Эколого-социальные проблемы при устройстве хранилища химотходов коксохимического производства в г. Череповец

Размещено на http://www.allbest.ru/

3



Содержание

Введение

1. Теоретические основы устойчивого развития при устройстве хранилища химотходов

1.1 Переход России к устойчивому развитию

1.2 Проблемы устойчивого развития при обращения с химотходами

1.3 Состав отходов и срок эксплуатации хранилищ

1.4 Конструктивные элементы и система сооружений хранилища

2. Материалы и методы исследований

2.1 Объекты исследований

2.2 Методы исследований

3. Геоэкологическая характеристика района и площадки для размещения объекта проектирования

3.1 Природно-климатические условия

3.2 Рельеф участка и гидрологический режим реки Кошта

3.3 Геология и гидрогеология

3.4 Антропогенная нагрузка

3.5 Медико-социальные аспекты устойчивого развития г.Череповец

4. Комплексная методика строительства хранилища химотходов коксохимического производства

4.1 Характеристика условий строительства и продолжительность строительства

4.2 Безопасность жизнедеятельности и экологичность

5. Обсуждение полученных результатов

Выводы и рекомендации

Список используемых источников



Введение

хранилище химотходы устойчивый развитие

Практически все промышленные предприятия г. Череповца и особенно наиболее крупные из них - ОАО «Северсталь», ОАО «Аммофос» и другие - являются источниками образования многотоннажных отходов производства. Наибольшей проблемой служит то, что в металлургическом производстве, в частности в черной металлургии, при технологических мероприятиях образуется огромное количество твердых отходов. Твердыми промышленными отходами принято считать остатки материалов, сырья, утратившие полностью или частично свои потребительские свойства при производстве продукции или выполнении работ. Отходы складируются на больших площадях полезных земель, измеряющихся в тысячах гектаров. Шлакоотвалы в большинстве случаев оказывают на окружающую среду отрицательное воздействие [3].

Промышленные отходы образуются по ходу выполнения основных технологических процессов и, по мере накопления, регулярно удаляются с мест их образования, в цехах или на установках до последующего использования, складирования и захоронения. Основными причинами их образования является несовершенство применяемых технологий производства, отсутствие комплексного подхода в использовании исходного сырья и промышленных отходов на основе мало- и безотходных технологий, низкая культура производства. Часть отходов не может быть переработана на самом предприятии, поэтому необходимо строительство специального полигона. Полигоны хранения токсичных отходов представляют собой «химические бомбы».

Площадка проектируемых сооружений располагается на территории существующего накопителя химических отходов ОАО «Северсталь». В накопитель коксохимического производства поступает: кислая смолка цехов улавливания химических продуктов, мусор с территории смолоперегонного цеха, пекококсового цеха, цеха ректификации сырого бензола и установки биохимической очистки сточных вод [4].

Актуальность: в настоящее время в России сложилась очень острая эколого-социальная проблема использования, обезвреживания, переработки и захоронения промышленных отходов, поэтому данная тема очень актуальна на территории Российской Федерации и требует повышенного внимания.

Целью данного проекта - разработка инструментов и механизма решения эколого-социальных проблем при устройстве хранилища химотходов коксохимического производства в г. Череповец.

Для достижения цели были сформулированы следующие задачи:

1. Проанализировать проблемы устойчивого развития при обращении с химотходами.

2. Дать характеристику конструктивных элементов и систем сооружения хранилища.

3. Провести геоэкологическую характеристику г. Череповца.

4. Определить антропогенную нагрузку.

5. Выявить медико-социальные аспекты устойчивого развития в г. Череповец.

6. Разработать комплексную методику строительства хранилища.

7. Оценить воздействия на окружающую среду от строительства хранилища химотходов.

8. Разработать мероприятия по безопасности жизнедеятельности.

Проблема магистерской диссертации - оптимизация природной среды посредством строительства хранилища химотходов коксохимического производства.

Объектом исследования является хранилище химотходов коксохимического производства в г. Череповец.

Предмет исследования - поиск комплексного подхода в использовании исходного сырья и промышленных отходов на основе введения в эксплуатацию специального полигона.

Методологической и теоретической основой исследования стали: принципы системного подхода, структурно-функционального анализа; общенаучные методы познания (анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование, эмпирический анализ и др.); частно-научные методы (формально-юридический, сравнительный).

Эмпирическую базу работы образовали законодательные и нормативно-правовые акты Российской Федерации. В работе использовались следующие методы исследования: анализ, синтез, сравнение, изучение литературы, правовой документации, обобщение.

По результатам исследования опубликована следующая статья в Международной научной конференции «Молодые исследователи - регионам» в 2017 году.



1. Теоретические основы устойчивого развития при устройстве хранилища химотходов

1.1 Переход России к устойчивому развитию

В связи с нарастающей угрозой экологической катастрофы и сильнейшим экологическим кризисом в России необходим переход к устойчивому развитию. Переход России к устойчивости должен обеспечить сбалансированное решение проблем социально-экономического развития и сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала, удовлетворение потребностей настоящего и будущих поколений людей [1].

При этом подразумевается последовательное решение ряда принципиальных задач:

1) обеспечить наличие стабильной экологической ситуации в процессе выхода страны из нынешнего глобального экономического кризиса;

2) добиться коренного улучшения состояния окружающей среды за счет экологизации экономической деятельности в рамках институциональных и структурных преобразований, позволяющих обеспечить становление новой модели хозяйствования и широкое распространение экологически ориентированных методов управления;

3) ввести хозяйственную деятельность в пределы емкости экосистем на основе массового внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий, целенаправленных изменений структуры экономики, личного и общественного потребления [Там же].

Термин «устойчивое развитие» в интерпретации комиссии Брундтланд в общей сути подразумевает идеологию, направленную на упорядочивающее потребление современным обществом материальных благ. Принцип того, что нынешнее поколение при использовании ресурсов биосферы ответственно перед будущим поколением, стал основным направлением государственной политики стран мирового сообщества, этот принцип представляет собой высшую фазу в продолжительном формировании обеспокоенности цивилизации все более нарастающим влиянием антропогенных факторов [2].

Комиссия Брундтланд, официально - Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию, известная по имени председателя Гру Харлем Брундтланд, была созвана ООН в 1983 году. Комиссия была создана в результате волнений населения «по поводу быстрого ухудшения состояния окружающей среды, человека и природных ресурсов, и последствий ухудшения экономического и социального развития». При создании комиссии Генеральная Ассамблея ООН признала, что экологические проблемы носят глобальный характер и определяют, что это отвечает общим интересам всех стран по разработке политики для устойчивого развития [2].

03 - 04 июня 1992 года в Рио-де-Жанейро была созвана Конференция Организации Объеденных наций по окружающей среде и развитию с участием глав государств и правительств. Данная Конференция имеет особое значение на пути решения глобальных проблем современного общества. В тематических направлениях Конференции и в ее основных документах часто употребляется понятие «устойчивое развитие», которым обозначена новая концепция дальнейшего развития общества. Основная сущность концепции устойчивого развития - удовлетворение потребности настоящего времени, которое не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. В связи с этим общество не должно расточительно использовать возможности биосферы, в результате которого неминуемо истощаются невозобновляемые ресурсы природы и в то же время наносится урон окружающей природной среде.

Сам термин устойчивое развитие означает процесс экономических и социальных изменений, при котором эксплуатация природных ресурсов, направление инвестиций, ориентация научно-технического развития, развитие личности и институциональные изменения согласованы друг с другом и укрепляют нынешний и будущий потенциал для удовлетворения человеческих потребностей и устремлений [2].

Переход к УР предполагает строгое соблюдение ряда ограничений, что явно предопределяет сложность перехода к УР. Это, в частности, осуществление хозяйственных мероприятий преимущественно на уже освоенных территориях и отказ от реализации любых проектов, которые наносят невосполнимый ущерб окружающей среде или экологические последствия которых недостаточно изучены [2].

Основными направлениями перехода России к устойчивому развитию являются:

1. Создание правовой основы перехода к устойчивому развитию, включая совершенствование действующего законодательства, определяющего, в частности, экономические механизмы регулирования природопользования и охраны окружающей среды.

2. Разработка системы стимулирования хозяйственной деятельности и установление пределов ответственности за ее экологические результаты, при которых биосфера воспринимается уже не только как поставщик ресурсов, а как фундамент жизни, сохранение которого должно быть непременным условием функционирования социально-экономической системы и ее отдельных элементов.

3. Оценка хозяйственной емкости локальных и региональных экосистем страны, определение допустимого антропогенного воздействия на них.

4. Формирование эффективной системы пропаганды идей устойчивого развития и создание соответствующей системы воспитания и обучения.

Переход к устойчивому развитию требует четких скоординированных действий во всех сферах жизни общества, адекватной перестройки социальных, экономических и экологических институтов государства, регулирующая роль которого в таких преобразованиях является основополагающей.

Трактовка устойчивого развития экономической системы, в частности промышленных предприятий, как отражают результаты анализа отечественной и зарубежной литературы, неоднозначна. А.И. Муравых понимает под устойчивым развитием способность системы противостоять процессу разрушения, под которым он понимает распад системы на части, каждая из которых не способна обеспечивать достижение целевой установки прежней системы. Такой распад является результатом неконтролируемого роста различного рода возмущений в системе и ее ближайшем окружении. Игнорирование возможности ухудшения некоторых параметров развития экономической системы, в частности сокращения объемов производства, снижения качества продукции, негативного влияния на состояние окружающей среды, является основным недостатком данного определения [2].

В.Н. Цытичко определяет устойчивое развитие экономической системы как способность сохранять «качественную определенность при изменениях структуры системы и функций ее элементов». Ученый акцентирует внимание не только на сохранении количественных, но и на качественных характеристиках системы, которые обеспечивают ее устойчивое развитие [Там же].

А. Л. Новоселов и Н. В. Чепурных считают, что устойчивое развитие экологической системы есть «способность динамической системы сохранять движение по намеченной траектории (функционировать в намеченном режиме) несмотря на влияние воздействий со стороны внешней среды». Очень распространено определение устойчивого развития, в котором под ним понимается способность системы демонстрировать стойкость, твердость, постоянство, надежность, длительное пребывание в одном состоянии, способность сохранять себя, несмотря на действие различных сил, не подвергаться колебаниям и изменениям [Там же].

По причине того, что развитие экологической системы обусловлено людьми, следовательно, обеспечение ее устойчивого развития является осознанным процессом. Устойчивое развитие всякой экономической системы как субъекта специфических социально-экономических взаимоотношений, должно обеспечивать сбалансированное развитие социума, экономики и окружающей среды, так как экономическая система связана со спецификой бизнеса, с территориальной организацией общественного производства на национальном и наднациональном уровнях.

Устойчивое развитие экологической системы согласно концепции устойчивого развития, принятой на Конференции ООН по охране окружающей среды, которая прошла в 1972 г. в Стокгольме, включает социальный, экологический и экономический аспекты. В связи с этим наиболее точным, по моему мнению, является следующее определение устойчивого развития экономической системы. Под устойчивым развитием экономической системы понимается ее способность обеспечивать и поддерживать стабильное развитие на высоком качественном уровне в течение определенного времени, сохранять динамические характеристики, несмотря на влияние стратегических и тактических факторов, благодаря их предвидению и предотвращению, реализуя свои функциональные задачи - удовлетворение потребностей людей в жизненных благах [3].

1.2 Проблемы устойчивого развития при обращения с химотходами

Темпы роста объемов отходов в индустриально развитых странах как минимум вдвое превышают динамику материального производства и естественного прироста населения. Ежегодно выбрасывается в атмосферу 1 млрд. т загрязняющих веществ (без диоксида углерода), а в гидросферу -- 17 млрд. т. Всего на планете каждый год образуется 85 млрд. т отходов (в России -- 7 млрд. т). Их общий объем к концу 1990-х годов достиг 1500 км ², что эквивалентно 600 000 пирамид Хеопса. В составе промышленных отходов около 15% приходится на токсичные отходы, содержащие тяжелые металлы и другие ядовитые вещества. Большую опасность представляют отходы, содержащие фенольные соединения. В общей сложности в мире ежегодно образуется около 350 млн. т токсичных отходов, причем 80% из них -- в США [4].

По приблизительным оценкам, к концу ХХ века в мире в отходах накоплено (в млн. т) меди -300, цинка - 200, хрома - 70, свинца - 20, никеля - 3,5, кадмия - 0,9, ртути - 0,5. Полигоны хранения токсичных отходов представляют собой «химические бомбы». Так, недалеко от города Санкт Петербурга находится полигон «Красный бор», на котором хранятся сотни тысяч тонн особо токсичных отходов, содержащих мышьяк, фтор, ртуть, свинец, синильную кислоту, фосфор. Это одна из самых мощных «бомб» в России. Увеличение выбросов загрязняющих веществ в ОС связано с изношенностью оборудования.

Наибольшей проблемой служит то, что в металлургическом производстве, в частности в черной металлургии, при технологических мероприятиях образуется огромное количество твердых отходов. Твердыми промышленными отходами принято считать остатки материалов, сырья, утратившие полностью или частично свои потребительские свойства при производстве продукции или выполнении работ. Отходы складируются на больших площадях полезных земель, измеряющихся в тысячах гектаров. Шлакоотвалы в большинстве случаев оказывают на окружающую среду отрицательное воздействие [4].

К сожалению, но практически на всех стадиях производства образуются твердые отходы. Например, на получение 1 тонны стали используется 4,7 т сырья, из которых 0,406 тонн уходит в твердые отходы. Все металлургические шлаки содержат железо, а также большие количества соединений фосфора и СаО и другие элементы, которые активно используются в качестве удобрений для сельского хозяйства. В сталеплавильном производстве образуется в два раза меньше шлаков [5].

Как было сказано выше, твердые отходы занимают полезные площади, что приводит к сильному истощению земель и окружающей их среды. Из-за ветров происходит постоянное пыление отвалов, что приводит к отравлению воздушного бассейна. Осадки же выщелачивают из отвалов опасные химические элементы и соединения, что приводит к заражению почвы. После того, как земли освобождают из-под отвалов, их невозможно использовать для сельскохозяйственного назначения, они становятся непригодными, тем самым образуются так называемые «индустриальные пустыни» [Там же].

В наше время черная металлургия является мощнейшим загрязнителем окружающей среды, поэтому практически все промышленные предприятия являются источниками образования многотоннажных отходов производства. Часть отходов не может быть переработана, поэтому необходимо строительство специального полигона. Полигоны являются природоохранными сооружениями и предназначены для сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленности.

1.3 Состав отходов и срок эксплуатации хранилищ

Пруды-накопители проектируются для хранения химотходов производства холоднокатного листа и коксохимического производства ОАО «Северсталь». В накопитель коксохимического производства (№1) поступает:

1) кислая смолка улавливания химпродуктов (ЦУХП);

2) мусор с территории ЦУХП-I, ЦУХП -II, смолоперегонного цеха (СПЦ), пекококсового цеха (ПКЦ), цеха ректификации сырого бензола (ЦРСБ) и установки биохимической очистки сточных вод (БХУ) [11].

Также в него вывозится все, что извлекается их химаппаратуры вышеперечисленных цехов и установок при ее очистке. Кислая смолка образуется в процессе улавливания аммиака из коксового газа раствором серной кислоты и представляет из себя жидкое смолистое вещество в смеси, с водными растворами серной кислоты и сульфата аммония. Часть кислой смолки утилизируется в внутри производства, а 1000 т/год складируется в накопителе химотходов. Смолка в накопитель доставляется самосвальным транспортом. В кузов самосвала ставится коробка со сливным штуцером, которая заполняется через верхний люк. Полное опорожнение осуществляется подъемом в кузовах.

Состав, класс токсичности и объемы отходов, предназначенных для хранения в проектируемых хранилищах, принят на основании справок, выданных в ОАО «Северсталь» в качестве исходных данных для проектирования.

Годовой объем отходов от коксохимического производства составляет 5000 т/год, в том числе жидкая смолка -1000 т/год, общепроизводственный мусор - 4000 т/год. Класс токсичности отходов - II. Кислая смолка (отходы сульфатных отделений цехов химического улавливания и цеха ректификации сырого бензола) смолообразная масса из продуктов полимеризации непредельных углеводородов, бензольных углеводородов и сернистых соединений. Общепроизводственный мусор от уборки помещений, территории, строительно-монтажных работ, а также от очистки оборудования в химических цехах [11].

Годовой объем отходов от производства холоднокатного листа составляет 5000 т/год, состоит из обводненного замасленного шлама и общепроизводственного мусора. Класс токсичности отходов - II.

Хранение отходов от каждого цеха предусматривается раздельно. Всего устраиваются две секции ёмкостью 119,5 тыс. м³ для КПХ и 119,5 тыс. м³ для ПХЛ. Площади зеркала отходов в секциях при полном их заполнении составляют соответственно 21370 м² и 20980 м².

Срок заполнения хранилищ с учетом выпадающих атмосферных осадков составит в среднем 12 лет. Увеличение ёмкости хранилищ на отведенной площадке не представляется возможным из-за ограниченности рассматриваемой территории в плане

Загрязняющие вещества при эксплуатации хранилищ химотходов выделяются только от отходов сульфатных отделения цеха ректификации сырого бензола. Загрязняющими веществами, испаряющимися с поверхности хранилищ, является: бензол, фенол, стирол.

1.4 Конструктивные элементы и система сооружений хранилища

Предусматривается строительство хранилищ химотходов на отдельной территории площадью 111,16 га с ограждающими дамбами, высотой 12,0 м, из суглинков, разрабатываемой на территории промышленной площадки ОАО «Северсталь». С отведенной под хранилища территории с площадью 2,5 га убираются отходы производства с перемещением их в тело основной свалки [12].

Примыкание секций с однотипными видами отходов существующего и проектируемого хранилищ позволяет вести работы в направлении закрытия действующего хранилища после полного его заполнения твердыми отходами. С этой целью в гребне северной дамбы действующего хранилища устраиваются две водосливные трубы для сброса вытесняемых жидких отходов из действующего хранилища в проектируемое хранилище химотходов.

Проектом предусматривается проведение работ по благоустройству прилегающих к хранилищу территорий, включая откосы разбираемой свалки промышленных отходов с посадкой саженцев деревьев смешанных пород и засевом трав. Для наблюдения за уровнем грунтовых вод и их загрязнением устраивается сеть наблюдательных скважин, охватывающих территорию, занимаемую обоими хранилищами химотходов и прилегающими к ним промышленными свалками. Также предусматривается устройство на внешнем откосе ограждающих дамб четырех площадок, отсыпаемых из шлака, с установкой на них поверхностных и глубинных реперов для наблюдения за свалками гребня и основания дамб. Здесь же устраиваются глубинные пьезометры для контроля за положением кривой депрессии. Четыре пьезометра (основные) устанавливаются на придамбовом проезде в проектируемых створах.

Вокруг хранилища предусматривается устройство ограждения, с воротами в местах его пересечения с проездами. Ограждение устраивается вокруг проектируемого и существующего хранилища химотходов [12].

На основании указанного в главе сделаны следующие выводы:

1. В связи с нарастающей угрозой экологической катастрофы и сильнейшим экологическим кризисом в России необходим переход к устойчивому развитию.

2. Темпы роста объемов отходов в индустриально развитых странах как минимум вдвое превышают динамику материального производства и естественного прироста населения.

3. Полигоны хранения токсичных отходов представляют собой «химические бомбы».

4. Состав, класс токсичности и объемы отходов, предназначенных для хранения в проектируемых хранилищах, принят на основании справок, выданных в ОАО «Северсталь» в качестве исходных данных для проектирования.

5. Срок заполнения хранилищ с учетом выпадающих атмосферных осадков составит в среднем 12 лет.



2. Материалы и методы исследований

2.1 Объекты исследований

Объектом исследования является хранилище химотходов коксохимического производства в г. Череповец. Площадка строительства проектируемых хранилищ химических отходов производства холоднокатаного листа и коксохимического производства расположена на территории существующего накопителя химических отходов ОАО «Северсталь», на северо-западной окраине города Череповец, на правобережье реки Кошта. Выбор площадки проектируемых хранилищ обусловлен природными экономическими факторами с учетом сложившейся обстановки с хранением и утилизацией отходов и с учетом наличия свободных земель, отведенных ОАО « Северсталь». Отведенная под хранилища площадка имеет удобны подъезды с восточной и западной сторон. Поверхность площадки плоская, занята смешанным, частично вырубленным лесом. Часть площадки затоплена. В восточной части площадка занята отвалами промышленных отходов и стройматериалов. На юге площадки располагаются действующие хранилища практически заполненные химотходами [8].

Строительство проектируемых хранилищ химотходов в непосредственной близости от действующих хранилищ позволяет уменьшить затраты на строительство. Чтобы снизить общее их негативное воздействие на экологическую обстановку в рассматриваемом районе по сравнению с другими вариантами их размещения и дает возможность вести, в перспективе, работы по закрытию и рекультивации действующих хранилищ после заполнения последних твердыми отходами [Там же].

С этой целью складирование твердых отходов от обоих цехов должно производиться в действующее хранилище до полного их заполнения, по отработанной технологии с вытеснением жидкой фракции химотходов в проектируемые хранилища.

2.2 Методы исследований

Для успешного решения задач использовался комплексный методический подход, включающий как описательные, так и лабораторные методы исследования.

Обязательным является метод географического описания по следующим показателям:

a) рельеф и полезные ископаемые;

b) климат и погодные условия;

c) гидрографические и гидрогеологические условия;

d) почвенные условия;

e) флора и фауна.

Для объективного понимания расположения исследуемых объектов, необходим метод экологического картографирования, который основан на получении необходимой информации при помощи карт соответствующего профиля.

При использовании в работе цифровых материалов применялся метод ретроспективного анализа - метод изучения сложившихся в прошлом тенденций технического, социального и экономического развития объекта для формирования его стратегии развития.

Аналитический - метод исследования, при котором изучаемый предмет мысленно или практически разделяется на составные части. Используется для выяснения причин, лежащих в основе самого явления.

Из методов теоретического уровня в работе использовались обобщение, описание и сравнение. Теоретические методы позволяют обнаружить скрытые закономерности в тех или иных объектах или научных фактах.



3. Геоэкологическая характеристика района и площадки для размещения объекта проектирования

3.1 Природно-климатические условия

Район строительства хранилищ химотходов, расположенный в г. Череповец Вологодской области, имеет умеренно-континентальный климат с коротким прохладным летом и затяжной холодной зимой. В течение всего года наблюдается неустойчивость температур [9]. Безморозный период составляет 120 - 128 дней. Средняя температура января -11,3 °С, а минимальная - 49 °С. Средняя температура июля + 17,3 °С, максимальная + 36 °С. Среднегодовая температура района + 6 °С. Максимальная суточная норма осадков составляет 49 мм, среднемноголетняя норма осадков - 757 мм. Среднемноголетняя норма испарения с поверхности хранилищ химотходов составит 531 мм. Относительная влажность воздуха составляет 80 %.

Основные типы почв, характерные для данной зоны, относятся к подзолистым, дерновым, болотным, которые встречаются в «чистом» виде, или в различных сочетаниях между собой, образуя многообразные группы переходных дерново-подзолистых, подзолисто- болотных почв [9].

Рисунок 1 Схема Вологодской области [9]

Характерной чертой ветрового режима в районе города Череповец является отчетливо выраженная смена ветров преобладающих направлений. Большую часть года преобладают южные ветра, повторяемость которых за год составляет 23 %. Реже всего отмечаются восточные - 7 % и северо-западные - 7 %. Поэтому расположение хранилищ химотходов в северо-западной части города с точки зрения переноса вредных примесей на жилые районы является наиболее удачным. Среднегодовая скорость ветра составляет 4,8 м/с [9].

3.2 Рельеф участка и гидрологический режим реки Кошта

Река Кошта располагается на северо-западе Череповецкого района. Местом её впадения является Рыбинское водохранилище. В данном проекте река Кошта является водоприемником сточных вод, сбрасываемых из отстойника после предварительной очистки [Там же].

Минимальный среднемесячный расход воды 95 % обеспеченности составляет 0,019 м³/с; средняя скорость в потоке равна 0,002 м/с; средняя глубина потока - 1, 1 м; коэффициент извилистости реки - 1,0; коэффициент шероховатости русла - 0,638.

В геоморфологическом отношении площадка расположена в пределах Молого-Шекснинской низменности, на её озерно-аллювиальной террасе, которая представляет собой плоскую аккумулятивную равнину. Абсолютные отметки поверхности, в границах площадки, изменяются в пределах 106,5 - 120,0 м. в Балтийской системе высот. В настоящее время изучаемая площадка сильно преобразована современной деятельностью человека, а именно то, что южнее площадки проектируемых сооружений расположены действующие накопители химотходов, слева и справа расположены свалки отходов производства и строительных материалов (бетон, кирпич, древесина).

Поверхность площадки плоская, слабо наклонена в южном направлении, занята смешанным, частично вырубленным лесом. На территории свалок произрастает ольха, кустарники [9].

Техногенные образования имеют значительное распространение, и присутствуют в виде тела дамбы, мощностью 15 и более метров, и в виде отвала грунта на территории свалки мощностью да 5,5 м. Тело дамбы выполнено из суглинка туго иногда мягкопластичной консистенции с галькой и гравием и прослойками шлака [9].

3.3 Геология и гидрогеология

По своим инженерно- геологическим и гидрогеологическим условиям площадка под строительство хранилищ для слива токсичных отходов два класса опасности подъезда к хранилищам является условно благоприятной. Грунтами основания будут служить песчано-суглинистая озерно-аллювиальная и однородная по составу моренная суглинистая толща, местами перекрытая с поверхности техногенными образованиями.

В геологическом строении исследуемой территории, вскрытой скважинами до глубины 5 - 20 м, комплекс четвертичных отложений представлен в следующем виде:

I. Современный отдел (Q IV):

1. Почвенно-растительный слой(p IV).

2. Техногенные образования(t IV).

II. Современный - верхнечетвертичный отдел(Q III - IV):

1.Озерно-аллювиальные отложения(l_a III-IV).

III. Верхнечетвертичный отдел (Q III):

1.Ледниковые отложения(q III).

Техногенные образования присутствуют в виде отсыпанных дамб существующих хранилищ (мощностью до 15 м) и в виде свалки (мощность до 5,5 м). Насыпной грунт свалки представлен смесью шлака, мусора, обломков, бетона, кирпича, древесины, проволоки с различными грунтами [10].

Почвенно-растительный слой развит практически повсеместно и представлен песками, реже суглинками с корневой системой растений мощностью до 0,2 м.

Грунты озерно-аллювивиального комплекса имеют повсеместное распространение. В верхней части разреза они представлены песками пылеватыми, средней плотности (до плотного) сложения водонасыщенными мощностью до 5 м. Ниже залегают суглинки серого цвета мягко до текучей пластичной, реже тугопластичной, консистенции с прослоями супеси. Мощность суглинков в основном до 5 м, реже достигает 10,5 м. Общая мощность описываемых отложений достигает 7-15 м. [10]

Ледниковые отложения залегают повсеместно на глубине от 7 до 15,3 м и представлены суглинками бурого и серовато-бурого цвета полутвердой, иногда до тугопластичной, консистенции с включением обломочного материала до 25,0 до 30,0 %. Пройденная мощность морены достигает 10,3 м.

Подземные воды распространены на всей территории изученной площадки и на период изысканий находились на отметках, близких к поверхности - в пределах площади с естественной поверхностью и на глубине 0,3-0,5 м - в пределах границ свалки. Подземные воды приурочены к озерным пескам и суглинкам, с насыпным грунтов и представляют собой единый водоносный горизонт, по условиям залегания и распространения принадлежащий водоносному комплексу, приуроченному к массиву Жидиховского болота и проходящему транзитом через исследуемую площадку разгружаясь в р. Кошта и Рыбинское водохранилище. Грунтовый поток в пределах площадки имеет юго-восточное направление и является составляющим общего направления к Рыбинскому водохранилищу. Уклон грунтового потока в юго-восточном направлении i=0,001 [11].

По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциево-магниевые щелочные жесткие, обладают слабой степенью углекислой агрессивности по отношению к бетону строительных конструкций и слабоагрессивные к арматуре (по содержанию хлорида) при ее периодическом смачивании.

Напорные воды первого от поверхности эксплуатируемого горизонта, приуроченные к пермским карбонатно-терригенным породам, представлены песчаниками и алевристыми песчаниками, залегают с глубины 23-39 м. Скрытая мощность от 4 - 7 м. Напорные воды устанавливаются выше уровня грунтовых вод. Сверху указанные отложения перекрыты слоем водоупора (морена) мощностью 15 - 20 м. [12]

Сочетание мощности водоупора и показателя уровня воды в скважинах, а также количественная оценка и слой защищенности, позволяет отнести водоносный горизонт верхнепермских отложений к естественно-защищенному от инфильтрационного загрязнения.

Краткая характеристика гидрогеологических условий позволяет сделать вывод о том, что все процессы, связанные со строительством и эксплуатацией многочисленных сооружений на рассматриваемой территории, происходят только в границах распространения водоносного горизонта грунтовых вод.

3.4 Антропогенная нагрузка

Вологодская область является одной их индустриально развитых регионов России и занимает 10 место по объему отгруженной продукции на душу населения и третье место среди северо-запада. На долю промышленности приходится более половины объема валового регионального продукта, индекс промышленного производства в 2017 году составит 87,5 % к уровню 2016 [12].

В 2017 г. увеличились объемы в химическом производстве (минеральные удобрения) - индекс промышленного производства составил 106,5 %. Снижение объемов произошло в металлургическом производстве и в производстве готовых металлических изделий - 88,0 %, целлюлозно-бумажном производстве, издательской, полиграфической деятельности - 85,1%, производстве и распределении электроэнергии, газа и воды - 89 % к уровню 2016 [Там же].

В общем объеме образовавшихся отходов по Вологодской области доля предприятий г. Череповца составила около 80 %, предприятий г. Вологды - 5 %. От деятельности предприятий на территории области на начало 2017 г. скопилось 100 млн. тонн отходов, что на 3 млн. тонн больше, чем на начало 2016 г., из них 87,7% - отходы химических производств.

Самыми крупными производителями отходов являются предприятия черной металлургии и химической промышленности. Отходы этих производств составили 80% от общего количества отходов, образовавшихся в 2017 г. (в 2016 г. - 83%).

Предприятия металлургического производства за 2017 г. дали 53,2% от общего количества образовавшихся за год отходов: 8,8 млн. тонн использовано и обезврежено на производстве (86,3%), 4,5 млн. тонн крупнотоннажных отходов металлургического предприятия, таких, как сталеплавильные и доменные шлаки, полностью использованы на предприятии [13].

В 2017 г. от деятельности химического производства в области получено 4 млн. тонн отходов (27 % от общего количества), из них 18 % использовано и обезврежено на предприятиях, образовалось 3,58 млн. тонн фосфогипса, из них размещено в шлаконакопителе 2,82 млн. тонн. Проблема утилизации фосфогипса остается сложной, накоплено более 70 млн. тонн. Отходами фосфогипса заполнены два огромных накопителя на площади более 330 га.

На территории области для обезвреживания или переработки принимают ртутьсодержащие, нефтесодержащие отходы, отработанные покрышки и резинотехнические изделия, стеклобой, макулатуру, отходы пластмассы, деревообработки, отходы оргтехники.



3.5 Медико-социальные аспекты устойчивого развития г. Череповец

Численность населения города за январь-август 2018 года уменьшилась на 545 человек к началу года и составила на 1 сентября 2018 года 317 425 человек, а среднегодовая численность населения - 317 698 человека. Информация по движению населения представлена в таблице 1 [Там же].

Среднесписочная численность работников крупных и средних предприятии города за январь-август 2018 года составила 83 261 человек, что составило 99,1 % к уровню аналогичного периода 2017 года. Cреднесписочная численность работников предприятий промышленного производства составила 37 915 человек или 45,5 % среднесписочной численности работающих на крупных и средних предприятиях города [Там же].

Таблица 1

Информация по движению населения в г. Череповец

Наименование	Всего	Январь-август 2018 г. к январю-августу 2017 г.
	Январь-август 2017	Январь- август 2018	В единицах	Темп роста (снижение), %
Родившиеся	2 551	2 243	- 308	87,9
Умершие	2 710	2 731	21	100,8
Естественный прирост (+), убыль(-)	-159	-488	-	-
Прибыло	4 231	4 120	-111	97,4
Выбыло	4 384	4 177	- 207	95,3
Миграционный прирост (+), убыль (-)	-153	-57	-	-

За январь-август2018 года средняя начисленная заработная плата работников крупных и средних предприятий города составила 49 640 руб., что по сравнению с уровнем аналогичного периода 2017 года на 9,2 % больше.

Средний размер назначенной пенсии по г. Череповцу за январь - сентябрь 2018 года составил 14 700,06 руб., что на 3,6 % больше, чем за аналогичный период прошлого года [14].

В 2018 году проведена индексация страховых пенсий, с 01.02.2017 стоимость одного пенсионного балла увеличилась на 5,4 %, фиксированная выплата к страховой пенсии - также на 5,4 %, а с 01 января 2018 стоимость одного пенсионного коэффициента увеличилась на 3,7 % в то время как фиксированная выплата к страховой пенсии - также на 3,7 %, а индексация государственных социальных пенсий проведена в сторону увеличения с 01.04.2017 - на 1,5 % и социальные пенсии с 01.04.2018 -на 2,9 %.

За январь-сентябрь 2018года крупными и средними предприятиями промышленного производства города отгружено товаров собственного производства, выполнено работ и услуг собственными силами в действующих ценах на сумму 420 132,7 млн. руб., что на 22,3% больше уровня аналогичного периода 2017 года. На рисунке 2 изображена диаграмма показывающая объем отгруженной продукции промышленного производства [Там же].

Рисунок 2 Диаграмма показывающая объем отгруженной продукции промышленного производства

Динамика объемов отгрузки в денежном выражении и производства основных видов продукции крупных и средних предприятий в натуральном выражении по видам экономической деятельности представлена в таблице 2 [14].

Таблица 2

Динамика объемов отгрузки на предприятиях

Наименование показателя	Январь-сентябрь 2018 г. к январю-сентябрю 2017 г., в %
Металлургическое производство	-
Объем отгруженной продукции	119,3
Производство основных видов продукции:	-
прокат готовый	103,0
проволока холоднотянутая из нелегированной стали	99,4
сталь нелегированная в слитках или в прочих первичных формах и полуфабрикаты из нелегированной стали	104,4
чугун зеркальный и передельный в чушках, болванках или в прочих первичных формах	101,4
трубы, профили пустотелые бесшовные и их фитинги стальные	98,3
Производство химических веществ и химических продуктов	-
Объем отгруженной продукции	133,2
Производство основных видов продукции:	-
удобрения минеральные или химические (в пересчете на 100 % питательных веществ)	110,3
аммиак	147,1
Производство машин и оборудования, не включенных в другие группировки	-
Объем отгруженной продукции	140,4
2. Производство основных видов продукции:	-
тракторы для сельского и лесного хозяйства прочие	137,6
Обработка древесины и производство изделий из дерева и пробки, кроме мебели, производство изделий из соломки и материалов для плетения	-
Объем отгруженной продукции	134,9
Производство основных видов продукции:	-
фанера	104,3
плиты древесностружечные и аналогичные плиты из древесины и других одревесневших материалов	98,7
Производство прочей неметаллической минеральной продукции	-
Объем отгруженной продукции	80,7
Производство основных видов продукции:	-

Таким образом, в январе - сентябре 2018 года по сравнению с аналогичным периодом 2017 года наблюдались следующие положительные тенденции:

1) рост показателей объема отгруженной продукции промышленного производства;

2) объема работ, выполненных крупными и средними предприятиями по виду деятельности «Строительство» в млн. руб.;

3) увеличение ввода в действие жилых домов;

4) оборота розничной торговли и общественного питания в сопоставимых ценах;

5) среднего размера назначенной пенсии;

6) снижение количества безработных и уровня безработицы;

В январе - августе 2018 года по сравнению с аналогичным периодом 2017 года наблюдались следующие положительные тенденции: снижение числа убыточных организаций и среднесписочной численности работников крупных и средних предприятий города, рост показателей средней заработной платы.

Также наблюдались негативные тенденции: естественная и миграционная убыль населения [14].

На основании вышеизложенного в главе сделаем выводы:

1. Район строительства хранилища химотходов, расположен в г. Череповец Вологодской области, все геоэкологические характеристики описаны выше.

2. Вологодская область является одной их индустриально развитых регионов России и занимает 10 место по объему отгруженной продукции на душу населения и третье место среди северо-запада.

3. В общем объеме образовавшихся отходов по Вологодской области доля предприятий г. Череповца составила около 80 %.

4. Предприятия металлургического производства за 2017 г. дали 53,2% от общего количества образовавшихся за год отходов.

5. Положительные тенденции по данным статистики: снижение числа убыточных организаций и среднесписочной численности работников крупных и средних предприятий города, рост показателей средней заработной платы.

6. Негативные тенденции по данным статистики: естественная и миграционная убыль населения [14].



4. Комплексная методика строительства хранилища химотходов

4.1 Характеристика условий строительства и продолжительность строительства

Площадка строительства химотходов располагается на северо-западной окраине г. Череповца, непосредственно примыкая к действующему хранилищу. Площадка имеет подъезды с двух сторон, характеризуется стесненными условиями строительства, частично залита водой и заселена. С восточной стороны часть, отведенная под хранилище, занята существующей свалкой промышленных отходов [15].

Продолжительность строительства определяется по СНиП 1.04.03-85* «Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве зданий и сооружений» в соответствии с частью «Общие указания». Нормы продолжительности строительства устанавливают (в месяцах от начала строительства) общую продолжительность строительства объектов, продолжительность подготовительного периода. На основе норм распределяется объем капитальных вложений и строительства монтажных работ в процентах ( % ) по периодам (кварталам) строительства объектов для создания необходимых заделов в целях обеспечения ввода объектов в пределах установленной нормами продолжительности строительства. По нормам задела устанавливается степень готовности строительства объекта по капитальным вложениям и СМР. Нормы продолжительности строительства объектов охватывают период от даты начала выполнения внутриплощадочных подготовительных работ до даты ввода объекта в эксплуатацию [Там же].

Срок строительства может быть принят применительно к водохранилищам при объеме земляных работ 0,5 млн. м³ с учетом мощности строительной организации и составляет 23 месяца. Из них подготовительный период составляет два месяца. В первую очередь выполняются работы подготовительного периода согласно разделу 2 СНиП 3.01.01-85* «Организация строительного производства», обеспечивающие последовательную подготовку к развертыванию основных работ.

Цикл строительства хранилища состоит из двух этапов: подготовительный и основной период.

Подготовительный период. Организационно-техническая подготовка должна включать:

1) обеспечение объекта строительства проектно-сметной документацией;

2) отвод в натуре площадки для строительства.

Подготовка к строительству объекта должна предусматривать изучение инженерно-техническим персоналом проектно-сметной документации, детальное ознакомление с условиями строительства, разработку проектов производства работ на плане и внутриплощадочные подготовительные работы, выполнение самих работ подготовительного периода с учетом природоохранных требований и требований безопасности труда. Внеплощадочные подготовительные работы включают строительства подъездных путей, сооружений и устройств, для управления строительством. Внутриплощадочные подготовительные работы предусматривают сдачу-приемку геодезической разбивочной основы для строительства, освобождение строительной площадки для производства работ (расчистка территории), планировка территории, искусственное понижение уровня грунтовых вод, устройство дорог, временных ограждений строительной площадки, обеспечение строительной площадки противопожарным водоснабжением и инвентарем, освещением [17].

В подготовительный период строительства производится разбивка основных осей сооружений, вынос и закрепление на местности границ объекта, восстановление опорной геодезической сети, разбивка на местности границы разборки существующей свалки, производится трассирование оси внутренней «стены в грунте» и осей канав, предназначенных для осушения территории объекта, с разбивкой и закреплением пикетажа.

Также в подготовительный период производится отсыпка перемычки из «пустой породы» способом отсыпки в воду с устройством экрана с внешней стороны откоса из суглинистого грунта. Планировка гребня дамбы осуществляется бульдозерами, планировка верхнего откоса осуществляется экскаваторами-планировщиками [17].

В дальнейшем осуществляются культуртехнические мероприятия предварительного этапа строительства. К подготовительным культуртехническим работам относят:

1) расчистка территории от древесно-кустарниковой растительности;

2) корчевка пней и очистка от погребенных древесных остатков;

3) разделка кочек и пней;

4) выравнивание поверхности.

Расчистка территории от древесно-кустарниковой растительности начинается с валки деревьев с корня (диаметр стволов до 16 см), затем производится трелевка хлыстов на расстояние до 300 м. Далее устраивается разделочная площадка и на ней производится разделка древесины, полученной от валки леса. Тоже выполняют и с деревьями, диаметр стволов которых 24 см, 32 см и более. Корчевка пней осуществляется корчевателями-собирателями на тракторе 79 кВт с перемещением пней до 5 м. Далее происходит обивка земли с выкорчеванных пней и засыпка подкоренных ям, погрузка и вывозка древесных остатков на пнях в отвал. Расчистка площадей от кустарника и мелколесья в грунтах естественного залегания производится корчевевателями - собирателями. Далее осуществляется сгребание вырубленного и выкорчеванного кустарника и мелколесья с перемещением до 50 м граблями трактором 79 кВт, погрузка и вывозка древесных остатков на пнях на 100 м на свалку промышленных отходов [Там же].

В подготовительный период производится разбивка и обустройство полевого стана. Разрабатывается проект производства работ (ППР), согласно которого завозятся необходимые строительные материалы, механизмы и оборудование.

Заправка техники горюче смазочными материалами производится от передвижных топливозаправщиков.

В основной период работа начинается с разборки существующей свалки отходов, сводки растительного грунта и строительства придамбовых проездов со съездами. Срезка растительного грунта слоем 0,2 м осуществляется бульдозером мощностью до 96 кВт. Растительный грунт складируется во временные резервы за пределами хранилища с последующим использованием для укрепительных работ, проведения работ по благоустройству и рекультивации земель [17].

Грунты от разработки существующей свалки промотходов вывозятся в действующую свалку на расстояние 800 м. мокрые пески в основании свалки, разрабатываемые при проведении планировочных работ, сгребаются в валы для подсушки и используются в дальнейшем при подготовке основания хранилищ и засыпке понижений. Производится зачистка основания до отметки 107,00 бульдозером, планировка откоса с заложением 1: 3 механизированным способом и надвижка растительного грунта слоем 0,2 м на откос из резерва бульдозером. На спланированном откосе и на площадке производится посев многолетних трав [Там же].

Устройство ограждающих канав вдоль ограждающих дамб осуществляется экскаватором, с разравниванием бульдозером. Планировка дна откосов канав производится вручную. Канавы проектируются с заложением откосов 1,5. На откосы канавы производится надвижка растительного грунта бульдозером и закрепление откосов посевом трав. В местах съезда в канаву укладывается железобетонная труба. Устраивается подготовка из песчано-гравийной смеси. Укладка труб производится с устройством обмазочной гидроизоляции битумной мастикой.

Отсыпка проездов предусматривается «пустой породой» с устройством покрытия и доменного шлака. Также предусматривается подсыпка доменным шлаком существующего проезда к хранилищу, толщиной 10 см, для обеспечения постоянного проезда техники к месту работ. Разворотная площадка выполняется тоже с устройством покрытия из доменного шлака, толщиной 10 см [17].

Устройство хранилища химотходов начинается с уборки строительного мусора и срезки растительного грунта. Строительный мусор, примыкающий к северной дамбе существующего хранилища, разбирается и вывозится в тело действующей свалки промотходов. Срезка растительного грунта под хранилище осуществляется бульдозером с перемещением на 10 м в резерв.

Срезка грунта при устройстве дамб осуществляется со штраблением по существующей дамбе экскаваторами, далее производится устройство штрабов на откосах насыпей. Возведение дамбы выполняется с уплотнением послойно [17].

Укладка грунта в тело дамбы состоит из четырех операций: разгрузки, разравнивания до слоя заданной толщины, доувлажнения или подсушки до оптимальной влажности, и уплотнения грунта каждого слоя до заданной проектной плотности. Выполнять их нужно одновременно и непрерывно. Для этого насыпь по высоте разбивают через 2-4 м на ярусы, площадь каждого яруса - на участки. На каждом участке выполняют один процесс - насыпают грунт, разравнивают и уплотняют его.

Крепление гребня дамб производится в следующей последовательности: подготовка из «пустой породы» толщиной 48 см, затем доменным шлаком толщиной 10 см. Крепление верхового откоса осуществляется доменным шлаком. Крепление низового откоса производится засевом трав. Посев трав производится механизированным способом с разравниванием вручную. Планировка гребня дамб осуществляется бульдозерами, планировка откосов дамб производится экскаватором-планировщиком [Там же].

Одновременно с разработкой существующей свалки отходов начинаются работы по возведению первого яруса «стенки в грунте» и проведению планировочных работ в основании хранилища до отметки 107,00 м. «Стена в грунте» - способ устройства инженерных сооружений путем заполнения глубокой траншеи материалом с заданными свойствами. Этот метод применяется для создания противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений. Для обеспечения устойчивости вертикальных стенок траншей применяются глинистые растворы. Глинистые растворы должны долго сохранять свои свойства, легко перекачиваться грязевыми насосами. Строительство «стенки в грунте» первого яруса производится с устраиваемых проездов, отсыпаемых из суглинка, путем разборки установкой с плоским грейфером. Перед строительством «стенки в грунте» вдоль существующей дамбы действующего хранилища устраивается зуб из глины. Внешний откос северной дамбы существующего хранилища и ее гребень формируются с приданием проектного уклона путем срезки и подсыпки до проектных отметок. Подсыпка грунта на откосе ведется с устройством штраб и уплотнением до проектных отметок [18].