SK112017U1 - Zariadenie na monitorovanie tesnosti podzemných tesniacich stien - Google Patents

Abstract

Technické riešenie sa týka zariadenia na monitorovanie tesnosti podzemných tesniacich stien (2), budovaných okolo ekologických záťaží (1), ktoré zahŕňa množinu elektród (3) na trvalé uloženie do zeme pri podzemnej tesniacej stene (2), pričom elektródy (3) sú pomocou káblov (4) napojené na riadiacu jednotku (5), na ktorú sú ďalej napojené meracie zariadenia na sledovanie stavu podzemnej vody vo vrtoch (6) v ekologickej záťaži (1) a v jej okolí.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka zariadenia na monitorovanie tesnosti podzemných tesniacich stien, budovaných okolo ekologických záťaží.

Doterajší stav techniky

Význam ochrany zdrojov pitnej vody neustále narastá najmä z dôvodov globálneho otepľovania, nárastu a migrácie obyvateľstva, vzrastajúcej priemyselnej výroby a ďalších faktorov. So vzrastajúcou výrobou ako aj počtom obyvateľov narastá aj množstvo odpadov, pričom mnohé staré odpady ešte neboli zlikvidované a už vznikajú nové.

Najmä v minulosti sa rôzne druhy odpadov ukladali priamo do horninového prostredia, často bez akýchkoľvek bariér. Takýmto spôsobom výrazne vzrastalo riziko prieniku škodlivých látok do podzemnej vody. Aby sa zabránilo prieniku kontaminantov do životného prostredia sa v súčasnosti používa množstvo tradičných i nových materiálov a technologických postupov.

Jednou z pomerne používaných metód je metóda budovania tesniacich stien.

Pri tejto metóde nejde o čistenie kontaminovaného horninového prostredia, ale o zamedzenie vplyvu na okolité prostredie, pri čo najväčšom obmedzení podmienok na toto šírenie. Podzemné tesniace steny sú geotechnické konštrukcie, ktoré sa používajú na pasívnu sanáciu znečistených území, nachádzajúcich sa často v blízkosti otvorených vodných plôch alebo v oblastiach s vysokou hladinou podzemnej vody. Podzemné tesniace steny nemajú statickú funkciu. Sú konštruované ako vertikálna nepriepustná bariéra na obmedzenie, alebo úplné zastavenie prúdenia podzemnej vody. Tieto steny sa zhotovujú z nepriepustných materiálov ako cementové materiály, ílové suspenzie (STN EN 1538) alebo plastové tesniace steny (napríklad z HDPE fóliových pásov, navzájom spojených zámkou). Umiestnenie bariér, ich hrúbka a zloženie sú špecifické pre jednotlivé geologické podmienky a počas procesu zhotovovania sa môžu prispôsobovať individuálnym potrebám. Konštrukcie sa zhotovujú priamo v kontaminovanej zemine s cieľom zabrániť ďalšiemu prenikaniu kontaminantov do okolitého prostredia.

Aj keď použitie uvedenej metódy má viacero výhod, ako napr. pomerne rýchla inštalácia, relatívne nízka cena oproti iným druhom sanácií a samotná nenáročná prevádzka, existujú aj niektoré nevýhody. Medzi ne patrí najmä to, že znečistená zemina sa priamo nečistí, iba sa výrazne redukuje migrácia kontaminantov do podzemnej vody. Zároveň niektoré chemikálie a fyzikálno-chemické procesy môžu poškodiť kompaktnosť stien a spôsobiť porušenie ich nepriepustnosti.

Na zamedzenie, prípadne zníženie rizika uvedených nedostatkov je potrebné tesniacu stenu priebežne (on-line) a dlhodobo sledovať a v prípade jej porušenia okamžite vykonať nápravu.

V súčasnosti najbežnejšou metódou kontroly tesnosti podzemnej steny je sledovanie kvality podzemnej vody vo vrtoch v okolí ekologickej záťaže. Nevýhodou danej metódy je to, že sa jedná z hľadiska priestoru o bodovú informáciu. Preto pri sledovaní tesnosti pozdĺž celej tesniacej steny by bolo potrebné veľké množstvo vrtov.

Tento spôsob kontroly je preto technicky, časovo a finančne náročný.

Podstata technického riešenia

Opísané nedostatky odstraňuje zariadenie na monitorovanie tesnosti podzemných tesniacich stien, budovaných okolo ekologických záťaží, podľa technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že zahŕňa množinu elektród na trvalé uloženie do zeme pri podzemnej tesniacej stene, pričom elektródy sú pomocou káblov napojené na riadiacu jednotku, na ktorú sú ďalej napojené meracie zariadenia na sledovanie stavu podzemnej vody vo vrtoch v ekologickej záťaži a v jej okolí.

Podľa výhodného uskutočnenia zahŕňa meracie zariadenie na sledovanie stavu podzemnej vody vo vrtoch snímač hladiny podzemnej vody a/alebo snímač elektrického odporu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Zariadenie podľa technického riešenia je bližšie vysvetlené pomocou výkresov, na ktorých je na obr.l schematicky znázornený pôdorys ekologickej záťaže so zariadením podľa technického riešenia. Na obr.2 je schematicky znázornený rez ekologickou záťažou so zariadením podľa technického riešenia. Na obr.3 sú znázornené výsledky predstavujúce vyhodnotenie výsledkov na reálnom objekte, na ktorom je zobrazený inverzný geoelektrický odporový rez s oblasťou znížených odporov, kde došlo k prieniku kontaminantu.

Príklady uskutočnenia technického riešenia

Na obr. 1 a 2 je zobrazená ekologická záťaž 1, tvorená napríklad kontaminovanou zeminou, ktorá je obklopená podzemnou tesniacou stenou 2, ktorá má brániť prieniku kontaminácie z ekologickej záťaže 1 do okolitej pôdy a podzemných vôd.

Zariadenie podľa technického riešenia pozostáva z meracích asýtnych vzájomne zameniteľných kovových elektród 3, pričom proces sýtenia a merania je radený riadiacou r

jednotkou 5 monitorovacieho centra. Sústava týchto elektród 3 je trvalo zabudovaná v hĺbke cca 0,5 m pod povrchom v rovine súbežnej s podzemnou tesniacou stenou 2 vo vzdialenosti zodpovedajúcej priemernej hĺbke tejto steny. Meracie asýtne elektródy 3 sú pomocou izolovaných káblov 4 prepojené s riadiacou jednotkou 5 umiestnenou v monitorovacom centre na povrchu v blízkosti tesniacej steny. V zobrazenom príklade uskutočnenia tvorí riadiacu jednotku 5 elektronické zariadenie riadené priemyselným počítačom.

Vzájomná vzdialenosť elektród 3 vychádza z dĺžky podzemnej tesniacej steny 2 a jej hĺbky a pohybuje sa od 1 m do 10 m.

K riadiacej jednotke 5 sú ďalej pripojené meracie zariadenia na sledovanie stavu podzemnej vody vo vrtoch 6, ktoré sú vytvorené nad, pod a prípadne aj priamo v ekologickej záťaži 1. Meracie zariadenia na sledovanie stavu podzemnej vody vo vrtoch 6 zahŕňajú snímače hladiny podzemnej vody vo vrtoch 6 a snímače elektrického odporu podzemnej vody. Elektrický odpor podzemnej vody sa vplyvom najmä anorganickej kontaminácie (chloridy, dusičnany, sírany ...) výrazne mení. Z hodnôt rádovo desiatok mS/m až do stovák mS/m.

Riadiaca jednotka 5 podľa naprogramovaného procesu postupne sýti jednosmerným prúdom dvojice elektród 3 a súčasne meria na ďalších elektródach 3 elektrický potenciál. Sýtenie a meranie najprv prebieha vo dvojiciach s rovnakým rozstupom a potom sa rozstup sýtnych elektród zväčšuje. Pri vyhodnotení merania elektród s rovnakým rozstupom získame zdanlivý elektrický odpor v jednej hĺbkovej úrovni meraného profilu. Pri zväčšení rozstupu sýtnych elektród získame väčší hĺbkový dosah a celý proces sa opakuje. Takýmto spôsobom

-ςnakoniec vieme získať obraz o zdanlivých merných odporoch na celom meranom profile do hĺbky približne 1/3 až 1/2 meraného profilu. Všetky namerané dáta zdanlivých merných odporov a nameraných elektrických odporov podzemnej vody vo vrtoch sa sústreďujú v monitorovacom centre, kde sa automaticky porovnávajú a vyhodnocujú.

Výsledkom týchto meraní je odporový rez zdanlivých merných odporov v priestore pod elektródami 3, zobrazený na obr. 3. Tento odporový rez je superpozíciou zdanlivých merných odporov geologického prostredia a prenikajúcich kontaminantov. Pri dlhodobom on-line pozorovaní je potom možné sledovať stav a účinnosť tesniacich stien 2.

Zariadenie na monitorovanie tesnosti podzemných tesniacich stien 2, budovaných okolo ekologických záťaží 1 je možné aplikovať nielen na ekologických záťažiach, ale aj na takom type podzemných stien, kde vplyvom prieniku kvapaliny cez podzemnú tesniacu stenu (alebo popod ňu) dôjde k výraznej zmene elektrických odporov v meranej oblasti.

Claims (2)

1. Zariadenie na monitorovanie tesnosti podzemných tesniacich stien (2), budovaných okolo ekologických záťaží (1), vyznačujúce sa tým, že zahŕňa množinu elektród (3) na trvalé uloženie do zeme pri podzemnej tesniacej stene (2), pričom elektródy (3) sú pomocou káblov

5 (4) napojené na riadiacu jednotku (5), na ktorú sú ďalej napojené meracie zariadenia na sledovanie stavu podzemnej vody vo vrtoch (6) v ekologickej záťaži (1) a v jej okolí.

2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že meracie zariadenie na sledovanie stavu podzemnej vody vo vrtoch (6) zahŕňa snímač hladiny podzemnej vody a/alebo snímač elektrického odporu.