Table of Contents
זרמי קרקע מזוהמים או אדמה המשתרעים ממקור - המייצגים את אחד הסיכונים הסביבתיים המאתגרים ביותר של זמננו.בין אם מקורם משפך תעשייתי, לוטו יבשתי, לריצה חקלאית, או דליפת מיכלי אחסון תת קרקעיים, אלה יכולים להגר על פני מרחקים גדולים, אספקת מים מאיימת, מערכות אקולוגיות ובריאות הציבור מכילות יעילות של אמצעי בקרה, או לצמצום איכות הסביבה התקינה, עד להגדרה מחדש של אבטחה קבועה, כמו גם של מערכות הגנה לטווח ארוך יותר, כמו גם על מנת למנוע פיקוח קבוע, או לצמצום של אבטחה, או להגדרה מחדש של מערכות אבטחה, כמו גם על מנת למנוע את המשתנים, כמו גם על פני השטח של מערכות אבטחה, כמו גם על מנת למנוע את המשתנים מאובטח יותר, כגון אמצעי בקרה, כגון הגנה קפדנית, או לצמצום איכות גבוהה יותר, כמו גם על פני השטח, כמו גם על פני השטח של מערכות אבטחה קבועה של מערכות הגנה לטווח ארוך יותר, כגון, כמו גם על פני השטח, כגון הגנה לטווח ארוך, כמו גם על פני השטח, כמו גם על פני השטח, או הגנה קפדנית של מערכות הגנה, כמו גם על פני השטח, כמו גם על פני השטח, כמו גם על פני השטח, כמו גם על פני השטח, כמו גם על מנת למנוע פיקוח,
הבנה של Plumes
צנרת contaminant מוגדר על ידי המקור שלה, את האופי של המזה, ואת ההגדרה הידרוגולוגית. plumes יכול לכלול כימיקלים מתמוססים (למשל, כלורים, פחמימנים נפט, מתכות כבדות), נוזלי שלב לא-אקריד (NAPLs) קיימים כמו שלבים בלתי-מונים נפרדים, או תערובת של שניהם נשלטים על ידי כמה תהליכים מרכזיים:
- (ב) ⁇ :0) ⁇ : התנועה הגדולה של מי הקרקע נושא מתפזרים contaminants.הכיוון והמהירות של הדבקות תלויים ב ⁇ הידראוליות וביכולת מדאיגה.
- (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1 מיקסינג מכני ו diffusion מולקולרית, אשר מפיצים את ריכוזי המזהמים, מלוטשים אך מרחיבים את טביעת הרגל הצנרת.
- (ב) ⁇ :0) , ⁇ : ⁇ : 1 (הפסקה 1), חילופי יון או תגובות משקעים איטיים תחבורה מקוטבת יחסית לזרימת מים קרקע.
- (FLT:0) שיפור וטרנספורמציה: FLT:1 biotic ותהליכים ביוטיים שיכולים לשבור contaminants לתוך חומרים פחות מזיקים, אם כי כמה מוצרים השפלה (למשל, ויניל chloride מ trichloroethene) עשוי להיות רעיל יותר.
הצורה והצמיחה של הצנרת מושפעות מהטרוגניות בתת-הערעור - שכבות של חול, חימר, סלע שבור או סמרטוטים עשירים אורגניים יוצרים נתיבים זרימה מועדפים ומחסומים. a Historical Siteization, כולל לוטומים נפוחים, סקרים גיאופיזיקה, ו-Freshampling מים קרקעיים, חיוני לפני שכל עיצוב מכיל ללא בסיס זה, יכול להכיל אמצעים לא-מדומים או לא-מדומים של זרימה או לא-מדומים.
עקרונות מרכזיים של עיצוב מערכת המכילות
מערכות המכילות יעילות בנויות על מערך עקרונות הנדסיים יסודיים המבטיחים אמינות בטווח הארוך, בעוד שכל אתר מציג אתגרים ייחודיים, עקרונות אלה נשארים קבועים:
המונחים: integrity
המחסום חייב למנוע הגירה פיזית מעבר לגבול המיועד.זה דורש מבנה מתמשך, נמוך-יכול, שמתנגד לטיהור, סדקים או התקפה כימית.לדוגמה, קירות מזחלים חייבים להרחיב לתוך שכבת aquitard או נמוך למניעת זרימה נמוכה, בעוד שקירות גיליון דורשים תנומות interlocks כי נשארות לחץ הידרוסטטי חזק.
עמידות והתנגדות כימית
חומרים חייבים לעמוד בסביבה הכימית של הצנרת המיושבת, כמו גם מזג אוויר טבעי, מחזורי הקפאה, ופעילות ביולוגית. פוליאתילן גבוהה (HDPE) גיאמברנס משמשים בדרך כלל עבור ההתנגדות הכימית שלהם, אבל בדיקות תאימות עם conpatibility עם contaminants ספציפי לאתר הוא חובה. Cement-bentonite ו-קרקע-bentonite ערבוב עבור קירות מזחלות כדי לפתור או לפירוק חייב להיות מתפוררות.
בקרה הידרוקולית
החסימה אינה רק על מכשולים פיזיים; לעתים קרובות, יש לנהל ⁇ הידראוליים כדי למנוע זרימה מזוומנת, תחת או סביב המחסום, מערכות של מיצוי או ניקוז יכול ליצור בתוך ⁇ s אשר מושכים מים קרקע לטיפול, ביעילות להחזיק את הצנרת במקום.
נגישות למעקב ותחזוקה
אין מערכת המכילה מושלמת לנצח. ניטור בארות להציב סיבולת, מטה, ובתוך אזור המכילה מאפשרים דגימות קבוע ומדידות רמת מים. Access יציאות, חדרי בדיקה, נקודות ניקוי מאפשרות תיקונים ולמנוע כריתת בארות.מערכות צריך להיות מתוכנן עם אדמוניות - משאבות אחוריות, אספקה ומערכות אזעקה - כדי למזער את הזמן.
תאימות סביבתית וקיימות
מערכות המכילות לא צריכות ליצור בעיות סביבתיות משניות.חומרים המכילים מתכות כבדות, לייצר מטושטשות רעילות במהלך ההתקנה, או לצרוך אנרגיה מוגזמת הם פחות רצויים.באופן גובר, מעצבים משלבים מערכות פסיביות או נמוכות אנרגיה כגון מחסומים תגובתיים (PRBs) או phytoremediation, אשר משתמשים בתהליכים טבעיים לטיפול במזהמים, תוך כדי עדיין מכיל את הצנרת.
שקיפות ועלויות
על העיצובים לעמוד בתקנות מקומיות, ממשלתיות וממשלתיות, כגון אלה תחת חוק השימור והשיקום של המשאבים בארה"ב (RCRA) או ב-RCRA (RCRA) או ב-RCRA) או בחוק האחריות הסביבתי המקיף, הפיצויים והמשפט (CERCLA) כוללים לא רק בנייה אלא גם פעולה ארוכת טווח, תחזוקה, והשלמת ניתוח עלות מחזור חיים מסייע להשוות אפשרויות לכיסוי אחר.
סוגים של מערכות המכילות
אסטרטגיות המכילות נופלות לשתי קטגוריות רחבות: מחסומים פסיביים שחוסמים תנועה מדבקת פיזית, ומערכות פעילות שמשמרנות את זרימת המים הקרקע או לטפל במזהמים במקום. פרויקטים מוצלחים רבים משלבים גישות מרובות.
גדרות בלתי ניתנות
מחסומים ורטריאליים שהוצבו מתחת לאדמה כדי ליירט הגירה אופקית מסוגים נפוצים כוללים:
- (ב) ⁇ :0) קירות: ⁇ 1 (FLT:1; תעלות שנחפרו ונמלאות בתערובת של נחיתות נמוכה של אדמה, בטאנטוןיט, ומלט.הם יעילים למחסומים עמוקים (עד 30-50 מ') וניתן לבנות בטווח רחב של סוגי אדמה.
- (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (FLT:0)Geomembrane liners:03FLT:1 ; גליונות פולימרים גמישים (למשל, HDPE, PVC) ממוקמים אנכית בחפירות שנחפרו או בשילוב עם מחסומים קרקעיים.הם מספקים חסינות מעולה אך דורשים נביחות ים זהירה והגנה מפני punctures.
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
מחסומים בלתי אפשריים משמשים לעתים קרובות בשילוב עם מערכת תפוצה:0 פיזור 1:0 â ¢ â ¢ â ¢ â ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
מערכות המכילות הידראוליות
מערכות פעילות אלה מנצלות את משאבת מי הקרקע כדי לשלוט בכיוונים זרימה.עיצובים מרכזיים כוללים:
- (FLT:0)Pump-and- Treatment:FLT:1 מיצוי בארות לכידת מי קרקע מזוהמים, אשר מטופלת מעל פני השטח (למשל, על ידי מודעות פחמן, פס אוויר או ביולוגיים) או משוחררת או משוחררת.זו שיטה מוכחת עבור צנרת מומסת, אם כי זה יכול לדרוש עשרות שנים של פעולה עבור אתרים גדולים.
- (ב) ⁇ 0 (בפני ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (FLT:0Funnel-and-gate Systems: FIRLT:1 מחסומים בלתי אפשריים (פטרונים) מי קרקעיים ישירים לעבר אזור טיפול (gate) המכיל אמצעי תקשורת תגובתיים (למשל, ברזל אפס-ערך עבור פותרים כלוכלים).
גדרות Reactive Remeable (PRBs)
PRBs הם אלטרנטיבה פסיבית שמתייחסת למזהמים כשהם זורמים דרך מדיום פעיל המותקן על פני נתיב הצנרת.חומרים תגובתיים נפוצים כוללים ברזל אפס-שוויון (עבור כלוכלו מחדש של פותרים, מתכות), פחמן פעיל (עבור אורגנים), אבן גיר (לניטרליזציה), ושקעי פחמן אורגניים (להפחתה ביולוגית) דורשים עיצוב זהיר כדי להבטיח זמן מגורים מספיק ולמנוע כריתת מים ממינרלים או מתחומים פעילים בהצלחה, הם יכולים לפעול עם מאות שנים תחזוקה מינימלית, או להפעיל בהצלחה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000
ביו-ריגולציה ו Phytoremediation as Containment Tools
בעוד שלעתים קרובות נחשב טכנולוגיות טיפול, שיטות ביולוגיות יכולות לשרת פונקציה המכילה על ידי degrading contaminants לפני שהם נודדים.שיפור הביו-remediation, באמצעות הזרקת תורמי תזונה או אלקטרונים, מעורר מיקרובים ילידים כדי לפרק את המזועים במקום. Phytoremediation משתמשת בשרירים מעוכבים עמוקים (למשל, פופלרים, , יקומים) כדי לקחת מים, להפחית את ההתנהגויות הידראוליות, ולהפחית את העלולים להיות מטבוליטמין אלה.
שיקולים
עיצוב מערכת המכילה מוצלח יוצא מתהליך שיטתי המשלב נתונים באתר, מודלים והערכה לסיכון.הצעדים הבאים הם קריטיים:
הערכה אתר
צעד זה קובע את מודל האתר המושגי (CSM) על החוקרים לייצב את המידה המאוחרת והארכינית של זיהום, לזהות את אזור המקור, לאפיין את הגיאולוגיה - כולל אקוויפרים, אקווטים, שברים, ואת היסטרוגניות.קרקע מים דגימה חייב למדוד לא רק ריכוז אלא גם את הפרמטרים הגיאוגרפיים (pH, פוטנציאל אדום, חמצן מומס, וכו ') כמו רזולוציה גבוהה (p) לחץ דם) או לחץ דם גבוה (m) משפיע על גבול רזולוציה) כגון לחץ דם גבוה (p.
מודלים הידרוגולוגיים
לאחר שה-CSM מפותח, קרינת מי קרקעיים מספריים ומודלי תחבורה (למשל, MODFLOW, MT3DMS) מדמיינת הגירה תחת תרחישים שונים.מודל קליברציה נגד נתונים היסטוריים ומדידות האחרונות בונה אמון בתחזיות.ניתוח רגישות S.S מזהה כי הפרמטרים המשפיעים ביותר מכילים יעילות - התנהגות הידראולית, נקבוביות, וגורמים retardation יכולים להיבדק כמעט לפני בנייה.
עיצוב חיפוש וגדרי
עבור מכשולים פיזיים, תאימות חומרית היא רבת ערך.עיצובים קיר סליורי חייב להשיג מוליכות הידראולית של 1×10-7 ס"מ / או נמוך יותר תוך שמירה על כוח מספיק כדי לעמוד בלחץ כדור הארץ מאוחר יותר.עבור ג'ממברנס, עובי, התנגדות כימית ושלמות ים נקבעים על בסיס Exsure Class (למשל, באמצעות חישובים מתקדמים HDPE).
בקרת איכות בנייה / QALITY (QA/QC)
במהלך ההתקנה, QA / QC קפדני מבטיח כי המחסום עונה מפרטים עיצוב.עבור קירות מזחלות, זה כולל בדיקות צפיפות סלורית, סטיות, אובדן סינון; עבור גיאוגרפימברנס, בדיקות ים לא הרסני (למשל, ואקום, קופסא ניצוצת) ובדיקות קליפות הרסניות הן שגרתיות. - באמצעות אימות גירוד - באמצעות קריאה, עקבות, או מסלולים גאופראליים שאינם קיימים.
עיצוב רשת
רשת ניטור חזקה חיונית לאמת ביצועים של להכיל ולזהות סימנים מוקדמים של כישלון. ניטור בסיס צריך לכלול מדידות ראש הידראולי, ריכוזים contaminant, ואינדיקטורים גיאוכימיים. Down ⁇ s חייב להיות ממוקם בתדירות מספיק כדי ליירט כל פריצת דרך לפני שהוא נודד מעבר לאזור המכיל. לוגאגרמי נתונים אוטומטיים מאפשרים מעקב בזמן אמת, בעוד sampling ידני מספק בדיקה.
ניהול הסתגלות ותכנון עקבי
אפילו העיצובים הטובים ביותר עשויים לדרוש שינוי בתנאים משתנים.תנודות שולחן המים עונתי, שינויי האקלים על טעינה מחדש, או התנהגות בלתי צפויה של זיהום יכול לשנות דינמיקות צנרת.תוכנית ניהול הסתגלות מתווה את ההדקים לפעולה (למשל, עלייה של 10% בריכוז ⁇ ) ולהחליט צעדים נכונים - בין אם מוסיפים מיצוי, תיקון חלקי מחסום, או התאמת שיעורי טיפול פיננסים הם להבטיח מנגנונים ארוכי טווח עבור מנגנונים לטווח ארוך.
מחקרים ועיסוקים טובים
בחינת פרויקטים בעולם האמיתי מגלה שיעורים המודיעים עיצובים עתידיים.הדוגמאות הבאות ממחישות עקרונות מרכזיים בפעולה:
Love Canal, ניו יורק (Hybrid Containment-Remediation)
אתר תעלת האהבה הידוע לשמצה, שבו פסולת כימית קבורה מזוהמת שכונות הסובבות, נכלל בסופו של דבר בשילוב של קיר מזחלות, כובע חימר, ומערכת איסוף מלוטשת.הקיר הזחלות, שהותקן בעומק של 15 מטרים לשומר חימר, מטביע את אזור המקור 7-hectare.
Picket Line Road, New Jersey (Funnel-and-Gate PRB)
באתר תעשייתי לשעבר המזוהם עם כלורנים מחוסנים, מערכת פטרינה-וגייט הותקנה ב-2006 שני קירות ערמות גיליון (פטרונים) מי קרקעיים ישירים לשער בגודל של 6 מטרים מלא ברזל אפס-ערך.השער מתייחס טריצ'ורונה ותרכובות קשורות לרמות שאינן מחוסמות לפני היציאה ממחזור המים.
אתר האינטרנט של משרד האנרגיה של US Department of Energy's Hanford Site (Hydraulic Containment of Vadose Zone Plumes)
באתר הנפורד בוושינגטון, פסולת רדיואקטיבית קבורה יצרה זרמי שטח עמוק וידונים המאיים על נהר קולומביה. אסטרטגיית ההכלה שנבחרה משלבת את הקרקע desiccation (העברת מים להפחתה במורד פלוקס) עם מיצוי וילונות בקנה מידה גדול כדי ליירט כל זיהום נייד.נורical Modeling היה קריטי בשבח את המחייה; המערכת פועלת מאז 2015 עם ערך הידראולי לחיקוי גבוה.
Best Practice summary
- תמיד להאריך מחסומים לתוך שכבת יכולת נמוכה מתמשכת (aquitard or Bedrock) כדי למנוע זרימה.
- שילוב מרכיבים פסיביים ופעילים (למשל, קיר סלורי בתוספת בארות החילוץ) כדי להתמודד עם תנאים הידראוליים משתנים.
- לבצע מעקב ארוך טווח עם מדדי ביצועים ברורים ופעולות עקביות.
- שילוב של undancy ב- משאבה, כוח ומערכות בקרה כדי למזער את הסיכון לכישלון.
- בעלי עניין בולטים מוקדם, כולל הרגולטורים והציבור, כדי לבנות אמון ולהבטיח עמידה.
(הופנה מהדף מערכת ההכללה, מתייחס למשאבים של הסוכנות להגנת הסביבה (EPA) לטכנולוגיות המכילות טכנולוגיות:2CLU-IN עבור סוכנות הגנת הסביבה של ארצות הברית (EPA) על גבי טכנולוגיות המכילות טכנולוגיות המכילות את ה-FLT:2CLU-IN מסד נתונים עבור התחדשות סביבתית (FLT) ו-Remediation Proliation Database (FLT:5) , כולל קונסולת מידע על בסיס טכנולוגיות ו-FLT=RRC)
מסקנה
תכנון מערכות המכילות יעילות עבור צנרת contaminant דורש גישה רב תחומית המשלבת הידרוגולוגיה, הנדסה גיאוטכנית, חומרים מדע, והערכה סיכונים.לא פתרון אחד מתאים לכל האתרים; המערכות הטובות ביותר מותאמים לתנאים ספציפיים באתר, משלבת ניהול ובקרה, ולצפות שינויים לאורך זמן.מחסמים בלתי אפשריים לשליטה וטיפול הידראולי, הטכנולוגיות הזמינות להמשיך להתפתח, להציע הגנה על עלויות גבוהות יותר, וכוללות יותר של אנשים בעלי יכולת למידה יעילה, ושמירה על מחלות סביבתיות, כדי להגן על פני זמן.