В число исходных положений (критериев) проектирования фильтрующей разделительной дамбы входит весьма важный критерий - эрозионная устойчивость грунтов ее основания, нарушение которой в виде контактного размыва (эрозии) фильтрационным потоком в крупнообломочном материале приведет к просадочным деформациям тела дамбы.
Согласно материалам инженерно-геологических изысканий в основании реконструируемой разделительной дамбы залегают пылеватые пески средней плотности сложения, в которых содержится не менее 5% частиц крупнее 0,7 мм, что в значительной мере повышает устойчивость этих грунтов при эрозионном воздействии фильтрационного потока вследствие формирования в процессе размыва “отмостки” из частиц, не смываемых потоком.
Эрозионную устойчивость песчаных и глинистых грунтов в подобных случаях рекомендуется оценивать по критериальным зависимостям, приведенным в [7, 8], согласно которым “размывающий” градиент напора ip в крупнозернистом коллекторе (при диаметре норовых каналов D0 > 0,2 см) и песчаном основании
где d - расчетный диаметр частиц, из которых сформирована “отмостка”.
Полагая, что поверхность “отмостки” достаточно быстро выстилается самыми крупными, содержащимися в грунте частицами диаметром d = 2,5 мм, по формуле (7) находим “размывающий” градиент напора ip = 0,03, оказавшийся ниже прогнозируемого среднего градиента в фильтрующем слое дамбы при пропуске через него суммарного расхода Q = 150 м3/с.
“Размывающие” градиенты для варианта глинистого основания оказываются еще меньше, порядка 0,004 - 0,006. Следовательно, чтобы устранить опасность эрозии основания фильтрующей дамбы, его во всех случаях необходимо защитить неразмываемой прослойкой (толщиной не более 25 см) из разнозернистого песчано-гравийного грунта (например, такого, как русловый аллювий р. Печоры) либо сделать подложку из геосинтетики.
Оценка влияния биологического фактора (наличия в водоеме фитопланктона) на работоспособность селективно-фильтрационного водоприемника.
Борьба с “цветением” воды в водоемах-охладителях, также как и в водоемах других типов, в значительной мере сводится к борьбе с сине-зелеными водорослями, “цветение” которых является результатом накопления теплового и органического загрязнения и приводит к вторичному органическому загрязнению.
Для развития сине-зеленых водорослей важно не столько количество веществ, сколько соотношение азота и фосфора в воде. Они получают преимущество (при прочих равных условиях) при соотношении N/P < 25, т.е. численность водорослей снижается при увеличении отношения азота и фосфора.
Массового развития сине-зеленые водоросли достигают при температурах воды от 18 до 34°С. Они хорошо развиваются при низком кислородном насыщении, а при насыщении 80 - 90% и выше размножение их резко замедляется. Поэтому одним их методов ограничения и подавления роста водорослей является искусственная аэрация воды.
Для водоема-охладителя Печорской ГРЭС характерны низкое содержание в нем биогенных элементов и органических веществ, а также отсутствие иловых отложений на дне, богатых органикой и биогенами.
Из других факторов, препятствующих ежегодному возрастанию интенсивности развития сине- зеленых водорослей (при отсутствии рыбоводческого хозяйства в водоеме), можно отметить малую длину светового дня, а также низкие среднегодовые температуры. Кроме того, массовая гибель водорослей наблюдается во время ветрового волнения в водоеме, что характерно для водоема ПГРЭС, в котором развитие сине-зеленых водорослей сдерживается благодаря низкой концентрации минерального фосфора в воде, содержащегося только “в следах”.
Основным фактором, благоприятствовавшим развитию сине-зеленых водорослей в водоеме-охладителе ПГРЭС в последние годы, являлось его обогащение биогенными элементами (в первую очередь, аммонийным азотом) в результате садкового рыборазведения. Следует в связи с этим заметить, что аммонийная форма азота стимулирует развитие водорослей в несколько раз эффективнее нитратного азота.
Способствует развитию водорослей также наличие мелководий в дальнем от ГРЭС восточном участке водоема-охладителя и недостаточный водообмен при существующей в настоящее время схеме охлаждения сбросных вод, при которой протяженность их циркуляции составляет всего около 1 км. Только на этом участке обтекания потоком сбросных вод струенаправляющей дамбы наиболее интенсивны процессы самоочищения водоема, остальная часть которого является источником вторичного органического загрязнения, когда погодные условия благоприятствуют вегетации сине- зеленых водорослей. Таким образом, основной рекомендацией специалистов - гидробиологов по борьбе с вторичным органическим загрязнением водохранилища ПГРЭС и со ответственно увеличением его самоочищающейся способности является удлинение струенаправляющей дамбы.
Наиболее интенсивное развитие сине-зеленых водорослей отмечалось в водоеме ПГРЭС с 1989 по 1992 г., когда их биомасса в местах наибольшего скопления достигала 20 г/м3. Однако биомасса водорослей в среднем оставалась относительно невысокой - около 3 г/м3, причем мелкоклеточные разновидности водорослей в основном концентрируются в верхних слоях водоема, образуя в штилевую погоду зеленую пленку на его поверхности.
Из рассмотрения материалов гидробиологических исследований, выполнявшихся ГОСНИОРХ в 1992 - 1993 гг. на водохранилище ПГРЭС, следует, что вегетация фитопланктона (сине-зеленых, нитчатых зеленых и диатомовых водорослей) происходит лишь в верхних слоях водоема, при достаточном их освещении и нагреве до температуры 18 - 22°С.
Рис. 5. Предлагаемый вариант компоновки водозаборных сооружений со струенаправляющей дамбой фильтрационноселективного типа в системе охлаждения воды Печорской ГРЭС:
1 - водосброс теплой воды; 2 - струераспределительная дамба; 3 - струенаправляющая дамба фильтрационно-селективного типа; 4,5 - струераспределительная дамба и глубинный трубчатый водоприемник по первоначально разработанному ВНИИГ варианту системы; 6 - ограждающая дамба; 7 - подводящий канал; 8 - отводящий канал; 9 - затопленный водохранилищем карьер грунтовых материалов
В придонных слоях водоема-охладителя ПГРЭС фитопланктона нет, и поэтому отсутствует опасность кольматирования фитопланктоном нижней фильтрующей зоны каменно-набросной струенаправляющей дамбы. Вместе с тем, ее верхняя слабопроницаемая зона будет задерживать фитопланктон, который в этом случае не попадет в подводящий канат.
В долговременной перспективе также необходимо учитывать благоприятный эксплуатационный фактор - бактериальную деструкцию накапливающейся на верховом откосе дамбы мертвой органики, что, в конечном счете, уменьшает риск биокольматажа фильтрационного водоприемника. И, вместе с тем, практически удастся предотвратить засорение фитопланктоном сеток на центральной насосной станции.
