Промышленные площадки горнодобывающих предприятий (рудников) постоянно сталкиваются с проблемой поступающей воды в виде осадков на шахтное поле и проблемой поверхностного стока с нагорных водосборов.
Инфильтрация в борта карьеров и отвалы снижает их устойчивость и создает прямую угрозу техногенных аварий. Задача перехвата и отведения поверхностного стока в горные выработки, переходит из разряда эксплуатационных в категорию критических геомеханических рисков.
Основными регулирующими документами в этой сфере являются:
1. СП103.13330.2012 "Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод".
2. ФНиП "Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых".
3. СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
Но как говаривал мой отец: "не знаешь как сделать хорошо, делай по СНиПу". А я знаю как делать хорошо, поэтому будем делать "как надо", вооружившись теорией гидродинамики, гидрологии и прикладной математики в сфере численных методов.
График интенсивности осадков:
С этим сейчас все плохо, но тем не менее кое-чего есть. Строим кривую редукции дождя заданной обеспеченности по нескольким методикам и используя следующие источники:
- А.В. Рождественский, А. Г. Лобанова. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Ленинград Гидрометеоиздат. 1984г.
- НИИ ВодГео. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. Москва 2015г.
- ВСН 63-76. Минтранстрой. Инструкция по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов. Москва 1976г
- А.М. Курганов. Таблицы параметров предельной интенсивности дождя для определения расходов в системах водоотведения. Справочное пособие. Стройиздат. Москва 1984г.
И получаем примерно вот такие графики интенсивности осадков:
Выбираем наиболее неблагоприятный сценарий. Важно подчеркнуть: самый неблагоприятный сценарий надо выбирать по времени установления полной работы типового водосбора исследуемой территории.
Выбранный график пойдет в качестве граничного условия в нашу численную гидрологическую модель.
Гидродинамическая модель поверхностного стока:
Дальше все просто: я об этом писал и записывал видео многократно. Мы создаем двухмерную гидродинамическую модель поверхностного стока (rain on grid) на уравнениях мелкой воды.
Верифицируем численную гидрологическую модель по наиболее характерным параметрам: скорость поверхностного стока, максимальный расход в контрольном створе, время наступления максимального расхода в контрольном створе.
Результаты моделирования:
На выходе мы имеем довольно много информации. И эта информация достаточна для принятия качественных проектных решений. В качестве примера я приведу слайд одной страницы из презентации наших работ:
Например, в нашем случае мы определили что 30% воды в карьеры поступает по автодорогам. Технологические проезды в период катастрофического ливня становятся техногенными водотоками, которые транслируют внутрь карьеров потоки, которые зарождаются на водосборах не имеющих первичной гидравлической связи с участками ОГР.
Выводы:
Гидрологическое моделирование позволяет на ранних этапах проектирования создать высокоточные прогнозы. Это заметно снижает риски и капекс. Увеличивает качество проектирования водоотводных защитных сооружений.
Я могу еще много писать про прорывы дамб, зоны затопления и коллектора руслоотводов... но пора спать :) . Пишите комментарии, я с удовольствием отвечу.