ELIMINACE RIZIK P I REALIZACI TECHNICKÝCH OPAT ENÍ ODVODN NÍ VÝKOP VÝSTAVBY KANALIZACE V ÚZEMÍ KONTAMINOVANÉM CHLOROVANÝMI UHLOVODÍKY

Transkript

1 ELIMINACE RIZIK P I REALIZACI TECHNICKÝCH OPAT ENÍ ODVODN NÍ VÝKOP VÝSTAVBY KANALIZACE V ÚZEMÍ KONTAMINOVANÉM CHLOROVANÝMI UHLOVODÍKY Mgr. Jan Barto, RNDr. Eva Vodi ková, Mgr. Jakub Štefe ka GEOtest, a.s., Šmahova 1244/112 Brno Elimination of Riscs Related to the Realization of Technical Measures of Canalization Tranches Drainage in the Area Contaminated by Chlorinated Hydrocarbons. The Tramvaj Plotni complex of constructions is a project which comprise of reconstruction of public areas. It includes a reconstruction of utility network and construction of canalization with connections. A groundwater extraction is necessary due to conducted excavations which are reaching under the water tabel. Groundwater is contaminated by chlorinated hydrocarbons in the area of interest. A decontamination up to acceptable limits is therefore needed prior to discharge into a river can be applied. 1. ÚVOD Výstavba nové kanaliza ní sít budovaná v rámci akce TRAMVAJ PLOTNÍ SOUBOR STAVEB zahrnuje vybudování stoky Komárov v prostoru vymezeném na ekou Svratkou, na jihozápad a Svitavským - Mlýnským náhonem (n kdejší Ponávkou) na jihovýchod, na ulicích Komárovské náb eží a Konopná. Stavební výkopy zasahovaly zpravidla do hloubky 4,5 až 6,2 m, p i emž naražená hladina podzemní vody se v míst stavby vyskytuje dle dosavadní vrtné prozkoumanosti v hloubkách 3,5 až 5,3m. Aby bylo možno kvalitn provád t pokládku potrubí, betonáž šachet a dalších objekt na kanalizaci, bylo nutné snižovat hladinu podzemní vody na úrove cca 0,5 m pod dno výkop. Pro posouzení pot eby a rozsahu realizace jednotlivých etap stavebního erpání bylo stanoveno provedení 3 etap hydrogeologického pr zkumu (dále HGP). Dalším d vodem realizace HGP bylo ov ení rozsahu a míry kontaminace v podzemní vod zejména chlorovanými uhlovodíky (ClU) a potenciáln i dalšími látkami. Kontaminace ClU pochází primárn ze staré ekologické zát že, kde se ClU používaly jako odmaš ovadla. ClU se tak dostávají do podzemní vody a migrují genereln ve sm ru proud ní, tj. sm rem ke Svratce a k soutoku s Ponávkou. Od erpávaná podzemní voda proto musí být išt na p ed vypoušt ním do Ponávky na limity schválené Povodím Moravy a p íslušným vodoprávním ú adem, kterým je Krajský ú ad Jihomoravského kraje, Odbor životního prost edí. ( 225 )

2 2. P ÍRODNÍ POM RY 2.1 Geomorfologie a geologické pom ry Zájmové území je lokalizováno v ploché údolní niv s p evládající nadmo skou výškou cca 200 m n. m. Nejsvrchn jší vrstvy tvo í antropogenní navážky mocnosti od 0,7 do max. 3,0 m. Pod t mito navážkami jsou zpravidla fluviální jílovité hlíny hn dé barvy, místy smouhovit proložené pís itými hlínami, p evážn tuhé konzistence (tzv. povod ové hlíny). Podloží t chto hlín tvo í pís ité št rky. Sou ástí pís itých št rk mohou být také jílovité proplástky r zných mocností. Velikost valoun št rku se sm rem do hloubky zpravidla zv tšuje. V podloží (zpravidla v hloubce 9 až 12 m p.t.) se nachází neogenní jíly. 2.2 Hydrogeologické a hydrologické pom ry Souvrstvím kvartérních št rkopís itých sediment vzniká kolektor s pr linovou propustností a s mírn napjatou hladinou podzemní vody. Stropním izolátorem jsou zpravidla povod ové hlíny, p ípadn proplástky z pís itého jílu. Bazálním izolátorem jsou neogenní jíly. Sm r proud ní podzemní vody je k ece Svratce. Celkovou hydrogeologickou situaci v prostoru zájmové lokality komplikuje vypoušt ní vody z vodní elektrárny na Brn nské p ehrad do eky Svratky, ímž se výrazn zvyšuje pr tok v ece (až 9x), zvyšuje se hladina a dochází ke zm n hydraulického gradientu podzemní vody. se vypouští cca 18 m 3 /s vody. P i nízkých vodních stavech dotují podzemní vody povrchové (tedy i v etn kontaminace). P i vyšších vodních stavech, ke kterým dochází zejména b hem vypoušt ní vody z vodní elektrárny (ale také k nim m že docházet p i vysokých srážkových úhrnech, jarním tání a záplavách) m že docházet k b ehové infiltraci povrchové vody do vody podzemní. Z kvalitativního hlediska m že tento proces znamenat na jednu stranu ed ní kontaminace, na stranu druhou však i její rozvle ení do míst jinak nekontaminovaných. Vodní stav H [cm] 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Obr.1) kolísání hladiny Svratky vlivem vypoušt ní vody z Brn nské p ehrady ( 226 )

3 3. STANOVENÍ SANA NÍCH LIMIT Limitní koncentrace pro vypoušt ní erpaných podzemních vod do vod povrchových stanovil p íslušný vodoprávní ú ad, kterým je Krajský ú ad Jihomoravského kraje, Odbor životního prost edí, a také Povodí Moravy, s.p. Z hlediska kvantitativního bylo rozhodnutím vodoprávního ú adu stanoveno maximální povolené erpané množství na 32,5 l/s. Maximální m sí ní povolené erpané množství bylo ,1 m 3 /m síc a maximální ro ní povolené erpání m 3 /rok. Kontaminant Limit v.ú. Limit Povodí ropné uhlovodíky 1,0 mg/l (C 10 -C 40 ) 1,0 mg/l (NEL) cis 1,2 dichlorethylen (DCE) 40 g/l 40 g/l trichlorethylen (TCE) 40 g/l 40 g/l tetrachlorethylen (PCE) 20 g/l 20 g/l 4. P EHLED PROVEDENÝCH PRACÍ 4.1 Vrtné práce Na po átku zá í 2010 byly na lokalit zapo aty vrtné práce. Vrty byly vyhloubeny rota n -jádrovým zp sobem, jako úplné, tzn. že byly ukon eny zpravidla v nepropustném podloží. Vystrojeny byly PVC zárubnicí DN200 s perforací v úseku cca 4 až 10 m, v závislosti na zjišt ných hydrogeologických podmínkách. Celkem bylo vyhloubeno 28 vrt sloužících jak k HGP, tak k odvodn ní stavby 4.2 Monitoring hladiny podzemní a povrchové vody Vlastnímu monitoringu p edcházela pasportizace hydrogeologických objekt v okolí stavby. Nejv tší koncentrace ClU byla g/l tetrachlorethylenu. Na erpaných a pozorovacích vrtech byla v pravidelných intervalech m ena úrove hladiny podzemní vody z d vodu kontroly optimálního snížení hladiny podzemní vody, a to z hlediska stavby samotné i z d vodu posouzení vlivu na statiku okolních staveb. Automatické m ení hladiny podzemní vody bylo provád no samozápisnou sondou v p ti monitorovacích vrtech. Hladina vody v ece Svratce a v Ponávce (které jsou ve vzájemné hydraulické spojitosti) byla m ena za pomoci vodo etných latí a z lávky. V následujícím grafu lze vid t kolísání hladin vlivem vypoušt ní vody z Brn nské p ehrady i zm ny hladin podzemní vody z d vodu stavebního erpání. Obr.2) od erpávání vody p i výstavb ( 227 )

4 Pr b!h hladin od ,50 VJ03 Svratka nadmo#ská výška hladin (m n.m.) 195,00 HV12 194,50 194,00 X07 X14 193,50 X01 193,00 X06 X05 X04 192,50 HV15 X03 HV14 X12 HV11 192,00 HV13 191,50 X13 X02 191,00 X11 190, "as (hod) "erpané množství (l/s) $erpané množství 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, "as (hod) Obr.3) Pr#b h hladin a "erpaného množství za období od do Hydrodynamické zkoušky Na devíti hydrogeologických vrtech byly pro zjišt!ní hydraulických parametr# zvodn! realizovány t"i etapy hydrodynamických zkoušek. Hladina podzemní vody v zájmovém území a jeho okolí je považována p"evážn! za mírn! napjatou. V pr#b!hu hydrodynamických zkoušek byly m!"eny a registrovány úrovn! hladiny podzemní vody a zaznamenávány vydatnosti podle požadavk# použitého zp#sobu vyhodnocení podle teorie neustáleného proud!ní podzemní vody. Zvode$ lze charakterizovat jako siln! propustnou ve t"íd! propustnosti II, která p"echází do dosti slin! propustné ve t"íd! propustnosti III. Transmisivitu je možno charakterizovat jako velmi vysokou, ve t"íd! transmisivity I až vysokou, ve t"íd! transmisivity II. V rámci provedených etap HGP bylo zjišt!no, že režim stavebního erpání z realizovaných vrt# bylo t"eba p"izp#sobit aktuální situaci na staveništi, a to zejména z d#vodu zm!ny vodních stav#, zap"í in!ných jak p"irozenou inností (srážkové pom!ry, jarní tání, povod$ové stavy na "ece), tak režimními zm!nami ve Svratce, které souvisí s vypoušt!ním vody z Brn!nské p"ehrady. P"i vyšších vodních stavech bylo nutno erpaná množství adekvátn! navýšit, p"ípadn! podpo"it erpáním z výkopu, aby došlo ke snížení hladiny podzemní vody na pot"ebnou úrove$. Pr#m!rná vzdálenost mezi vrty byla spo tena na vzdálenost cca 13 m, v míst! soutoku kratší. Tato vzdálenost byla optimální pro vytvo"ení dostate né deprese Po et erpaných vrt# závisí na velikosti otev"eného úseku stavby. Optimální erpané množství z každého vrtu bylo v pr#m!ru 4 až 6 l/s, s možným navýšením až na 9 l/s. ( 228 )

5 4.4 Dekontaminace od erpávané podzemní vody Vzhledem k nadlimitním koncentracím ClU v prostoru stavby bylo nutno p ed vypoušt ním od erpávanou vodu dekontaminovat. Kapacita dekontamina ního za ízení byla taková, aby zabezpe ila vy išt ní erpané vody pod stanovené limity. Dekontamina ní stanice na chlorované, lehké a st ední uhlovodíky odstra uje zne išt ní s ú inností dekontaminace p es 90 %. Celé za ízení je konstruováno podle konkrétních požadavk dané lokality se zohledn ním fyzikáln -chemických vlastností vody a míry kontaminace chlorovanými uhlovodíky. Kontaminovaná voda je erpaná do vhodn sestavené stripovací kolony. Zne iš ující látka p echází do vzdušniny a je sorbována na filtru. Po nasycení sorp ní aktivity se filtr s náplní aktivního uhlí vym uje. Dekontamina ní jednotka sestávala ze soustavy usazovacích nádrží, ve kterých je voda zbavena mechanických ne istot, ze soustavy stripovacích kolon typu BUBLA a z dekontamina ních jednotek s filtra ním za ízením na bázi aktivního uhlí. Kontaminovaná podzemní voda od erpávaná z jednotlivých díl ích úsek výkopu byla po dekontaminaci vypoušt na do koryta Ponávky, které se nachází ve vzdálenosti 10 až 64 m od nov budované kanaliza ní sít. Podzemní voda, která nebyla kontaminovaná sledovanými kontaminanty, byla po odsazení kalu v sedimenta ních nádržích vypoušt na do koryta Ponávky. Obr.4) Dekontamina ní stanice 4.5 Odb ry a analýzy vzork podzemní vody V pr b hu HGP byly odebírány vzorky na po átku a na konci erpací zkoušky z d vodu zjišt ní míry kontaminace a tedy p íprav sana ní stanice. Z každého vrtu byl odebrán vzorek také na po átku stavebního erpání. Z koncového stupn sanace byly v sana ní stanici jednou týdn odebírány dvouhodinové sm sné vzorky vody získané sléváním osmi objemov stejných díl ích vzork vypoušt ných dekontaminovaných vod odebíraných v intervalu 15 minut. P ímo p i odb ru se v terénu m ily základní fyzikáln -chemické parametry, tedy teplota vypoušt né podzemní vody, ph, oxida n reduk ní potenciál (ORP) a konduktivita. Vzorky byly analyzovány v akreditovaných laborato ích firmy GEOtest, a.s. ( 229 )

6 Obr.5) Grafická interpolace ClU na lokalit 5. ZÁV R Výstavba kanalizace na ulicích Komárovské náb eží a Konopná zasahuje do kolektoru kvartérních vod m lkého ob hu, které mají p evážn mírn napjatou hladinu díky málo propustným polohám povod ových hlín v nadloží í ních písk a pís itých št rk. Pro odvodn ní jednotlivých úsek stavebního výkopu pro výstavbu kanalizace bylo zapot ebí od erpávat podzemní vodu, aby bylo ve všech stavebních jámách dosaženo pot ebného snížení hladiny podzemní vody pod bázi výkopu. Režim stavebního erpání vyžadoval p izp sobení aktuální situaci na staveništi, srážkovým pom r m, zvýšeným stav m na ece Svratce i režimním zm nám, daným vypoušt ním vody z Brn nské p ehrady. Celkem bylo od erpáno cca m 3 vody. Dosah deprese v okolí erpaných vrt byl trvale monitorován m ením úrovn hladin v erpaných vrtech, v pozorovacích vrtech v bezprost edním okolí úseku ve výstavb a na povrchových tocích. Data sloužila pro monitoring dopadu a vyhodnocení rizik vlivu snížení hladiny podzemní vody erpáním na statiku stávajících okolních objekt, který vyhodnocovali pracovníci odborné firmy, k tomu ur ení. Kvalitativní monitoring podzemní vody prokázal p ítomnost kontaminace chlorovanými uhlovodíky. Pro dekontaminaci erpané vody byla instalována technologie soustavy stripovacích kolon a následného filtra ního za ízení na bázi aktivního uhlí. Kvalita p e išt né vody byla p ed jejím vypoušt ním do povrchového toku (Ponávka) v týdenních intervalech monitorována a odpovídala požadovaným parametr m, daným rozhodnutím vodoprávního ú adu. Provedené práce umožnily realizaci výstavby nového kanaliza ního ádu budovaného v rámci rozvoje Jižního centra m sta Brna. Titul, jméno, p íjmení autora:mgr. Jan Barto Adresa firmy pracovišt :GEOtest, a.s., Šmahova 1244/112, Brno Telefon: barton@geotest.cz ( 230 )