1. Ocena warunków lokalizacyjnych.

- Przedmiotowe wysypisko odpadów komunalnych zlokalizowane jest na południowym zachodzie Polski w północno-zachodniej częsci województwa podkarpackiego w Gminie Mielec, miasto Mielec na osiedlu Rzochów. Miasto to położone jest w dolinie rzeki Wisłoki, w kotlinie Sandomierskiej.

- Wysypisko zlokalizowane jest w odległosci 0,053 km od ulicy Kolejowej.

- W najbliższym otoczeniu – 0,042 km znajdują się pojedyncze obiekty mieszkalne.

- Opisywane przez nas składowisko sąsiaduje bezpośrednio z lasami, łąkami oraz polami uprawnymi dodatkowo

- W odległości 0,22 km na północny zachód od badanego terenu znajduje sie łowisko Poręby Rzochowskie.

- W płn części miasta (ul.Wojska Polskiego) zlokalizowane jest lotnisko oraz SSE Euro-Park.

1. Budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne w podłożu.

1.1.1 Budowa geologiczna

- na badanym terenie występującą utwory czwartorzędowe w postaci gleb tj.mady i piaski rzeczne. Głębokość ich zalegania wynosi od 0 do 9m. Na głebokości od 9 do 12m znajdują się utwory trzeciorzędowe takie jak iły pylaste oraz łupki ilaste.

- miąższość utworów czwartorzedowych wynosi 10m

- rodzaje gruntów występującymi na badanym terenie są: gleby, piaski gliniaste, gleby piaszczyste, żwiry oraz iły i łupki piaszczyste

- warunki budowlane są złe gdyż obszar skłądowiska znajduje się na terenach piaszczysto-madowych tarasów.

1.1.2.Warunki hydrogeologiczne w podłożu

- głębokość do I poz. wodonośnego wynosi od 0 do 5m

- zwierciadło wody gruntowej jest ustabilizowane
-brak wahań zwierciadła wód gruntowych
- na głębokości 6.8m pod składowiskiem występuje zwierciadło wód gruntowych
- kierunek spływu wód zachód

2. Charakterystyka warunków gruntowo-wodnych w podłożu w podłożu składowiska

W podłożu wydzielono 6 warstw geotechnicznych

Warstwa I

• Gleba (Gb)

• Głębokość zalegania od 0 do 0,2m

• Sposób rozprzestrzenienia warstwy- jednolita warstwa

• Miąższość warstwy 0,2m

• Stan zalegania- strop (plastyczny)

Warstwa II

• piasek gliniasty (Pg)

• Głębokość zalegania od 0,2 do 1,2m

• Sposób rozprzestrzenia warstwy- jednolita warstwa

• Miąższość warstwy 1m

• Stan zalegania- strop (plastyczny)

• Średnia wartość I_L 0,27

• Współczynnik wodoprzepuszczalności k=10^-3 cm/s

Warstwa III

• glina pylasta (Gp)

• Głębokość zalegania od 1,2 do 4,8m

• Sposób rozprzestrzenienia warstwy – jednolita warstwa

• Miąższość warstwy 3,6m

• Stan zalegania- strop, spąg (twardoplastycny)

• Średnie wartości I_L, dla stropu I_L=0,2 dla spągu I_L=0,18

• Współczynnik wodoprzepuszczalności k= 10^-6cm/s

Warstwa IV

• piaski średnie (Ps)

• Głębokość zalegania od 4,8- 7,0 m

• Sposób rozprzestrzenienia warstwy – jednolita warstwa

• Miąższość warstwy 2,2m

• Stan zalegania- strop, spąg (średniozagęszczony)

• Średnie wartości I_D, dla stropu I_D=0,39 dla spągu I_D=0,43

• Współczynnik wodoprzepuszczalności k= 10^-2cm/s

• Głębokość zwierciadła wody – 6,8m

Warstwa V

• Żwir (Ż)

• Głębokość zalegania od 7,0 -9,0 m

• Sposób rozprzestrzenienia warstwy – jednolita warstwa

• Miąższość warstwy 2m

• Stan zalegania- strop, spąg (średniozagęszczony)

• Średnie wartości I_D, dla stropu I_D=0,45 dla spągu I_D=0,48

• Współczynnik wodoprzepuszczalności k10^-1cm/s

Warstwa VI

• Rodzaj gruntu: ił pylasty + łupki piaszczyste (Iπ+ti)

• Głębokość zalegania od 9 do 12m

• Sposób rozprzestrzenienia warstwy- jednolita warstwa

• Miąższość warstwy 3m

• Stan zalegania: strop, spąg (zwięzły)

• Średnia wartość I_D= -0,01

• Współczynnik wodoprzepuszczalności k= 10^-7

2.1. Ocena geotechniczna podłoża dla koncepcji jego zabezpieczenia

• Podłoże istniejącego wysypiska jest warstwowe, składające sie z gruntów przepuszczalnych oraz nieprzepuszczalnych

• Miąższość gruntów przepuszczalnych:7m

Miąższość gruntów nieprzepuszczalnych: 5m

• Bezpośrednio pod składowiskiem znajduje się warstwa Piasku gliniastego

o miąższości (h₁)

• h₂

• Poniżej dna składowiska do głębokości h₃ znajduje się warstwa gruntów przepuszczalnych.

• Bariera geologiczna:

-gleba

Głębokość zalegania od 0 do 0,2m

Miąższość 0,2m

- piasek gliniasty

Głębokość zalegania od 0,2 do 1,2m

Miąższość 1m

- glina piaskowa

Głębokość zalegania od 1,2 do 4,8m

Miąższość 3,6m

- piasek średni

Głębokość zalegania od 4,8 do 7,0m

Miąższość 2,2m

• Odległość od dna wysypiska do zwierciadła wody wynosi 5m , charakter zwierciadła – ustabilizowany

• Grunty wilgotne występują na głębokości od 7 do 12m czyli pod poziomem zwierciadła wodnego

• W badanym podłożu występują grunty słabonośne- odkształcone tj. Pg- piasek gliniasty

Miąższość tej warstwy wynosi 1m

Głębokośc zalegania od 0,2 do 1,2m

Koncepcja zabezpieczenia podłoża gruntowego:

Wybór sposobu zabezpieczenia podłoża dla danych warunków lokalizacji

Ze względu na wysoki poziom zwierciadła wody pod starym składowiskiem spowodowany bliskim sąsiedztwem rzeki Porad, postanowiono budowę nowej niecki składowiska obok istniejącej.

Warunki gruntowe są nie korzystne spowodowane wystąpieniem lustra wody na ok. 3,4 m głębokości. Proponuje się podwójną barierę uszczelniającą syntetyczną by zapobiec podmywaniu składowiska oraz odciekom z wysypiska śmieci do gruntu i wody.

Bariera będzie osadzona na 1,2 m nad lustrem wody, z podwójnym systemem drenażowym. Jeden będzie zbierał odcieki do zbiornika natomiast drugi będzie odprowadzał wody gruntowe do pobliskiej rzeki.

Skarpy będą nachylone w stosunku 1:3.

Wymiarowanie bariery składowiska w podstawie składowiska

Elementy konstrukcyjne bariery i materiały

Zwymiarowana bariera uszczelnienia na podstawie składowiska (rys 3.)

Obliczenia

Wymiarowanie geomembrany:

Obliczenie maksymalnego wydłużenia dla różnej wartości osiadania podłoża.

Dla skarpy północnej.

Lk =

Dla t = 0,5 m:

Lk = = 4,92 m

Dla t = 1 m:

Lk = = 5,14 m

Procentowe wydłużenie:

E = Lp = 4,74 m

Dla t = 0,5 m

E = = 3,89 %

Dla t = 1 m

E = = 8,6 %

Obliczanie liczby mieszkańców

Mo = 65000, p = 0,5 %, n = 9

Mn = 65 000 * [1+ ] = 67 984

Obliczanie powierzchni składowiska

H = 8 m

A= = 3,98 ha

A =4 ha – 1,6 ha = 2,4 h

Do realizacji przyjęto składowisko o powierzchni 2,4 ha

Obliczanie ilości odcieków w dnie składowiska wg wzoru niemieckiego

q = qd ∙ F [l/s]

gdzie:

q – ilość odcieków [l/s]

qd – wydatek jednostkowy, qd – 0,05 [l/s/ha] dla okresu deszczowego

F – powierzchnia niecki wysypiska [ha]

q = 0,05 [l/s/ha] ∙ 2,4 [ha] = 0,12 [l/s] = 12 [m3/d]

Obliczanie ilości odcieków dla opadu średniego z bilansu wodnego w warstwie przykrywającej:

Q = Hśr – Qp- P

gdzie:

Q- ilość odcieków [mm/rok/m2]

Qp – spływ powierzchniowy z jednostki powierzchni składowiska [mm]

Hśr – średnio roczny opad [mm]

P – parowanie powierzchniowe [mm/rok]

Ψ – współczynnik spływu powierzchniowego, zależy od spadku gleby (0,1 – 0,2)

Przyjęto 0,15

Qp = Ψ* Hśr

Qp =0,15*760 = 114 [mm/rok/m2]

Hśr = 760 mm

P = 0,5/29 536 00 = 1,7•10 -8

Q =750 – 114 -1,7•10 -8 = 634 [l/s]

Obliczenie skuteczności hydroizolacyjnej systemów uszczelnień:

q = Ca∙a∙

gdzie:

q – przepływ [m3/s]

Ca – współczynnik przepływu = 0,6

h – wysokość [m]

a – powierzchnia otworu [m2]

q – przyspieszenie ziemskie [m/s2]

g ‒ przyspieszenie ziemskie [m/s2]

q = 0,6∙0,025∙ = 0,012 [m3/s]

Obliczenie przepływu przez uszczelnienie syntetyczne i matę bentonitową:

q = k∙ ∙A (z prawa Darcy’ego)

gdzie:

q – przepływ [m3/s]

k – współczynnik filtracji [m/s]

h – wysokość [m]

D – grubość wykładziny [m]

A – powierzchnia wykładziny (powierzchnia dna, bez skarp) [m2]

Dla uszczelnienia syntetycznego:

k = 10-9 [m/s]

h = 0,35 [m]

D = 0,5 [m]

A = 14823 [m2]

q = 10-9 ∙ ∙ 14823 = 2,5∙ 10-5 [m3/s]

Dla maty bentonitowej:

k = 10-12 [m/s]

h = 0,35 [m]

D = 0,007 [m]

A = 14823 [m2]

q = 10-12 ∙ ∙ 14823 = 0,76 ∙ 10-6 m3/s

Obliczenie przepływu przez wykładzinę złożoną (dot. słabego przylegania geomembranę)

q = 1,15∙h 0,9∙a 0,1∙k 0,74

gdzie:

q – przepływ [m3/s]

h – wysokość [m]

a – powierzchnia otworu [m2] = 10-5

k – współczynnik filtracji [m/s]

q = 1,15∙0,35 0,9∙(10-5) 0,1∙(10-8) 0,74 = 1,72∙10-7 [m3/s]

Obliczenie skuteczności hydroizolacyjnej dla przyjętego systemu uszczelnienia:

Uszczelnienie sytetyczne Mata bentonitowa Uszkodzona geomembrana Wykładzina złożona

Przepływ [m3/s] 2,5∙10-5 0,76∙10-6 1,57∙10-5 1,72∙10-7

Każdy ze sposobów zabezpieczenia stosowany pojedynczo nie jest w stanie zagwarantować bezpieczeństwa. Stosujemy w związku z tym zabezpieczenia złożone.

Rozstaw drenów na składowisku

l = 2 * hmax •√(k_f/w) [m]

hmax - wysokość max poziomu odcieków w obsypce żwirowej 0,4 [m]

kf – współczynnik filtracji dla obsypki żwirowej 10-4 [m/s]

w – 2,4*10-7 [l/(s∙m^2 )]

l = 2 *0,4√(〖10〗^(-4)/(2,4∙〖10〗^(-7) )) = 16,32 [m] =17 [m]

Wydatek jednostkowy drenu ma 1 mb przy obustronnym dopływie

q=(H∙F)/(T∙L) [mb/s∙mb]

gdzie:

H – ilość wody odprowadzonej przez rury średnicy 0,45 m

F – powierzchnia czaszy składowiska [m2]

T – czas [s]

L – dł. drenażu w czaszy składowiska

q= (0,45∙2400)/(31526000∙100)=3,42∙〖10〗^(-7) [ m^3/(s/mb)]

q=3,42∙〖10〗^(-5) [m^3/s]

Dobór materiałów na uszczelnienie składowiska

Ze względu na powyższe warunki geologiczne podłoża, zaprojektowano barierę uszczelniającą podwójną złożoną o grubości 1,175 m.

Elementy konstrukcyjne bariery:

• Podłoże półprzepuszczalne – piasek średni, piasek gliniasty 2,2 m

• Warstwa uszczelniająco-izolacyjna – mata bentonitowa Bentofix, grubość 7,0 mm

• Warstwa separacyjna – piasek, grubość 6,0 mm

• Warstwa drenarska - żwir - grubość 50 cm

• Warstwa uszczelniająco-izolacyjna – mata bentonitowa Bentofix, grubość 7,0 mm

• Geomembrana HDPE, grubość 2 mm

• Warstwa ochronna – piasek wymieszany z cementem, grubość 15 cm

• Warstwa drenarska- żwir - grubość 50 cm

• Warstwa separacyjno-filtracyjna – geowłóknina Geolex 154 grubość 3,5 mm

Literatura