ф., Никогосов Х.Н. Твердые бытовые отходы./М.: изд. АКХ, 2001.
89. Систер В.Г., Николайкина Н.Е., Гонопольский A.M. и др. Исследования новой технологии очистки фильтрата полигонов ТБО: Чистый город, № 3 (27), 2004, с.30 -39.
90. Сметанин В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель. М.: Колос, 2000.
91. СНиП 11-01095. «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и состава проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений».
92. СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию».
93. СП 11-101-95. «Порядок разработки, согласования, утверждения и состава обоснования инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений».
94. Стремберг Л.М. Информационная технология анализа жизненного цикла и оценка экологической безопасности строительных объектов / Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: МГСУ. 2000.
95. Супрунова A.B. «Охрана окружающей среды» в проектной документации как механизм обеспечения комфортной среды обитания / Труды IV научно-практической конференции 3koREFL-2004, M., 2004, с. 26-28.
96. Теличенко В.И., Малыха Г.Г., Павлов A.C. Структура ядра информационной системы проектных работ. М.: Изд. МГСУ, 2003.
97. Теличенко В.И. Моделирование гибких строительных процессов с помощью сетей Петри / Энергетическое строительство, 1991, № 8, с. 40 -42.
98. Теличенко В.И., Потапов А.Д., Щербина Е.В. Надежное и эффективное строительство на техногенно загрязненных территориях / «Промышленное и гражданское строительство», 1997, №8, с. 31 - 32.
99. Тимофеева Л.М. Армирование грунтов. Теория и практика применения. Пермь, 1991.
100. Трофимов В.Г., Зилинг Д.Г., Барабошкина Т.А., Харькина М.А. Эколого-геологические карты./Учебное пособие/ С.-Петербург: Изд. СПбГУ, 2002, с. 130.
101. Трофимов В.Т. Основные законы инженерной геологии и ее научных направлений.: Труды Международной научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М. Изд. МГУ, 1999. с. 30-34.
102. Трофимов В.Г., Зилинг С.А. Инженерная геология и экологическая геология -проблемы соотношения и положения в системе геологических наук: Труды Международной научной конференции «Теоретические проблемы инженерной геологии»/ М. Изд. МГУ, 1999. с. 13-22.
103. Труфманова Е.П., Галицкая И.В. Геоэкологическая оценка территорий бывших свалок (два аспекта) // Геоэкология. 1999. № 5. С. 480-485.
104. Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Геотехническое сопровождение реконструкции городов (обследование, расчеты, ведение работ, мониторинг). М: Изд. АСВ, 1999. -327 с.
105. Ухов С.Б., Щербина Е.В., Попов А.З. Расчет и проектирование оснований и фундаментов на ЭВМ. /Учебное пособие/ Белгород: БТИСМ, 1988.
106. Ухов С.Б., Щербина Е.В. Автоматизированное проектирование фундаментов промышленных и гражданских сооружений / Сборник «Строительство зданий и сооружений в сложных грунтовых условиях. М.: Стройиздат,1986. с. 70 - 75.
107. Хазанов М.И. Искусственные грунты, их образование и свойства. М., Наука, 1975. -с. 72-89.
108. Цинберг М.Б., Ивановская И.Б. Образование метана на свалке твердых бытовых отходов г. Оренбурга.: ж. «Чистый город», №4, 1998.
109. Цытович H.A., Тер-Мартиросян З.Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве / М.: Высшая школа, 1981, 317 с.
110. Цытович H.A. Механика грунтов (краткий курс)./ М.: Высшая школа, 1997. 272 с.
111. Черп О.М., Виниченко В.Н. Проблема твердых бытовых отходов: комплексный подход. М., Эколайн,1996.
112. Шестаков B.JI. Динамика подземных вод. / М.: Изд. МГУ, 1979, 368 с.
113. Щербина Е.В. Экологическая безопасность мест размещения отходов с позиций устойчивости геотехнических систем / Современные методы проектирования, технической эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений Сб. тр. МГСУ / М.: 2005. с. 109-112.
114. Щербина Е.В. Геосинтетические материалы в строительстве. М.: Изд. АСВ, 2004, -112с.
115. Щербина Е.В. Экологическая безопасность полигонов ТБО. Учебное пособие / М.: МГСУ, 2002, 95 с.
116. Щербина Е.В. Геосинтетические материалы в строительстве. М.: Изд. АСВ, 2004, 112 с.
117. Щербина Е.В., Теличенко В.И., Алексеев A.A., Слепнев П.А. Геосинтетические материалы. Классификация, термины, определения / Известия Вузов. Строительство, №5,2004.-с. 50-55.
118. Щербина Е.В., Алексеев A.A. Методы расчета армированных оснований дорожных насыпей.: Материалы межд. научно-технической конференции «Опыт строительства и реконструкции зданий и сооружений на слабых грунтах» Архангельск: Изд. АГТУ, 2003.- с. 188-192.
119. Щербина Е.В., Алексеев A.A. Разработка эффективных природоохранных конструкций и технологий на основе геокомпозиционных систем // Научно-технические инновации в строительстве. Сборник докладов/ М.: изд. МГСУ, 2004, с. 92 - 96.
120. Щербина Е.В., Щукин С.Н., Чижиков И.А. Опыт возведения армогрунтовых насыпей повышенной крутизны в зимних условиях / Мат. П межд. конф. «Применение геоматериалов при стр. и реконстр. транспотртных объектов, Санкт-Петербург: С-Принт, 2002. с. 81- 84.
121. Щербина Е.В., Астапчик Е.С. Экологическое планирование территории на примере города Берлина / Строительство, № 4, 2002.
122. Щербина Е.В. Геосинтетические материалы в строительстве./ Строит. мат.,оборуд., технологии XXI века, №5 (28), 2001.- с. 8-9.
123. Шербина Е.В., Капранов Д.С. Использование геосинтетических материалов для стабилизации эрозионных процессов грунтов. / Актуальные проблемы городского строительства и хозяйства. Сб. трудов./ М.: МГСУ, 2001. с. 251- 256.
124. Щербина Е.В., Щукин С.Н. К вопросу освоения городских техногенно-загрязненных территорий. / Актуальные проблемы городского строительства и хозяйства. Сб. трудов./ М.: МГСУ, 2001. с. 257- 259.
125. Щербина Е.В. Конструкция защитных экранов оснований полигонов с позиций экономико-экологических оценок. / «Известия академии промышленной экологии», М.,№1, 1997.-с. 45-47.
126. Щербина Е.В., Соломин И.А. Защитные экраны основания и поверхности полигонов для захоронения твердых бытовых отходов / Экология большого города. Альманах. / М.: Прима-пресс, 1996.-е. 145-157.
127. Щербина Ек.В. Экологическая безопасность полигонов твердых бытовых отходов на основе оптимизации конструкций защитных экранов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук. / М.: МГСУ, 2001.
128. Экзогенные геологические опасности. Тематический том / Под редакцией В.М.Кутепова, А.И. Шеко. М.: Издательская фирма «КРУК», 2002.- 348 с.
129. Bauer A. Beweherung von Steilböschungen mit Vliesstoffen Materialgesetz zur Besreibung des Kraft-Dehnungsverhaltens / 6 Informations- und Vortragstagung über „Kunststoffe in der Geotechnik", München, März 1999/ DGG, Essen, 1999,s. 159-168.
130. Bernhad V.- Sickerwassermininmierung auf Deponie durch bauliche Maßnamen / 12. Nürenberger Deponieseminar „Geotechnische Probleme beim Bau von Abfall-Deponien"./ Heft 75 / Herausgeber: LGA Nürnberg, 1996, S. 218-240.
131. Blüme K.-H. Großversuch zum Tragverhalten textieler Bewehrung unter Dammaufstandsfläche-: 4. Informations- und Vortragsveranstaltung über „Kunststoffe in Geotechnik", München, 1995, 78-88.
132. Cassina E.: Gesamtstabilitätsprobleme einer Abfalldeponie, dargestellt anhand der geordnete Deponie Tauftal. Müll + Abfall, Heft 5, 1979. S. 139-141.
133. Cord-Lanwehr K. Einfürung in die Abfallwirtschaft. / Stuttgart: B.G. Neubner, 1994. -110 S.
134. DüllmannH., Seppelfricke: Standsiecherheitsnachweise für Deponie-Dichtungssysteme; 9. Fachtagungs „Die sichere Deponie", Herausgeber: SKZ Würzburg, 1993, S. 147-167.
135. Ehricg HJ. Sickerwassermenge und gualitat: Entsorgnungs Praxis Spezial / 1989, № 9. - S. 6-9.
136. Ehricg HJ. Prediction jf gas produetion from laboratory scale test // Third international landfill symposium. Cagriari. 1991.V. 1. P. 87-114.
137. Empfehlungen des Arbeitskreises „Geottechnik der Deponien und Altlasten": GDA/ Deutsche Gesellschaft für Erd und Grundbaue е. V Berlin: Ernst und Sohn, 2. Aufgabe, 1993.
138. Empfelungen für Bewehrungen aus Gekunststoffen EBGEO / Berlin: Ernst und Sohn, 1997.
139. Estermann U., Bläsing Р., Oertner R. Bewerung von Eisenbahndämmen mit Geokunststoffen auf der ABS Berlin Hamburg.: 4. Informations- und Vortragsveranstaltung über „Kunststoffe in Geotechnik", München, 1995, 160 -166.
140. Feliubadalo J.A. Generalization of mathematical models for LFG emission // 7-th International waste management and landfill symposium. Sardinia. 1999. V.IV.P-. 37-44.
141. Finsterwalder K., Rudat D. Risikobetrrachtung einer bestehenden Sonderabfalldeponie -Schadstofftransport- / 12. Nürenberger Deponieseminar „Geotechnische Probleme beim Bau von Abfalldeponien". Herausgeber: LGA Nürnberg, 1996, S. 63 92.
142. Finsterwalder K., Mann U.: Stofftransport durch mineralische Abdichtungen / Neuzeitliche Deponietechnik, Jessberg (Hrsg.), Balkema, Rotterdam, 1990. S. 209-221.
143. Floss R., Gold G. Vorgespannte Geokunststoff-Bewehrungen für BodenTragsysteme / Vortreäge der Baugrundtagung 1996 in Berlin, DGG, Berlin, 1996.
144. Gay G.Ch.W., Henke K.F., Rettenberger G., Tabasaran O. : Standsicherhait von Deponien für Hausmüll und Klärschlam. Szuttgarter Bericht zur Abfallwirtschaft, Bd. 14. Erich Schmidt Vertrag, 1981.
145. Gay G.Ch.W., Kaiser: Bestimmung der Scherfestigkeit an Hausmüll in verschidenen Variationen. Berich IV. 1/44022. Forschungs- und Materialprüfungsanstalt Baden-Württenberg, 1989.
146. GDA- Empfehlungen Geotechnik der Deponien und Altlasten: GDA/hrsg. d. Dt. Ges. für Geotecnik e. V. Berlin: Ernst, 1997.
147. Gutwald J., Arslan U., Katzenbach Neues Verfaren zur Ermittlung der Langzeitsackungen von Oberflächenabdichtungen / Geotechnische Probleme beim Bau von Abfalldeponien / 12. Nürnberger Deponieseminar/ Heft 75, LGA, 1996, S. 119-136.
148. Jessberger H.L.: Einige geotechnische Aspekte bei Entwurf und Bauausführung von Deponiebauwerken. Geotechnische Probleme beim Bau von Aballdeponien. Ztft 56, LGA 1990, S.51-90.
149. Jessberger H.L., Kockel R.: Mechanische Eigenschaften von Siedlungsabfall-Labor- und Modellversusuche: 9. Nürenberger Deponieseminar „Geotechnische Probleme beim Bau von Abfall-Deponien". Herausgeber: LGA Nürnberg, 1993,S. 97-120.
150. Jewell, R.F. Application of Revised Desing Charts for Steep Reinforced Slopes. Geotextiles and Geomembranes, vol.l0,n.4, 1990, pp.203-233.
151. Jolas P., Pfeiffer H, Scheffler H. Lastsetzungen on Haldendeponien auf unverdichteten Kippenflächen: 7. Nürenberger Deponieseminar „Geotechnische Probleme beim Bau von Abfall-Deponien". Herausgeber: LGA Nürnberg, 1991,S. 69-91.
152. Landva A.o., Clark J.I., Weisner W.R., Burwach W.J.: Geotechnikal Engineering and . Refuse Landfills. 6th National Conference on Waste Management in Cañada 1984, Vancouver, British Columbia.
153. Lang R.J., Stallard W.M., Chang D.P. Movement of gases in Municipal solid waste Landfills // Report California Waste management Board. US EPA, 1989.146 p. '
154. Magnus M., Mannsbart G. Baustraßen auf geringtragfähigem Untergrud -Bemessung einer Tragschichtbewehrung.: 4. Informations- und Vortragsveranstaltung über „Kunststoffe in Geotechnik", München, 1995. S. 89 92.
155. Müller-Rochholz Geokunststoffe im Erdß und Straßenbau / Werner Verlag, 2005, 403 S.
156. Reuter E., Negelmann J., Steinkamp S. Ausschreibung, Vergabe und Durchfürung von Abfallbohrungen am Beispiel der Zentraldeponie Hannover. / Geotechnische Probleme beim Bau von Abfalldeponien/ Heft 67, 1993, Nürnberg: Eigenverlag LGA, S.70-93.
157. Nimmesgern M. Geokunststoffbewehrter Lärmschutzwall der Erweiterung der Läwentorstraße in Stuttgart: 4. Informations- und Vortragsveranstaltung über „Kunststoffe in Geotechnik", München, 1995,c. 71-73.
158. Reuter E. Untersuchungen über Vervormungsverhalten der Zentraldeponie Hannover. / Geotechnische Probleme beim Bau von Abfalldeponien/ Heft 59, 1991, Nürnberg: Eigenverlag LGA, S.92-117.
159. Reuter E. Vervormungsanalyse und Standsicherheitsbeurteilung für die Zentraldeponie Hannover: Geotechnische Probleme beim Bau von Abfalldeponien/ Heft 74, 1995, Nürnberg: Eigenverlag LGA, S.239-269.
160. Salomo K.P.: Probleme bei der Ermittlung der Standsichercheit von Deponien. Müll + Abfall, Heft 10, 1985, S 334-341.
161. Schade H.W., Fischer S. Gründungen von Strassendämmmen Stützmaurn auf einem Moor mit Hilfe von Geotextilien. / 6 Informations- und Vortragstagung über „Kunststoffe in der Geotechnik", München, März 1999/ DGG, Essen, 1999,s. 59-64.
162. Scherbina E. Bruekenrampe aus bewehrter Erde in Moskau / DGGT Fachsektion Kunststoffe in der Geotechnik. 6. Informations-und Vortragstagung 2. und 3. Maerz, Technische Univesitaet Muenchen 1999, S. 143-144.
163. Schmidt T.: Bestimmung der Scherparameter und der Zusammendrückbarkeit von Hausmüll in Laborversuchen. Diplomarbeit Lerstuhl für Grundbau und Bodenmechanik, Ruhr-Universität Bochum, 1988.
164. Spillmann P.: Beitrag zur lanzeitig standsicheren Konstruktion hoher Abfalldeponien. Müll + Abfall, Heft 10, 1980, S. 311 -317.
165. Spillmann P.: Beitrag zur lanzeitig standsicheren Konstruktion hoher Abfalldeponien. Müll + Abfall, Heft 11, 1980, S. 337-339.
166. TM 5-820-2/AFJMAN 32-1016 Drainage and Erosion Control Subsurface Drainage Facilities for Airfield Pavements, American Society for Testing and Materials (ASTM), 1916 Race St., Philadelphia, PA 19103.
167. Ukhov S.B., Scherbina E.W., Semenov W.W. Calculation-experimental method of evaluation mechanical characteristics of scale noterogenous rock masses. / International society for rock mechanics, vol. 1, Montreal, Cañada, 1987. p. 271-275.
168. Vägel M. Arbeitsstand zu den Normen und Richtlinien für Geotextilien und artverwandte Produkte.: 4. Informations- und Vortrags Veranstaltung über „Kunststoffe in Geotechnik", München, 1995, s. 167- 173.
169. Verpohl J., Gartung E. Geogitterbewehrter Bandamm auf Pfählen, Meßprogramm.: 4. Informations- und Vortragsveranstaltung über „Kunststoffe in Geotechnik", München, 1995,s. 153 -159.
170. Weber B. Gas- und Wasserhaushalt von Deponien, in: Abfallwirtschafts Journal, 1993, Nr 1, S.29-33.
171. Weidinger G. Die Zentraldeponie Wiermsthal als Beispiel einer teinbruchverfiillung: Geotechnische Probleme beim Bau von Abfalldeponien/ Heft 59, 1991, Nürnberg: Eigenverlag LGA, S.92-117.
172. Werner G. Belastungsversuch an einer geotextilverstärkten Dammkonstruktion.: 4. Informations- und Vortragsveranstaltung über „Kunststoffe in Geotechnik", München, 1995,s. 74-77.
173. Zacharov A.I., Butler A.P. Vodeling biodegradation processes in heterogeneous landfill waste // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia. 1999. V. I. P. 95- 103.
174. Zanzinger H., Aleksiew N. Scherfestigkeit einer vernähten GTD im Kurzzeit- und Langzeitversuch / 6 Informations- und Vortragstagung über „Kunststoffe in der Geotechnik", München, März 1999 / DGG, Essen, 1999, s.217-225.
175. Zanzinger H., Aleksiew N. Long-term internal shear on clay geosynthetic barriers/ Clay Geosyntchetic Barriers/ A.A.Balkema Publischers, Lisse / Abingdon / Exton / Tokyo, 2002, s. 111-117.
-
Щербина, Елена Витальевна
-
доктора технических наук
-
Москва, 2005
-
ВАК 25.00.36
- Геоэкологическая типизация полигонов твердых бытовых и промышленных малотоксичных отходов
- Эколого-геологические условия полигонов твердых бытовых отходов Среднего Урала
- Геоэкологический анализ состояния окружающей среды и природоохранные рекомендации в районе расположения полигонов ТБО Воронежской области
- Мониторинг геоэкологической системы "полигон твердых бытовых отходов" на примере г. Санкт-Петербурга
- Геоэкологическое моделирование воздействий биогаза полигонов твердых бытовых отходов на окружающую среду
