Внутрирусловые геоэкологические процессы в водотоках на урбанизированных территориях

Маркова, Ирина Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Внутрирусловые геоэкологические процессы в водотоках на урбанизированных территориях
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Внутрирусловые геоэкологические процессы в водотоках на урбанизированных территориях"

На правах рукописи

Маркова Ирина Михайловна

ВНУТРИРУСЛОВЫЕ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВОДОТОКАХ НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Специальность 25.00.36 - «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Московском государственном строительном университете

Научный руководитель: кандидат химических наук

Печников Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Сметанин Владимир Иванович;

кандидат технических наук Шевченко Константин Иванович

Ведущая организация: ГУП «Мосинжпроект». Институт по изысканиям и

проектированию инженерных сооружений.

Защита диссертации состоится « » сР 2005 года в

на заседании диссертационного совета Д.212.138.07 при Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, зал Ученого Совета, 1 этаж административного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан « 3/» августа 2005 г.

2.00& -4

140Ъб ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы: Водотоки в пределах урбанизированных территорий, являющиеся важнейшими компонентами хозяйственной деятельности и жизнеобеспечения, а также зонами рекреации населения, испытывают нарастающее негативное воздействие собственно самой урбанизации, как фактора техногенеза, входя в систему отведения очищенных сточных вод и неочищенных стоков с городской территории, ухудшающих качество воды и изменяющих физико-механические свойства русловых грунтов, что нарушает гомеостаз водных экосистем в виде снижения самоочистительных и компенсационных процессов в речных руслах вследствие возрастания связности и устойчивости грунтов к размыву. Накопление загрязненных отложений в речных руслах создает предпосылки вторичного загрязнения речной воды, нарушает сложившиеся водные экосистемы, вызывают генетические изменения гидробионтов и зачастую способствует эвтрофикации и заболачиванию в условиях слабой проточности.

Внутрирусловые геоэкологические процессы - это комплекс изменений геологии и морфометрии речного русла под воздействием естественных, техногенных и антропогенных факторов, оказывающих существенное воздействие и формирующее экологическое состояние водотока в пределах урбанизированных территорий.

Устойчивое улучшение экологического состояния городских водных объектов не может быть достигнуто только за счет совершенствования технологий очистки отводимых сточных вод без направленного регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов. Разработка принципов и эффективных технологий экологического регулирования требует детального изучения этих процессов, что определяет актуальность работы.

3/JfSCV

Цель работы - снижение отрицательных экологических последствий, вызванных влиянием урбанизации на водотоки путем усовершенствования технологий регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов.___

РОС. НАЦИОНАЛЬНА.* , БИБЛИОТЕКА |

?73sa*l

-II г гг~г *

Задачи диссертационных исследований - для достижения поставленной цели определены следующие задачи диссертационной работы:

1. Изучение особенностей внутрирусловых геоэкологических процессов в водотоках на урбанизированных территориях, выявление характера и степени воздействия факторов урбанизации на изменение экологического состояния речных русел, определение темпов и характера накопления внутрирусловых отложений, а также уровня их загрязненности примесями техногенного происхождения.

2. Оценка уровня экологической опасности внутрирусловых отложений, загрязненных примесями антропогенного и техногенного происхождения с выявлением связей между качеством речной воды, количеством и загрязненностью русловых грунтов.

3. Разработка методических основ прогнозирования процессов формирования слоя внутрирусловых отложений по результатам научно обоснованных исследований осаждения взвесей при различной крупности, плотности и форме частиц.

4. Выявление физических факторов, влияющих на скорость стесненного осаждения мелкой взвеси в условиях высоких концентраций взвесей в придонной зоне потока, установление условия хлопьеобразования, влияющего на формирование русловых отложений, изменяющих геологию и морфометрию речного русла.

5. Изучение физико-механических характеристик внутрирусловых грунтов на водотоках в пределах урбанизированных зон с анализом факторов, приводящих к изменению их гранулометрического состава.

6. Исследование прочностных характеристик водонасыщенных русловых отложений с определением их вязкости, начального напряжения сдвига и сцепления, которые определяют устойчивость русловых грунтов к размыву и должны учитываться при определении технологических параметров гидравлической промывки русла.

7. Анализ эффективности различных технологий регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов, разработка предложений по усовершенствованию имеющихся и созданию новых технологий регулирования в целях устойчивого

улучшения экологического состояния водных объектов на урбанизированных территориях.

Объект исследования диссертационной работы - внутрирусловые геоэкологические процессы, происходящие в природно-техногеннной среде, образовавшейся в водных объектах на урбанизированной территории вследствие поступления мелкодисперсных техногенных взвесей и химических примесей, изменяющих физико-механические характеристики русловых грунтов, учет которых позволяет обосновать предложения по усовершенствованию методов регулирования русловых процессов в целях улучшения экологического состояния водных объектов.

Рабочая гипотеза — обоснование предложений по усовершенствованию технологий очистки загрязненных речных русел для улучшения их экологического состояния на основе исследования внутрирусловых геоэкологических процессов и свойств русловых грунтов, измененных под воздействием урбанизации.

Научная новизна результатов диссертационной работы:

установлена взаимосвязь между ухудшением качественных и количественных показателей экологического состояния водотоков и внутрирусловыми процессами аккумуляции взвесей и примесей техногенного происхождения в речных руслах на урбанизированных территориях, научно обоснована необходимость регулирования внутрирусловых процессов при разработке инженерных мероприятий по улучшению экологического состояния водотоков;

- установлены закономерности, определяющие в условиях влияния урбанизации процессы формирования внутрирусловых отложений в водотоках, получены новые зависимости для скорости свободного и стесненного осаждения взвесей, предложено критериальное условие хлопьеобразования, уточнена закономерность изменения крупности русловых грунтов по длине водотока и по толщине слоя внутрирусловых отложений, как факторов, формирующих

геоэкологические условия биотопов водных экосистем;

- выявлены факторы, влияющие на прочностные характеристики и устойчивость к размыву внутрирусловых отложений, получены формулы для расчета сцепления между частицами мелкозернистых водонасыщенных и связных глинистых грунтов, получены данные, определяющие характер и степень водонасыщенности на прочностные характеристики русловых грунтов, формирующие геоэкологические условия водных биотопов;

- установлена связь между сцеплением грунта и критической скоростью размыва, получена формула для критической скорости, использование которой дает возможность уточнить гидравлические параметры промывки русла, как характерного процесса компенсации нарушений в гомеостазе водных экосистем;

- в целях улучшения экологической ситуации водных объектов в пределах урбанизированных территорий обоснованы предложения по модернизации существующих технологий регулирования внутрирусловых процессов, предложена новая технология, предполагающая использование струйных взмучивающих устройств и свободных мощностей городских очистных сооружений для переработки загрязненных илов, изымаемых из водотоков при регулировании внутрирусловых процессов.

Практическая значимость диссертации:

1. Полученные данные по гранулометрическому составу русловых отложений позволяют обосновать рекомендации по выделению из русловых грунтов (при очистке загрязненных русел) песчаных фракций, пригодных для использования в строительстве и городском хозяйстве.

2. Установленные зависимости для скорости осаждения техногенных взвесей позволяют повысить точность прогнозов развития внутрирусловых процессов при экологическом мониторинге городских водных объектов с применением расчетных методов прогнозирования. Эти зависимости могут быть использованы при расчетах технологического оборудования для размыва русловых отложений, перекачки взвесей и осаждении их на картах намыва, а также при совершенствовании отстойных сооружений для очистки поверхностных сточных вод, существенно влияющих на внутрирусловые геоэкологические процессы.

3. Полученные данные по прочностным характеристикам внутрируеловых отложений и критическим скоростям их размыва позволяют определить параметры гидравлической промывки русла от загрязнений при наименьших затратах воды для этих целей и усовершенствовать данную технологию регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов, в том числе с применением струйных взмучивающих устройств.

4. С учетом полученной базы данных обоснованы практические инженерные рекомендации по снижению капитальных затрат на регулирование внутрирусловых процессов с применением землечерпательных и землесосных снарядов, в том числе с обработкой водно-иловых смесей на городских очистных сооружениях в периоды недогрузки.

На защиту выносятся:

1. Геоэкологическое обоснование применения разработанных технологий для целей формирования гомеостаза биотопов водных экосистем.

2. Уточненные зависимости для расчета скорости осаждения взвесей, позволяющие учитывать влияние на нее формы частиц, их крупности и плотности, как факторов формирования внутрирусловых отложений.

3. Зависимости для скорости стесненного осаждения мелких взвесей техногенного происхождения при высокой их концентрации.

4. Уточненная формула для расчета сцепления мелкозернистых песчаных грунтов и зависимость для определения сцепления глинистых грунтов различной влажности и плотности.

5. Вновь разработанная формула для расчета критической скорости размыва внутрирусловых грунтов с учетом сцепления, как фактора, определяющего геолого-морфологические особенности водотока с нарушенной экологией.

6. Предложения по усовершенствованию технологий регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов, включающие гидроклассификацию изымаемых русловых грунтов для отделения речного песка с последующим использованием его в городском хозяйстве и строительстве, применение струйных взмучивающих устройств для очистки прибрежных русловых зон, использование

свободных мощностей городских очистных сооружений для обработки водно-иловых смесей при очистке речных русел.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на:

-48 юбилейной научно - технической конференции, посвященной 75-летию МИСИ - МГСУ, по итогам НИР за 1991 - 1995 годы в области промышленного, гражданского и гидротехнического строительства. -Москва, 1996 г.;

-Второй международной (VII традиционной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов. - Москва, 2004 г.;

-Третьей международной (VIII традиционной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов. - Москва, 2005 г.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографии, изложена на 149 страницах машинописного текста, включая 45 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 154 наименований.

Введение. На основе аналитического обобщения литературных и фондовых источников обосновывается актуальность темы диссертационной работы, определяются цели и задачи диссертационного исследования, определяется научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В главе 1 рассмотрен процесс формирования донных отложений и их влияние на качество воды. Загрязнения, поступающие в водные объекты, разделяются на два класса: мутьевые (механические) и химические загрязнения.

Мутьевые загрязнения поступают с территории города в речные русла, главным образом, в теплые периоды года, когда речной сток невелик. Интенсивное водопользование, регулирование стока, искусственное изменение глубин приводят к снижению скоростей и превращают реки в пределах городов, по сути дела, в отстойники. Анализ ситуации на водотоках РФ, выполненный для 50 крупнейших городов России и водотоков различной водности показал, что ежегодно в каждом из

них аккумулируется в среднем около 5000 м отложений, что трансформирует водотоки на участках значительной протяженности как в пределах урбанизации, так и вне ее. Суммарная длина речных русел на обследованных водотоках требующая регулирования и очистки, достигает 1,5 тыс. км.

Исследования МГСУ показали, что в русловых грунтах содержание нефтепродуктов резко возрастает к границе «грунт-вода» (Рис. 1). Качественные показатели грунтов и воды отчетливо ухудшаются по течению водотока, причем характер этого ухудшения достаточно отчетливо коррелируется с нарастанием толщины внутрирусловых отложений.

0 к-

т о о х

Т X

1 £ Ц т

Ю О

Е С

0 0,5 1

1,5 2 2,5 3 3,5

♦ к к

♦ « о 5

л ♦ >5 ъ I I

'/у/ш/мА У////////////Л У//////////М0 '¿К К п

♦/ 1°о ♦ 8 о

оо л с к Г 1

5 10 15

% - ное содержание

Рис. 1. Содержание нефтепродуктов в составе донных отложений

(р. Москва)

По данным органов рыбоохраны в местах наибольшего скопления загрязненных русловых отложений отмечается сокращение численности и видового состава ихтиофауны и появление рыб-мутантов с отчетливыми изменениями различных органов. Таким образом, можно предположить, что загрязненные внутрирусловые отложения служат источником вторичного загрязнения воды и

ухудшают общее экологическое состояние водотоков, а значит должны быть удалены или санированы.

Речной поток в весенний паводок осуществляет самопромывку русла, однако, как показывает мониторинг водотоков, в условиях урбанизации самопромывка русла становится, практически, невозможной и процессы деградации речных русел приобретают необратимый характер, а это означает, что для обоснования предложений по экологическому регулированию внутрирусловых процессов следует изучить причины этих явлений. В настоящее время используются технологии регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов, основанные на землечерпании, методах гидромеханизации и гидравлической промывке русла. Анализ показал, что по многим причинам они обладают недостаточной эффективностью и не позволяют полностью решить проблему оздоровления речных русел на урбанизированных территориях. Для разработки предложений по усовершенствованию имеющихся технологий регулирования необходимо выполнить исследования процессов формирования внутрирусловых отложений, их физико-механические свойства, сведения о которых необходимы для решения вопросов размыва русловых грунтов, а также режимов работы механизмов, разрабатывающих грунты, трубопроводов для перекачки водно-грунтовых смесей, насосных станций перекачки, гидроклассификаторов, режимов осаждения взвеси на картах намыва. Эти вопросы определили основное содержание диссертационной работы.

Глава 2 посвящена расчетно-аналитическим исследованиям процессов осаждения взвесей при различных их характеристиках, условий хлопьсобразования, а также сил сцепления, возникающих в русловых отложениях.

Важнейшей характеристикой внутрирусловых отложений является их гранулометрический состав. В естественных условиях гранулометрический состав внутрирусловых грунтов определяется сложным комплексом факторов, который исследовался Н.И. Маккавеевым, К.В. Гришаниным, А. Геймом, Штернбергом. Крупность русловых грунтов не остается неизменной по длине водотока. Попытка объяснить это явление была предпринята Штернбергом, который предположил, что

при движении зерен грунта в русле происходит их постепенное истирание. Для описания этого процесса Штернбергом была предложена экспоненциальная зависимость

¿/¿0=*-", (1) где х - расстояние от места поступления взвеси в русло реки до рассматриваемого створа; <р - коэффициент истираемости грунта, который изменяется от 5 х 10"3 до 10"2 в зависимости от вида руслового грунта, с10 -исходный диаметр зерен в месте поступления в водоток, с? - крупность на расстоянии х.

Анализ механического состава проб русловых грунтов отобранных в пределах городского участка показал, что крупность зерен грунта уменьшается по длине водотока, однако интенсивность изменения крупности не согласуется с теорией Штернберга.

Выполненное сопоставление полученных данных с известной зависимостью А. Гейма подтвердило качественную приемлемость линейной зависимости

а 1

"о

и позволило установить, что коэффициент с =0,028.

Результаты исследований позволяют предположить, что основной физической причиной уменьшения крупности внутрирусловых отложений в водотоке на городской территории является классификация взвесей, происходящая вследствие более быстрого осаждения крупных фракций и значительного распространения вдоль по водотоку мелких, медленно оседающих фракций.

Осаждение одиночных частиц правильной формы достаточно хорошо изучено (работы Стокса, Озеена, Шлихтинга и др.). Скорость осаждения рассчитывается по формуле

'ЗСВ р (3)

где рт, р - плотность материала частицы и плотность воды, ¿о -диаметр шара, эквивалентного частице по объему, Со коэффициент гидродинамического

сопротивления, который сложным образом зависит от числа Рейнольдса

»Мп

V - кинематическая вязкость жидкости. С увеличением числа

Рейнольдса влияние вязкости ослабевает, при этом коэффициент Со стремится к некоему постоянному значению Сое-

Однако эта зависимость не отражает влияния формы частицы, что особенно актуально для частиц техногенного происхождения. Общее сопротивление частицы складывается из сопротивления трения и сопротивления формы. В качестве количественной характеристики, отражающей степень развитости поверхности частиц, влияющей на сопротивление трения, предлагается безразмерный параметр

'л л2

(4)

где с1& йо - диаметры шара, эквивалентного частице по поверхности и по объему соответственно.

В зоне автомодельности по Рейнольдсу предлагается в качестве характеристики отображающей влияние формы принять величину Кф

(5)

где - реальное сопротивление частицы в автомодельной области; СВс -сопротивление шара в автомодельной области, объем которого равен объему частицы. С учетом параметров / и Кф при С0с = 0,44 выполнено преобразование формулы А.Д. Альтшуля полученной для шарообразных частиц

С о = — + & > ( 6 )

к следующему виду, учитывающему изменение поверхности и формы частиц

Кф

/ !-\2

" **кфу

(7)

При формировании слоя внутрирусловых грунтов в процессе осаждения взвесей, заключительный этап осаждения происходит в придонной зоне при значительных концентрациях взвеси, в условиях взаимного влияния частиц.

Скорость осаждения при этом оказывается зависящей от концентрации, однако характер этой зависимости изучен недостаточно.

Согласно М.А. Великанову скорость «стесненного» осаждения частиц уменьшается линейно с ростом концентрации С:

1¥С=ЦГ(1 -С), (8)

Опыты Б.М. Левина обнаружили более сложную связь между скоростью стесненного осаждения и концентрацией взвеси.

Рассматривая более детально осаждение частиц, следующих за фронтальным слоем частиц, можно заметить, что часть зерен «второго» слоя будет двигаться в следах за зернами «фронтального» слоя, другая часть - в «окнах» между зернами, в которых создается восходящее компенсационное течение, скорость которого определится следующим образом:

у _ Гг _ ^т _ СИЧ С

со0К й>0(1-С) ©0(1 —С) 1-С ^

где Жт - объем твердой фазы, поступающей вниз за единицу времени, сообщая площадь сечения; шоК - площадь сечения «окон»; С - концентрация, Ж -скорость свободного осаждения.

Если считать, что основная масса частиц второго слоя будет двигаться в зонах «окон», скорость их осаждения в неподвижной системе координат окажется в более сложной и в более сильной зависимости от концентрации по сравнению с формулой М.А. Великанова

С ) 1-2С

1-е,

После осаждения мелкодисперсных частиц происходит их постепенная консолидация, в результате которой частицы сближаются друг с другом. С уменьшением расстояния до 8Г ~ между частицами начинают проявляться

силы электродинамического взаимодействия, которые могут вызвать хлопьеобразование. При этом условие хлопьеобразования может быть записано в виде

Расчетные данные показывают, что хлопьеобразование с последующей консолидацией водогрунтовой смеси может происходить лишь при весьма высоких объемных концентрациях С > (0,3 - 0,5). Эти процессы наиболее вероятны в придонной области речного потока.

Осаждение в потоке мелкой взвеси, поступающей с урбанизированных территорий, является основным фактором, определяющим качественный и количественный состав внутрирусловых грунтов. Если осаждение крупных частиц исследовано достаточно детально, то вопрос об осаждении мелкой взвеси в турбулентном водном потоке требует дополнительного рассмотрения. При осаждении частиц баланс наносов над единичной площадкой дна можно записать в виде дифференциального уравнения

где -- к глубина потока, с - концентрация взвеси на верхней границе придонного слоя, IV- гидравлическая крупность.

Решение этого уравнения с учетом начального условия (г = 0, с= со), имеет вид.

Это уравнение показывает, что в прибрежных зонах с малыми глубинами накопление наносов происходит более интенсивно и ситуация в этих зонах должна учитываться при выборе технологии регулирования внутрирусловых процессов.

При разработке технологий регулирования геоэкологических процессов, основанных на гидравлических принципах, точное определение критической скорости размыва грунтов является необходимым условием. Ряд исследователей связывают предельную устойчивость русловых грунтов к размыву с определенным значением влекущей силы потока (Лелявский С., Великанов М.А., Маккавеев В.М., Юфин А.П.). Очевидно, что величина предельного касательного напряжения т0 связана с величиной сцепления грунта, однако приближенный вид этой связи (только для глинистых грунтов) был установлен Ц.Е. Мирцхулава и справедливость ее для русловых грунтов с примесями техногенного происхождения должна быть

Ыс = -сТРМ,

(12)

с/с0=е~т/к

(13)

проверена специальными экспериментами, которые выполнялись в настоящей работе.

Глава 3 посвящена экспериментальным исследованиям, по проверке и уточнению расчетно-аналитических зависимостей и расширению базы данных по физико-механическим характеристикам внутрирусловых отложений.

Исследования влияния формы и размеров частиц на скорость их осаждения выполнялись с модельными частицами различных размеров, плотности и формы (цилиндры, шар гладкий, шар шероховатый), а также с частицами биологического происхождения (зерна мака, пшена и др.). Коэффициент гидродинамического сопротивления CD определялся для каждого вида и размера частиц по скорости их осаждения, установленной экспериментально с приведением объема частицы к эквивалентному объему шара. Часть опытов выполнялась на жидкостях различной вязкости, в качестве которых использовались водно-глицериновые растворы различной концентрации. Стесненное осаждение взвеси исследовалось на водогрунтовых каолиновых смесях различной концентрации.

Сцепление мелкозернистых водонасыщенных грунтов определялось по H.A. Цытовичу методом шариковой пробы, начальное напряжение сдвига определялось на ротационном вискозиметре Воларовича, измерения начального напряжения сдвига проводились для грунтов различной водонасыщенности: от естественной и выше.

Установлено, что опытные данные по коэффициенту гидродинамического сопротивления частиц при их осаждении согласуются с предлагаемой зависимостью ( 7) при коэффициенте М = 0,11 (рис.2).

Обработкой данных разных авторов (рис. 3) установлено, что между параметрами /и Кф существует линейная зависимость:

Кф= 8(/-1) + 1 (14)

Для проверки аналитических оценок по скорости стесненного осаждения взвесей были выполнены опыты с модельными водно-грунтовыми средами, содержащими взвеси различной природы. Начальные концентрации взвесей изменялись в широком пределе от 200 до 1000 мг/л. Опытам со стесненным осаждением взвесей предшествовали методические опыты по осаждению одиночных частиц.

Рис. 2. Коэффициент сопротивления модельных несферических частиц 1 - медные шары; 2 - капроновые цилиндры; 3 - частицы неправильной формы (кварц); 4 - шар.

ж1 Д А №+ + ++ * ♦1 "2 АЗ Х4 ж 5 • 6 +7 "8 .г 9 о 10 □ 11 Д 12

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

Рис. 3. Коэффициент формы осаждающихся частиц 1,4-8- частицы неправильной формы (гранит, антрацит, галька речная); 2,9 - куб; 10 - призма; 11 - диск; 12 - цилиндр.

Л ♦ 1 ■ 2 А 3 • 4

ч \ 1.

-10 12 3

!д {Яе кф/О

Полученные результаты по существенному различию скорости стесненного и свободного осаждения частиц, превышающему ранее сделанные аналитические оценки, потребовали специальных исследований. Они выполнялись при различной концентрации, изменяющейся более, чем в пять раз. Скорость стесненного осаждения в опытах устанавливалась по толщине слоя осветленной воды в пробе за различные периоды времени.

Анализ полученных данных позволил получить аппроксимационную зависимость для скорости стесненного осаждения мелкой взвеси (рис.4)

-а =1-1200С К

(15)

где С - объемная концентрация взвеси; Щ - скорость свободного осаждения частиц.

' 4

СЛ 10"

Рис. 4. Влияние концентрации на скорость осаждения мелкой взвеси

Исследования сцепления выполнялись на пробах донного грунта р. Москвы при широком диапазоне изменения крупности зерен от 0,07 до 1,25 мм и при различной влагонасыщенности грунта. Результаты определения сцепления для верхнего слоя

водонасьпценных русловых грунтов могут быть описаны следующей зависимостью, отличающейся от зависимости Ц.Е. Мирцхулава величиной числового коэффициента.

<у — 3,5 * 10"3 ——н / мг,

С у л ?

«л/

(16)

Исследования начального напряжения сдвига водонасьпценных внутрирусовых грунтов показали, что начальное напряжение сдвига (рис.5) значительно изменяется в зависимости от влагосодержания.

Рис. 5. Начальное напряжение сдвига для илистых грунтов

Выполненные исследования вязкости водогрунтовых смесей позволили получить следующую зависимость

Мэ=м(1 -ас"У, (17)

где а= 1,6, п= 0,18, с- объемная концентрация взвеси.

При длительной консолидации внутрирусловые грунты теряют свойства

текучести и приобретают слитность. Обработкой данных СНиП П-Б 1-62 по

сцеплению водонасьпценных слитных грунтов было установлено, что для этих

* грунтов сцепление зависит от влажности на границе раскатывания и коэффициента I пористости; обобщением опытных данных получена зависимость

| 10Х/4, (18)

где IVг - влажность на границе раскатывания (отношение массы воды в образце к массе сухого грунта); еп = коэффициент пористости (отношение объема пор к | объему твердой фазы грунта).

| Полученные результаты могут быть использованы при усовершенствовании ' технологических режимов размыва и транспортирования русловых грунтов по трубопроводам

| В качестве базы экспериментальных данных для определения критических

^ скоростей размыва грунтов обладающих сцеплением, использованы опытные

! данные Ц.Е. Мирцхулава. Обработкой опытных данных установлена зависимость ) между сцеплением грунта и предельной влекущей силой.

Результаты обработки позволили получить зависимость сцеплением грунта и I предельной влекущей силой.

| °'025|> (19)

' где И~ динамическая скорость; г - - предельная влекущая сила, м/с; сгс -1 'с1Р

} сцепление грунта, н/м2; р - плотность грунта, кг/м3.

! С использованием известного соотношения между Т1.с и средней скоростью

! потока

1 V - с и

' где С - коэффициент Шези.

' получена формула для критической скорости размыва внутрирусловых грунтов,

' обладающей сцеплением

0,025С^Арё) (21)

Сопоставление полученной зависимости со значительно более сложной формулой Мирцхулава (рис.6) показывает, что они дают близкие значения критической скорости. Это позволяет рекомендовать полученную зависимость как более простую, физически обоснованную и достаточно точную для определения параметров водного потока, которые необходимо обеспечить при регулировании внутрирусловых геоэкологических процессов с использованием гидравлических технологий.

1 У ____'

// г ^^ 2

4 V Л/

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

ос10"5н/м2

Рис. 6. Сопоставление зависимости (21) с данными расчета

по зависимости Ц.Е.Мирцхулава 1 - данные расчета по Мирцхулава; 2 - данные расчета по предложенной зависимости (21)

Глава 4 посвящена описанию предложений по усовершенствованию существующих технологий по очистке речных русел на урбанизированных территориях.

Как показали исследования гранулометрического состава русловых отложений, в составе изымаемых грунтов, содержится 30-50% техногенных примесей илистых частиц и 50-70% чистого речного песка. С целью усовершенствования

землечерпательной технологии, используемой при очистке р. Москвы и снижения затрат на ее реализацию предлагается включить в технологический цикл гидроклассификаторы, которые позволят выделить из пульпы речной песок для последующего использования, например в городском строительном комплексе и в коммунальном хозяйстве, что сокращает объемы и стоимость работ. При расчете гидроклассификаторов должны быть использованы конкретные данные по гранулометрическому составу внутрирусловых грунтов, а также данные по сопротивлению частиц различной крупности, плотности и формы, полученные в настоящей работе.

Технология регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов, основанная на гидравлической промывке русла связана с затратами запасов воды и без дополнительных мероприятий не позволяет удалить отложения из вдольбереговых мелководных зон. Для промывки мелководных зон предлагается использовать плавучие струйные взмучивающие установки, что позволяв! обеспечивать наибольшую степень удаления загрязненных внутрирусловых грунтов при одновременном сокращении объемов воды.

Расчет режимов гидравлического попуска и струйного взмучивания выполняется с использованием полученных данных о гранулометрическом составе внутрирусловых грунтов, начальном напряжении сдвига и сцепления, которые определяют критическую скорость размыва, расчет которой выполняется с использованием полученной зависимости. Для определения условия транспортирования потоком внутрирусловых грунтов и назначения параметров акваторий для их осаждения могут быть использованы данные по скорости осаждения частиц различной формы, плотности и крупности.

Дополнительным мероприятием, практически исключающим негативные последствия выноса загрязнений за пределы городского участка водотока, является их аккумуляция в расширенных акваториях (для реки Москвы верхний бъеф Перервинского г/у) с последующим удалением их, например, с использованием землечерпания.

Постоянное воздействие урбанизации на водоток определяет необходимость постоянного регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов в

водотоках на городских территориях, что требует создания постоянно действующей технологической схемы регулирования этих процессов.

В качестве технологической схемы, обеспечивающей оперативное регулирование внутрирусловых процессов, предлагается технология, включающая:

струйное рыхление внутрирусловых грунтов, гидроклассификацию и перекачку водно-иловой смеси на городские очистные сооружения в периоды их технологической недогруженное™;

Элементы этой технологии могут быть рассмотрены с применением полученных расчетных зависимостей и базы данных.

(

Общие выводы.

• Установлена связь нарастания толщины и загрязненности русловых отложений с ухудшением качества речной воды, что указывает на необходимость регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов для улучшения общего экологического состояния водотоков.

• Получена зависимость для коэффициента гидродинамического сопротивления для частиц различной формы, размера и плотности, которая предлагается к использованию при разработке мероприятий по усовершенствованию технологий регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов.

• Исследовано стесненное осаждение мелких взвесей при высоких • концентрациях, получена зависимость для скорости стесненного осаждения взвесей при высоких концентрациях, которая может быть использована для прогноза формирования слоя внутрирусловых отложений.

• Установлено условие хлопьеобразования мелкой взвеси, получены данные и зависимость для определения сцепления мелкозернистых водонасыщенных внутрирусловых грунтов для использования при оптимизации рабочих режимов регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов с применением гидравлических технологий.

• Получена зависимость для критической скорости размыва связных грунтов для практического использования при расчете параметров регулирования

внутрирусловых геоэкологических процессов с использованием гидравлической промывки загрязненных речных русел.

• На основании выполненных исследований разработаны практические предложения по усовершенствованию существующих технологий регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов:

-для технологии основанной на гидравлической промывке рекомендуется использовать струйные взмучивающие устройства для улучшения промывки прибрежных зон;

-для технологии, использующей землечерпание, рекомендуется ввести в технологический цикл отделение речного песка от загрязненного ила с помощью центробежных гидроклассификаторов с последующим использованием песка в городском хозяйстве, что позволит частично покрыть издержки, связанные с очисткой русла;

- предложена технологическая схема постоянно действующей очистки речного русла на урбанизированной территории (на примере р. Москвы) с использованием струйного гидрорыхления и подачей водно-иловой смеси на городские очистные сооружения в часы их неполной загруженности.

• Установлен положительный экологический эффект регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов на городском участке реки Москвы с использованием землечерпательной технологии и гидравлической промывки русла.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Боровков B.C., Маркова И.М. Реакция русловых аккумулятивных процессов на изменения окружающей среды, связанные с урбанизацией терри юрии // Тезисы докладов на Всероссийской научной конференции (Пленарное совещание Совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов при МГУ). - Казань: Изд-во Казанского государственного университета, 1996.

2. Маркова И.М. Геоэкология и очистка загрязненных речных русел //Строительство - формирование среды жизнедеятельности: Материалы второй международной (VII традиционной) научно-практической конференции молодых

ученых, аспирантов и докторантов. Секция 2. Окружающая среда и системы жизнеобеспечения - Москва: Изд-во МГСУ, 2004.

3. Маркова И.М., Бажина Е.В.. Гидроморфометрические характеристики малых водотоков на территории г. Москвы // Проекты развития инфраструктуры города. Вып. 4. Комплексные программы и инженерные решения в области экологии городской среды. Сборник научных трудов.- Москва: Изд-во Прима-Пресс-М, 2004, С 167-169.

4. Маркова И.М., Бажина Е.В. Очистка русел малых рек г. Москвы от загрязненных донных отложений // Проекты развития инфраструктуры города. Вып. 4. Комплексные программы и инженерные решения в области экологии городской среды. Сборник научных трудов,- Москва: Изд-во Прима-Пресс-М, 2004, С 170-174.

5. Маркова И.М., Боровков B.C. Характеристики русловых отложений и геоэкология водотоков на урбанизированной территории // Строительство -формирование среды жизнедеятельности: Материалы третьей международной (VIII традиционной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов. Секция 2. Окружающая среда и системы жизнеобеспечения. - Москва: Изд-во МГСУ, 2005.

(

Лицензия ЛР № 020675 от 09.12.1997 г.

Подписано в печать 20.08.05 г. Формат 60X84 1/16 Печать офсетная И-122 Объем 1 п.л. Тир.ЮО Заказ 25

Московский государственный строительный университет . Экспресс-полиграфия МГСУ . 129337, Москва, Ярославское ш., 26.

Р15 48^

РНБ Русский фонд

2006-4 14036

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Маркова, Ирина Михайловна

Предисловие.

Условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Влияние урбанизации на внутрируеловые геоэкологические процессы в водотоках.

1.1. Геоэкологическая ситуация на водотоках в крупных городах РФ

1.2. Изменение гидрологического режима и внутриру еловых геоэкологических процессов водотоков под влиянием урбанизации.

1.3. Основные источники загрязнения речной воды и русловых отложений на урбанизированных территориях.

1 1.3.1. Поверхностный сток.

1.3.2. Промышленные стоки. р 1.3.3. Хозяйственно-бытовые стоки.

1.3.4 Подземные (грунтовые и дренаэюные) воды.

Ф 1.4. Взаимосвязь между загрязненностью донных отложений и качественными показателями речных вод.

Глава 2. Расчетно-аналитические исследования осаждения взвесей и физико-механических характеристик внутрирусловых грунтов с учетом влияния урбанизации.

2.1. Изменение механического состава и гидравлической крупности взвешенных донных наносов.

2.2. Расчетно-теоретический анализ свободного и стесненного осаждения частиц естественного и техногенного происхождения.

2.3. Исследование сил сцепления и начального напряжения сдвига в с русловых грунтах.

Задачи экспериментальных исследований ф

Глава 3. Экспериментальные исследования по проверке и уточнению расчетно-аналитических зависимостей и расширению базы данных по физико-механическим характеристикам внутрирусловых отложений.

3.1. Состав экспериментальных лабораторных и натурных исследований.

3.2. Методика экспериментальных исследований. Оценка погрешности измерений.

3.2.1. Методика экспериментальных исследований свободного и стесненного осаждения частиц.

3.2.2. Методика экспериментальных исследований по определению сил сцепления внутрирусловых грунтов.

3.2.3. Методика экспериментальных исследований по определению начального напряжения сдвига внутрирусловых грунтов. ф 3.3. Результаты экспериментальных исследований свободного и стесненного осаждения частиц.

3.4. Результаты экспериментальных исследований сцепления и начального у напряжения сдвига внутрирусловых грунтов.

3.5. Определение критической скорости размыва русловых грунтов с учетом сцепления.

Глава 4. Предложения по усовершенствованию методов регулирования # внутрирусловых геоэкологических процессов с применением различных технологий (на примере реки Москвы).

4.1. Предложения по усовершенствованию землечерпательной технологии.

4.2. Предложения по усовершенствованию очистки русла водотока методом гидравлической промывки.

4.3. Технология регулирования внутрирусловых процессов с применением средств гидромеханизации и свободных мощностей городских очистных сооружений.

4.4. Экологическая эффективность регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Внутрирусловые геоэкологические процессы в водотоках на урбанизированных территориях"

Целью работы является снижение отрицательных экологических последствий, вызванных влиянием урбанизации на водотоки путем усовершенствования технологий регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов.

Работа выполнена в Московском государственном строительном университете на кафедре управления природно-техногенной средой. Экспериментальные исследования проводились на стендах отраслевой научно-исследовательской лаборатории охраны естественной водной среды кафедры гидравлики МГСУ.

Ведущая организация - ГУП «Мосинжпроект. - Институт по изысканиям и проектированию инженерных сооружений», который выполнял изыскательские и проектные работы по очистке и регулированию русла р.Москвы в пределах города.

Результаты, исследований, содержащиеся в диссертации, докладывались на: 48 юбилейной научно - технической конференции, посвященной 75-летию МИСИ - МГСУ, по итогам НИР за 1991 - 1995 годы в области промышленного, гражданского и гидротехнического строительства. - Москва, 1996 г.; Второй международной (VII традиционной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов. - Москва, 2004 г.; Третьей международной (VIII традиционной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов. — Москва, 2005 г.

Представленные в диссертационной работе материалы обсуждались на кафедре управления природно-техногенной средой и опубликованы в печати [13, 79,80, 81, 82].

Диссертация состоит из предисловия, условных обозначений, введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Основной текст диссертации изложен на 149 страницах машинописного текста, включая 45 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 154 наименований.

Научная новизна диссертационной работы определяется следующими результатами:

- установлена взаимосвязь между ухудшением качественных и количественных показателей экологического состояния водотоков и внутрирусловыми процессами аккумуляции взвесей и примесей техногенного происхождения в речных руслах на урбанизированных территориях, научно обоснована необходимость регулирования внутрирусловых процессов при разработке инженерных мероприятий по улучшению экологического состояния водотоков;

- в целях улучшения экологической ситуации на водных объектах в пределах урбанизированных территорий обоснованы предложения по модернизации существующих технологий регулирования внутрирусловых процессов, предложена новая технология, предполагающая использование струйных взмучивающих устройств и свободных мощностей городских очистных сооружений для переработки загрязненных илов, изымаемых из водотоков при регулировании внутрирусловых процессов.

При подготовке диссертации были учтены замечания профессора кафедры использования водной энергии, доктора технических наук В.В. Волшаника, доцента кафедры управления природно-техногенной средой, кандидата технических наук A.JI. Зуйкова, заведующего кафедрой инженерной геологии и геоэкологии, профессора, доктора технических наук А.Д. Потапова.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ число Рейнольдса для потока

Число Рейнольдса для осаждающейся частицы объемная концентрация взвеси коэффициент гидродинамического сопротивления частицы диаметр частиц грунта безразмерный параметр формы ускорение свободного падения глубина потока коэффициент формы расход воды удельный расход среднегодовой расход водотока 95% -ной обеспеченности гидравлический радиус динамическая скорость максимальная осредненная скорость средняя скорость потока критическая скорость потока гидравлическая крупность частиц при свободном и стесненном осаждении динамическая вязкость эффективная динамическая вязкость плотность воды, плотность частиц статическая прочность грунта на растяжение и сдвиг начальное напряжение сдвига кинематическая вязкость эффективная кинематическая вязкость площадь живого сечения

ВВЕДЕНИЕ

Внутрирусловые геоэкологические процессы на урбанизированных территориях - это комплекс изменений геологии и морфометрии речного русла под воздействием естественных, техногенных и антропогенных факторов, оказывающих существенное воздействие и формирующее экологическое состояние водотока в пределах урбанизированных территорий.

Исторически развитие цивилизации сопряжено с образованием центров урбанизации на крупных реках, что изначально было связано с развитием путей сообщения и решением транспортных вопросов, а в более поздний период - с необходимостью коммунального и промышленного водоснабжения городов и сложившихся мегаполисов [22, 142].

Стремительное развитие и расширение урбанизированных территорий оказывает разнообразное, как правило, отрицательное влияние на водный сток, динамику речного потока, русловые процессы и экологическое состояние водотоков [21,24,49,135].

Развитие урбанизации приводит к резкому изменению водного режима рек: все большая часть водного стока изымается на хозяйственные и бытовые нужды; с целью гарантированного водообеспечения для годовых и многолетних интервалов времени речной сток регулируется, вследствие чего срезаются пики весенних половодий и резко снижается экологическая саморегуляция, самопромывка русел от накапливающихся загрязнений. Отобранная для хозяйственного использования часть водного стока возвращается в реки в виде сбросных вод различной загрязненности. Поверхностные сточные воды с производственных территорий, жилых массивов и дорог чрезвычайно сильно загрязненные и в значительных объемах, не подвергающиеся очистке вместе со сбросными водами, поставляют в водотоки химические примеси в виде растворов и взвешенные частицы различной крупности с различными физикомеханическими свойствами, связанными с их искусственным происхождением. Попадание различных примесей и искусственных взвесей в русловые грунты изменяет их физико-механические свойства, повышает их связность, затрудняет или вовсе исключает их размыв в периоды половодий [7,63,74,82]. Таким образом, отбор воды, отведение сбросных сточных вод, изменение физико-механических свойств донных грунтов являются причинами прогрессирующего заиления и загрязнения речных русел на урбанизированных территориях. Очевидно, что объем загрязненных донных отложений, накапливающихся в речных руслах, будет зависеть как от поступления с урбанизированных территорий, так и от гидрологических, морфометрических и гидравлических показателей водного стока, русла и речного потока [13,26,27,81,86,89,152].

Проблема очистки загрязненных русел рек становится все более актуальной по следующим основным причинам:

1. Нарастающие темпы урбанизации приводят к тому, что все возрастающая часть населения будет жить в городах и населенных пунктах городского типа. Эти тенденции определяют прогрессирующее загрязнение речных русел в ближайшей перспективе с одной стороны и повышение санитарно-экологических требований к состоянию водных объектов - с другой стороны [105, 110].

2. Долговременное хозяйственное использование водотоков в городах в качестве приемников сбросных и сточных вод, значительная доля которых недостаточно очищена, привело к аккумуляции в речных руслах огромных количеств отложений сильно загрязненных токсичными веществами. Диффузия этих веществ либо их производных из донных отложений в речную воду вызывает вторичное загрязнение речной воды, нарушает сложившиеся водные экосистемы, вызывают генетические изменения гидробионтов и зачастую способствует эвтрофикации и заболачиванию, в особенности при слабой проточности [20, 90, 134].

3. Осуществление различных экологических программ и инженерных мероприятий, предусматривающих очистку сбросных и сточных вод поступающих в водотоки, требует осуществления, в качестве завершающего мероприятия, очистки загрязненных речных русел, так как без осуществления очистки до нормативных показателей качество воды не может быть достигнуто из-за ее вторичного загрязнения при контакте с загрязненными отложениями [79, 103, 107].

Загрязнение речных русел, накопление в них вредных отложений, истощение и деградация водотоков происходит не только на урбанизированных территориях, но и за пределами, как самих центров урбанизации, так и зон их влияния. В этих случаях загрязнение и заиление водотоков происходит вследствие резких и неблагоприятных хозяйственных изменений на водосбросных площадях: вырубки лесов и кустарников, распашки береговых и овражных склонов, нарушения технологии сельскохозяйственного производства, в том числе внесение пестицидов и удобрений. Резко усиливаются процессы эрозии почв, продукты которой выносятся в речную сеть, вызывая ее необратимые отрицательные изменения. Таким образом, проблема очистки загрязненных и заиленных речных русел это не только проблема урбанизированных территорий. Это общая проблема нарушения сложившегося равновесия природных систем под воздействием техногенных и антропогенных факторов [1,2, 44, 101, 119, 127].

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Маркова, Ирина Михайловна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Установлена связь между нарастанием толщины, загрязненностью русловых отложений и ухудшением качества речной воды, что указывает на необходимость регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов для улучшения общего экологического состояния водотоков.

Получена зависимость для коэффициента гидродинамического сопротивления при осаждении частиц различной формы, размера и плотности для использования при разработке мероприятий по усовершенствованию технологий регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов.

Исследовано стесненное осаждение мелких взвесей при высоких концентрациях, получена зависимость для скорости стесненного осаждения взвесей при высоких концентрациях для прогноза формирования слоя внутрирусловых отложений. Установлено условие хлопьеобразования мелкой взвеси, получены данные и зависимость для определения сцепления мелкозернистых водонасыщенных внутрирусловых грунтов для использования при оптимизации рабочих режимов регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов с применением гидравлических технологий.

Получена зависимость для критической скорости размыва связных грунтов для практического использования при расчете параметров регулирования внутрирусловых геоэкологических процессов с использованием гидравлических технологий.

На. основании выполненных исследований разработаны практические предложения по усовершенствованию существующих технологий:

- для технологии основанной на гидравлической промывке рекомендуется использовать струйные взмучивающие устройства для улучшения промывки прибрежных зон;

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Маркова, Ирина Михайловна, Москва

1. «Об охране окружающей среды». Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ. Собрание законодательства РФ, 2002, № 2, ст. 133.2. «Экологическая доктрина Российской Федерации». М., 2002.

2. Алтунин B.C. Контроль качества воды: Справочник / Алтунин B.C., Белавцева Т.М. — М., 1993. 367 с.

3. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1982.

4. Бабков В.Ф. и др. Основы грунтоведения и механики грунтов. Изд-во «Высшая школа», М., 1964.

5. Барышников Н.Б. Морфология, гидрология и гидравлика пойм.-JI.: Гидрометеоиздат, 1984.-280с.

6. Бертокс П., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений. М.: Мир, 1980.-606 с.

7. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1995.528 с.

8. Боровков B.C. Природа сил сцепления в водонасыщенных грунтах,-Сборник трудов МИСИ, 1987, с 33 40.

9. Боровков B.C. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-285 с.

10. Боровков B.C., Майрановский Ф.Г., Крашенинникова Т.Д., Халабаева Т.Н. Физико-механические свойства связных грунтов и их размыв. Сб. трудов МИСИ № 124 «Вопросы гидравлики», М., 1974.

11. Боровков B.C., Майрановский Ф.Г., Халабаева Т.Н. Исследование параметров речного потока и деформаций русла в паводок. Водные ресурсы, 1984, № 6, с. 174 - 182.

12. Векслер А.Б., Доненберг В.М. Переформирование русла в нижних бъефах крупных гидроэлектростанций. М.: Энергоатомиздат, 1983. -216с.

13. Великанов М.А. Динамика русловых потоков, т.1. — М.: Гостехиздат, 1954.-323 с.

14. Великанов М.А. Русловой процесс. Гос. изд-во физико-математической литературы. М., 1958.-395 с.

15. Войнич-Сяноженцкий Т.Г. О расходе взвешенных наносов, транспортируемых равномерным русловым потоком. -Гидроэнергетическое строительство в горных условиях, 1977, вып.4 (59), с 63 77.

16. Войнович П.А., Дементьев М.А. Об уравнении размыва. Изв. ВНИИГ, 1932, т.6.

17. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1964.

18. Временная инструкция по проектированию сооружений для очистки поверхностных сточных вод СН496-77. —М.: Стройиздат, 1978. 40 с.

19. Гаврилов В.П., Гаврилова И.В. Охрана водоемов. Состав, методы и схемы очистки вод.: Учеб. пособие. Нижний Новгород, 1995. 111 с.

20. Геоэкология урбанизированных территорий. Сб. тр. Центра Практической Геоэкологии // Под ред. В.В.Панькова, С.М.Орлова М.: ЦПГ, 1996.-108с.

21. Гидрохимия. Основные понятия, термины и определения: ГОСТ 17403-72. М.: Госкомстандарт СМ СССР, 1972.- 6 с.

22. Голубев Г.Н. Геоэкология.-М. 1999.

23. Гончаров В.Н. Движение наносов. M.-JL: ОНТИ, Гл. ред строит. Литры, 1938.

24. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды г.Москвы в 1992г", М., ЭССОД993.

25. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995, 1996 гг. //Экоис-информ, М., 1996. № 5.451 с.

26. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-211 с.

27. Гришанин К.В. Теория руслового процесса. М.: Транспорт, 1972. -215 с.

28. Гришанин К.В. Устойчивость русел и каналов. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 143 с.

29. Гришин М.М. Гидротехнические сооружения. Ч. 2. М.: Высшая школа, 1979. -335 с.

30. Гришин Н.Н. Механика придонных наносов.-М.: Наука, 1982.-160 с.

31. Дебольский В.К., Анцыферов С.М. К вопросу о начальной стадии деформации песчаного дна. Труды МИИТ, 1968, вып. 288.

32. Дегтярев В.В. Проектирование и эксплуатация выправительных сооружений на внутренних водных путях.-М.: Транспорт, 1981.

33. Дементьев М.А. Транспорт одиночного твердого тела неоднородным потоком жидкости.- Изв. ВНИИГ, 1955, № 54, G. 3 26.

34. Дерягин Б.В. Адгезия твердых тел.- М.: Наука, 1973.

35. Дерягин Б.В. Поверхностные явления и свойства грунтов и глин. -М.: Изд-во АН СССР, ОТН № 16,1956.

36. Дерягин Б.В. Учение о свойствах тонких слоев воды в приложении к объяснению свойств глинистых пород. Тр. совещания по инженерным -геологическим свойствам горных пород и методов их изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1956.

37. Дерягин Б.В., Духин С.С., Рулев Н.Н. Кинетическая теория флотации малых частиц // Успехи химии. 1982. Т. 51. Вып. 1. 92-118.

38. Дерягин Б.В., Духин С.С., Рулев Н.Н. Микрофлотация: Водоочистка, обогащение. М.: Химия, 1986. 112 с.

39. Дерягин Б.В., Чураев Н.В. Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. 394 с.

40. Дикаревский B.C., Курганов A.M., Нечаев А.П., Алексеев М.И. Отведение и очистка поверхностных сточных вод. JI.: Стройиздат, 1990.224 с.

41. Дмитриев А.Ф. Гидравлический коэффициент сопротивления заросших русел. В кн. Гидравлика и гидротехника, 1974, № 18.

42. Доброумов Б.М., Устюжанин Б.С. Преобразование водных ресурсов и режима рек центра ETC.- JI.: Гидрометеоиздат, 1980. 220 с.

43. Драчев С.М. Борьба с загрязнениями рек озер и водохранилищ промышленными и бытовыми стоками. М.; JL: Наука, 1964.-276 с.

44. Евилевич А.З. Расчет и проектирование илопроводов. М.: Изд-во МКХ РСФСР, 1962. - 114 с.

45. Замарин Е.А. Транспортирующая способность открытых потоков.-М.: Строийиздат, 1948.- 77 с.

46. Знаменская Н.С. Донные наносы и русловые процессы. — JL: Гидрометеоиздат, 1976.-190 с.

47. Знаменская Н.С. Системная методология как основа изучения руслового процесса.- В кн.: Динамика и термика рек и водохранилищ. М., 1984, с. 92-95.

48. Зонтаг Г., Штренге К. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем / Пер. с нем. JI.: Химия, 1973. 152 с.

49. Ибад-Заде Ю.А. Движение наносов в открытых руслах.-М.:Стройиздат, 1974.-345 с.

50. Ибад-Заде Ю.А., Нуриев Ч.Г. Расчет отстойников. М.: Стройиздат, 1972.-168 с.

51. Исследование условий промыва русла р. Москвы от загрязнений, отлагающихся в пределах города. Отчет по научно-исследовательской работе МИСИ им. В.В. Куйбышева, М. 1969.

52. Калинин Г.П. Проблемы глобальной гидрологии.- Д.: Гидрометеиздат, 1968.-376 с.

53. Каплин В.Т., Семенченко Л.В., Иванов Е.Г. Распад фенольной смеси в природной воде (моделирование). Гидротехнические материалы, 1968, т. 46.

54. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока.- Л.: Гидрометеоиздат, 1970.

55. Караушев А.В. Проблемы динамики естественных водных потоков.-Л.: Гидрометеоиздат, 1960.-391 с.

56. Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология. Учебник для техникумов. 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Госстроиздат, 1983.- 168 с.

57. Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. Из-во АН СССР. М., 1958.

58. Киселев П.Г. Основы механики жидкости.-М.: Энергия, 1980.- 360 с.

59. Клавен А.Б., Коковин В.Н. Некоторые результаты исследования свойств руслового потока на границе раздела «поток дно» и в толще донных отложений. - Труды ГГИ, 1987, вып. 307.

60. Кнороз B.C. Неразмывающая скорость для несвязных грунтов и факторы ее определяющие. Изв.ВНИИГ, 1958, т.59, с. 62 - 81.

61. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса.- Л.: Гидрометеоиздат, 1982.- 270 с.

62. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Теория и методы расчета русловых процессов.- В кн.: Труды IV Всесоюзного гидрологического съезда, т. 1 .Л., 1975.

63. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике.-М.: Наука, 1977.

64. Куприянов В.В. Гидрологические аспекты урбанизации.-Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-184 с.

65. Курганов A.M. Таблицы параметров предельной интенсивности дождя для определения расходов в системах водоотведения. Справочное пособие. М.: Стройиздат, 1984.-111 с.

66. Лапшенков B.C. Прогнозирование русловых деформаций в бъефах речных гидроузлов.- Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-240 с.

67. Лебедев А.Ф. Почвенные и грунтовые воды,- М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1936.

68. Левин Б.М. и др. Исследования процессов осаждения мелкодисперсных суспензий в условиях малых концентраций. Сб. тр. МИИТ. М., 1963, № 176.

69. Лейс К.Е. Двумерные коэффициенты вязкости.- Труды 2-го Токийского симпозиума по численным методам прогноза погоды.-Л.: Гидрометеоиздат, 1977.

70. Лелявский С. Введение в речную гидравлику.- Л.: Гидрометеоиздат, 1961.-228 с.

71. Лосев К.С., Горшков В.Г. и др. Проблемы экологии России.-М., 1993.

72. Лудов В.А. Исследования мелких зарастающих русел с помощью мобильного гидравлического лотка/МИСИ им. В.В. Куйбышева.- М., 1980.- 28 с. Библ.: 23-24. - Деп. в ВНИИС № 1910.

73. Лященко П.В. Гравитационные методы обогащения.-М-Л.: Гостоптехиздат, 1940-360с.

74. Маккавеев В.М. К динамике твердого и жидкого стока свободных потоков при прямолинейных и извилистых руслах.- В кн.: Труды НИИ по гидрологии, географии и экономике. Л., 1938.

75. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы.- М.: Изд-во МГУ, 1986.- 263с.

76. Малкин В.П., Сибилев А.П., Кузин В.И., Резников Г.Я. Мониторинг поверхностных вод и технологические аспекты очистки промстоков. М., 2001. 170 с.

77. Окружающая среда и системы жизнеобеспечения. Москва: Изд-во МГСУ, 2005.

78. Методические рекомендации по учету влияния хозяйственной деятельности на сток малых рек при гидрологических расчетах для водохозяйственного проектирования. — Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 168 с.

79. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русел и методика оценки их устойчивости. -М.: Колос, 1967.- 177с.

80. Мирцхулава Ц.Е. Основы физики и механики эрозии русел. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 303 с.

81. Михайлов В.Н., Рогов М.М., Чистяков А.А. Речные дельты.- Л.: Гидрометеоиздат, 1986.-279 с.

82. Михайлов И.Е. Распределение частиц, осевших на дне отстойника. Материалы международной научн.-практ. конф. «Строительство в XXI веке. Проблемы и перспективы». М.: МГСУ, 2002. с. 221-227.

83. Михайлова Н.А. Перенос твердых частиц турбулентными потоками воды,- Л.: Гидрометеоиздат, 1966.-232 с.

84. Мишуев А.В., Боровков B.C. Современные проблемы гидродинамики в решении задач охраны водной среды.- В кн.: Материалы межведомственной конференции «Научные исследования в области строительства, организации учебного процесса». М., 1987, с. 120 -131.

85. Молоков М.В., Шифрин В.Н. Очистка поверхностного стока с территорий городов и промышленных площадок.-М.: Стройиздат, 1977. 103 с.

86. Мухамедов A.M., Бочарин А.В., Мухамедов Я.М. К вопросу осаждения наносов в донном потоке. Вопросы гидротехники, 1965, вып. 24.

87. Накалов П.Р. Снижение загрязнения поверхностных вод от ливневого и талого стока с территории промышленных предприятий московского региона. Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1999. 23 с.

88. Нгуен Тай. Исследование гидравлических сопротивлений в заросших руслах.- Труды МИСИ. 1972, № 89, с. 65 71.

89. Нечаев А.П. Поверхностный сток: проблемы и пути их решения // Водоснабжение и санитарная техника, 1982, № 6.-с. 2-4.

90. Нечаев А.П., Мясникова Е.В., Максимов А.В., Кочарян А.Г. Формирование качества воды в поверхностных водных объектах, испытывающих антропогенное воздействие. «Мелиорация и водное хозяйство», 1998, № 3. 9-10.

91. Оценка изменения состояния р.Москвы по результатам регулирования весеннего половодья 1998г. Отчет института «МосводоканалНИИпроект», М., 1998 г.

92. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении / A.M. Когановский, Н.А. Клименко, Т.М. Левченко и др. — М.: Химия, 1983. 288 с.

93. Очистка природных и сточных вод. Тезисы докладов Всесоюзного научно технического совещания. 9-13 окт. 1989. М.: ВНИИВодгео, 1989.-226 с.

94. Очистка производственных сточных вод / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков и др. — М.: Стройиздат, 1979. 320 с.

95. Очистка русла р.Москвы от загрязнений в пределах г. Москвы. Отчет института «Гипроречтранс», М., 1978.

96. Пак С.П. Совершенствование методов инженерно-экологической защиты систем водоснабжения от биотического загрязнения (на примере моллюска дрейссены). Дис.канд. техн. наук, М., 2003.

97. Пак С.П., Фомин А.А., Байков В.Н. Осаждение твердых частиц в покоящейся жидкости. В кн. «Межвузовский сборник научных трудовпо гидротехническому и специальному строительству. МГСУ, СПб ГТУ». М.: МГСУ, 2002. с. 48 -55.

98. Положение о водоохранных зонах от 17 марта 1989г. (Постановление № 91).

99. Попов И.В. Загадки речного русла.- Л.:Гидрометеоиздат, 1977.-166 с.

100. Потапов А.Д. Экология: Учеб. для строит, спец. вузов.- М.: Высшая школа, 2000.-446.: ил.

101. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Москва, 1975 (Минводхоз СССР, Минздрав СССР, Минрыбхоз СССР).

102. Реввель П., Реввель Ч. Среда нашего обитания. Загрязнение воды и воздуха: Кн. 2. М.: Мир, 1995.-296 с.

103. Реймерс Н.Ф. Экология: Теория, законы, правила, принципы и гипотезы. М.: Россия молодая, 1994.- 356 с.

104. Рекомендации по проектированию очистки русел рек от загрязненных донных отложений.- Свердловск: Изд-во УралНИИВХ, 1986.-71 с.

105. Родзиллер И.Д. Прогноз качества воды водоемов-приемников сточных вод.- М.: Стройиздат. 1984.- 262 с.

106. Романовский В.В. Изучение скорости осаждения крупных наносов. Труды ГГИ, вып. 132. JL: Гидрометеоиздат, 1966.

107. Россинский К.В., Кузьмин И.А. Закономерности формирования речных русел.- В кн.: Русловые процессы. М., 1958, с. 5-14.

108. Россинский К.И., Дебольский В.К. Речные наносы. М.: Наука, 1980.-214.

109. Рощупкин Д.В. Влияние ориентации разноокатанных частиц несвязных грунтов на величину размывающей их скорости.- Изв. Вузов (Строительство и архитектура), 1976, № 4, с. 117 121.

110. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод донных отложений. JL: Гидрометеоиздат, 1983. -240 с.

111. Рябышев М.Г. Гидрологическая характеристика р.Москвы, регулирование стока в ее бассейне и водохозяйственное использование. В кн.: Процессы загрязнения и самоочищения р. Москвы. М., 1972, с. 3-23.

112. Самоочищение и биоиндикация загрязненных вод: Сб. трудов. М.: Наука, 1980.-278 с.

113. Сборник «Итоги науки и техники», сер. Гидрология суши, т.5. Морфология и динамика руслового рельефа.-М.: ВИНИТИ. 1985.- 160 с.

114. Сборник «Процессы загрязнения и самоочищения реки Москвы». -М.: Стройиздат, 1972.- 155 с.

115. Сводный отчет о канализациях (отдельных канализационных сетях) по Российской Федерации за 1991 год. Госкомитет РФ, индекс 06464011, М., 1992.-132 с.

116. Сидорчук А.Ю. Структура рельефа речного русла.- Вестник Московского университета, 1984, № 2, с 17 23.

117. Сметанин В.И. Восстановление и очистка водных объектов.- М.: КолосС, 2003.- 157 с.

118. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления.- М.: Колос, 2000.-176.

119. СНИП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. М. 2001.

120. Снищенко Б.Ф. Русловой процесс на урбанизированных участках рек.- В кн.: Гидрологические аспекты урбанизации. М., 1978, с. 51-60.

121. Студеничников Б.И. Размывающая способность потока и методы русловых расчетов.-М.: Госстройиздат, 1964.-184 с.

122. Тернер Дж. Эффект плавучести в жидкостях.- М.: Мир, 1977.- 429 с.

123. Указания по расчету стока наносов.-Л.: Гидрометеоиздат, 1975.- 26 с.

124. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности. -М.: Стройиздат, 1978.- 590 с.

125. Уолкер Дж. Почему слипаются влажные частицы песка и глины? Scientific American. Издание на русском языке. В мире науки. М.: Мир, 1983, № 1 с. 96-101.

126. Фрид И.С. Загрязнения подземных вод.- М.:Недра, 1981.-304 с.

127. Цветкова Л.И., Карамзинов Ф.В., Усанов Б.П. Нормативное обеспечение экологической безопасности водных систем Санкт-Петербурга // Вестник межпарламентской ассамблеи / МПА. СПб., 1995.- с.145-148.

128. Цветкова Л.И., Копина Г.Н. Актуальные проблемы охраны водных ресурсов. Антропогенное эвтрофирование водоемов: Учеб. пособие для ФПК /ЛИСИ. Л., 1984.- 20 с.

129. Цытович Н.А. Механика грунтов.- Высшая школа, 1979.- 272 с.

130. Шамов Г.И. Речные наносы. Л.: Гидрометеоиздат, 1954.

131. Шикломанов И А. Антропогенные изменения водности рек.- Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-300 с.

132. Штеренлихт Д.В. Взаимодействие набегающего потока в трубопроводах на переходах через водные преграды. Автореф. дис. . докт. техн. наук, М., 1970.

133. Юфин А.П. Гидромеханизация: Учеб. для вузов.-М.: Стройиздат, 1965,- 496 с.

134. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Уч. для вузов:-М.:АСВ, 2002.-704 с.

135. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии.- М.: Издательский центр «Академия», 2003. 352 с.

136. Abbot J.E., Francis J.R.D. Saltation and suspension trajectories of solid grains in water stream.-Phil. Trans. Of the Roy. Soc. London Febr., 1977, p. 225 254.

137. Bogardy J. Sediment transport in alluvial streams. Budapest, Akad-kiado, 1978. - 823 pp.

138. Graf W.H. Hydraulics of sediment transport. New York, McGraw -Hill Book Co. 1971.

139. Hooke J.M. Magnitude and distribution of rates of river bank erosion.-Earth Surf. Process and Landform, 1980, 5, n.2, pp. 143 157.

140. Ippen A.T., Verma R.P. The motion of discrete particles along the bed of a turbulent stream.- Proc. Minnesota Int. Hydr. Convention Minneapolis, 1953.

141. Jobson H.E., Sayre W.W. An experimental investigation of the vertical mass transfer of suspended sediment. Proc. of XIII Congress IAHR, vol. 2, 1969.-p. 111-120.

142. Karahan E. and Yallin M.S. Inseption of sediment transport.- J. Hydr. Div. Proc. ASCE, HY 11, No. 1979, pp. 1433 14443.

143. Li R.M., Shen H.W. Solid particles settlement in open channel flow. Journal Hyd. Div. Proc. ASCE, 1975, vol. 101, № 7, pp. 917-931.

144. Mutlu Sumer В., Deigaard Rolf. Experimental investigation of motion of suspended heavy particles and the bursting process.- Inst. Of hydrodinamics and hydraulic engineering. Techn. Univ. of Denmark, Ser pap. N. 23, November 1979.

145. Sharma H.D., Varshney D.V. Bed form friction in alluvial channels. Irrigation and power, 1974, vol. 31, N 4, p. 425 435.

146. Simons D, Miller K. Sediment discharge in irrigation canals. Colorado State University. Fort Collins. Colorado, 1962.

147. Somns D.S., Senturk F. Sediment transports technology. Water Research Publ. Fort Collins USA 80522 USA 1977, p. 807.

Информация о работе

Маркова, Ирина Михайловна
кандидата технических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.36

Диссертация

Внутрирусловые геоэкологические процессы в водотоках на урбанизированных территориях - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы