Рекультивация и восстановление заброшенного шахтного водостока
Добывать уголь в Пенсильвании начали более 250 лет назад, и сегодня этот штат, являющийся четвертым по величине угледобывающим в США, по-прежнему обеспечивает 60% топлива для производства электроэнергии.
Несмотря на введение Закона о контроле открытой добычи и рекультивации в 1977 году, более 8000 километров ручьев в Пенсильвании продолжают загрязняться стоками из заброшенных шахт.
В 1996 году была создана Коалиция восточной Пенсильвании по рекультивации заброшенных шахт (EPCAMR) с целью содействия восстановлению земель и вод, пострадавших от горнодобывающей деятельности.
Проект мониторинга воды
Проект мониторинга воды, запущенный EPCAMR в 2018 году в Моканакве, Пенсильвания, сосредотачивается на заброшенной угольной шахте West End Colliery. Ручей на этой территории собирает стоки из заброшенных шахт, содержащих кислотную воду с высоким содержанием тяжелых металлов, и впадает в реку Саскуэханна. Это привлекло внимание Комиссии по бассейну реки Саскуэханна (SRBC), которая регулирует водозаборы для потребительского использования.
Контроль количества воды, сбрасываемой из шахтных бассейнов, позволяет очищать ее, а затем сбрасывать при низком уровне воды. Таким образом, в бассейн реки поступает чистая вода, которая ранее оставалась неочищенной.
Исследование запасов и сбросов воды из заброшенных шахт
Исследование включает в себя программу мониторинга, основанную на трехмерном картировании шахтных бассейнов. EPCAMR разрабатывает трехмерные модели для этих бассейнов с целью оценки объемов хранения воды. Для продвижения этой инициативы EPCAMR объединилась с SRBC для проведения полевых исследований.
Десять станций мониторинга были установлены для изучения инфильтрации поверхностных вод, стока, химического состава и перепадов высот в шахтном бассейне дренажного туннеля Mocanaqua mine rock и подземных комплексах шахтных бассейнов. В рамках исследования использовались Регистраторы уровня воды Solinst Levelogger. На территории заброшенной шахты Моканаква были размещены десять регистраторов и Barologger, который использовался для компенсации атмосферного давления.
Выбор регистраторов обоснован тем, что они позволяют одновременно измерять уровень поверхностных вод и воды в скважинах шахтного бассейна, включая аналогичные скважины для подземных вод. Измерения уровня воды играют важную роль в понимании движения воды на участке и выявлении мест потери поверхностных вод.
Для измерения уровня воды в ручье используются два регистратора. Три регистратора замеряют уровень воды в карьерах, предположительно связанных с шахтным бассейном. Четыре регистратора устанавливаются в скважинах, пробуренных в шахтном бассейне, а последний измеряет уровень воды в точке сброса воды из обрушенного туннеля шахты Моканаква.
Регистраторы уровня воды Solinst Levelogger (а также Barologger) настроены на регистрацию данных с интервалом 15 минут. Эти данные ежемесячно загружаются в рамках проекта, направленного на оценку качества и расхода воды. Время, близкое к 15-минутному интервалу, использовалось для соотнесения данных о расходе с уровнем воды.
Загрузка данных осуществляется через Levelogger App Interface и приложения Solinst Levelogger, а также с использованием кабеля прямого считывания и ноутбука. После барометрической компенсации с использованием программного обеспечения Levelogger данные об уровне воды сохраняются в таблицах Excel, что позволяет их использовать в расчетах и построении графиков для отчетов.
Интерпретация результатов мониторинга воды
Анализ данных об уровне воды позволяет выявить различные уровни шахтного бассейна под землей. Полученные данные были отображены на карте, демонстрируя движение воды на участке, ее спуск в подземные шахты и выход из туннеля.
Эти результаты не только предоставляют информацию о возможностях управления потоками, собирая воду в периоды интенсивного потока и сбрасывая ее в периоды слабого потока (по аналогии с плотиной), но также способствуют созданию 3D-модели шахтного бассейна. Созданная модель позволяет оценить объемы воды, хранящейся в подземных шахтах.
В целом, EPCAMR осталась довольна использованием регистраторов Solinst с момента их появления в 2018 году. Они рассматривают эти приборы как более экономичные по сравнению с аналогичными устройствами на рынке. Майкл А. Хьюитт, руководитель программы в EPCAMR, подчеркивает: "За прошедшие годы мы оценили их надежность и функциональность".
В сочетании с 3D-моделированием данные об уровне воды предоставляют более полное представление о движении воды через заброшенную шахту, ее вместимости и возможностях очистки для сброса в виде чистой воды, что способствует снижению потребления.
Это исследование поддерживает общую цель EPCAMR - восстановление земель, пострадавших от предыдущей горнодобывающей деятельности, и их возвращение в активное использование, способствуя тем самым улучшению качества воды в регионе.
Источник: Solinst
