Тепломассообменные свойства и фазовый состав воды загрязненных нефтепродуктами грунтов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ
|
Малышев, Алексей Владимирович
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Якутск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2010
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.14
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
0О34Э1Э54
МАЛЫШЕВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ВОДЫ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ГРУНТОВ
Специальность 01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
- 4 ФЕВ 2010
Якутск 2010
003491354
Работа выполнена в учреждении Российской Академии наук Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН
Научный руководитель: доктор технических наук
Тимофеев Анатолий Михайлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Местников Алексей Егорович, Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова (г. Якутск)
доктор технических наук Гаврильев Рев Иванович,
Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (г. Якутск)
Ведущая организация: Учреждение Российской Академии наук Институт
проблем нефти и газа СО РАН (г. Якутск)
Защита диссертации состоится 25 февраля 2010 г. в 16:00 часов на заседании диссертационного совета К 212.306.07 при ГОУ ВПО Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова по адресу: 677000 г. Якутск, ул. Кулаковского, 48, КФЕН ЯГУ.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова.
Автореферат разослан 22 января 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
д. ф.-м. н. н д саввинова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Объекты, связанные с добычей, переработкой, транспортировкой, хранением нефтепродуктов, являются источниками, загрязняющими широкой гаммой углеводородных соединений геологичес! /ю среду, т.е. территории, относящиеся к этим объектам, подвергаются потенциально высокой техногенной нагрузке. Потери нефти и нефтепродуктов на территории России, по данным геоэкологов, достигают 8-9 млн. т. в год. Ежегодно происходит более 60 крупных и 20 тыс. значительных разливов нефти (Абросимов A.A.).
На Севере России построено большое количество нефтебаз, которые являются основными точками обеспечения жидким топливом многих населенных пунктов, промышленных центров горно-добывающей и газовой промышленности, водного, наземного и воздушного транспорта. Эти нефтебазы часто территориально, по транспортной схеме и организационно связаны между собой и являются жизнеобеспечивающими топливно-энергетическими узлами всего Северного региона России. Многие из них расположены в-зонах распространения вечной мерзлоты на берегах таких рек, как Обь, Енисей, Лена, Оленек, Индигирка, Колыма.
Поэтому загрязнение окружающей среды при авариях и утечках нефтепродуктов при их добыче, транспортировке и хранении в условиях вечной мерзлоты является злободневной экологической проблемой. Загрязнение нефтепродуктами отличается не только пагубным воздействием на всю живую природу, но и характеризуется очень большими затратами на его устранение.
Исследование процессов, происходящих в дисперсных средах, коими являются и грунты, при наличии нефтепродуктов - актуальная задача в плане совершенствования и разработки мероприятий по профилактике, ликвидации, оценке негативных последствий загрязнения нефтепродуктами. Экспериментальное исследование тепло- и массообменных свойств грунтов, загрязненных нефтепродуктами, позволит создать базу данных для математического моделирования процессов тепло- и массопереноса в них. В настоящее время из-за отсутствия данных по тепло- и массообменным свойствам указанных грунтов в расчетах часто используются данные, полученные для незагрязненных дисперсных пород. Теплопроводность, коэффициент фильтрации, фазовый состав воды являются определяющими параметрами при моделировании процессов тепломассопереноса в дисперсных средах, их экспериментальное исследование, является актуальной задачей теплофизики.
Цель работы - экспериментальное исследование теплофизических и массопереносных свойств загрязненных нефтепродуктами грунтов и фазового состава воды в них в зависимости от температуры, влажности и степени загрязнения.
Задачи исследований:
- провести экспериментальные исследования зависимости теплофизй-ческйх'свойств грунтов и фазового состава воды в них от температуры, влажности и степени загрязнения дизельным топливом;
- используя теорию обобщенной проводимости, разработать методику расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктом зернистого грунта, провести численные расчеты и сравнить их результаты с полученными экспериментальными данными;
- исследовать влияние загрязнения дизельным топливом на коэффициент фильтрации воды в грунтах;
- разработать методику определения коэффициента диффузии нефтепродуктов в грунтах в талом и мерзлом состоянии и получить экспериментальные данные.
Научная новизна работы:
- усовершенствованы существующие методики определения теплофи-зических и массопереносных свойств грунтов и обоснована возможность их применения для исследования грунтов, загрязненных нефтепродуктами;
- получены новые экспериментальные данные по зависимости теплопроводности и теплоемкости мерзлых и талых загрязненных грунтов от влажности и степени загрязнения дизельным топливом;
- установлено влияние сценария загрязнения и увлажнения на количество незамерзшей воды в мерзлых грунтах;
- разработана методика расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктами песчаного грунта;
- установлено влияние загрязнения на фильтрацию воды через насыщенный дизельным топливом сухой суглинок, увлажненные песок и суглинок;
- разработана методика определения коэффициента диффузии нефтепродуктов в талом и мерзлом песке и получены новые его значения.
На защиту выносятся следующие основные научные результаты:
- экспериментальные данные по теплофизическим свойствам загрязненных дизельным топливом грунтов и фазовому составу воды в них;
- методика расчета теплопроводности влажного зернистого загрязненного нефтепродуктом грунта;
- экспериментальные данные по зависимости коэффициента фильтрации воды в сухих и влажных загрязненных грунтах от концентрации дизельного топлива;
- методика определения коэффициента диффузии дизельного топлива в мерзлых грунтах и экспериментальные данные.
Достоверность результатов подтверждается хорошим согласованием экспериментальных и расчетных результатов, полученных с применением апробированных методов определения тепло- и массообменных свойств дисперсных материалов, современного автоматизированного измерительного
оборудования, теории обобщенной проводимости, теории теплопроводности и фундаментальных законов Дарси и Фика.
Практическая ценность работы. Результаты исследования применены при проведении комплексных проектных и профилактических работ по улучшению экологического состояния грунтов под площадками нефтебаз (г. Среднеколымск, г. Ленек). Полученные результаты также могут быть применены при оконтуривании сформировавшихся под воздействием техногенного разлива нефтепродуктов загрязненных участков грунта с целью изоляции их от подземных вод и предотвращения выноса загрязнений в природные водоемы.
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск, 2000); научной конференции студентов и молодых ученых «VII Лаврентьевские чтения» (секция технические науки и науки о Земле) (Якутск, 2003); VI, VII и VIII научно-технической конференции «Современные проблемы теплофизики в условиях Крайнего Севера» (Якутск, 2003, 2005, 2007); I, II, III и IV Евразийских симпозиумах по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (секция «Теплофизика и тепломассоперенос в материалах и конструкциях на Севере») (Якутск, 2002,2004,2006,2008).
Публикации по теме диссертации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 работ, в том числе 1 работа в ведущем рецензируемом научном журнале из перечня ВАКа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 137 стр. машинописного текста, 17 таблиц, 39 рисунка, список литературы из 114 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формируются цель и задачи исследования, раскрывается научная новизна, практическая значимость исследования.
В первой главе изложен обзор существующих экспериментальных работ, посвященных нефтяному загрязнению грунтов в талом и мерзлом состояниях.
Проблемам нефтяного загрязнения талых грунтов и почв посвящены работы Ф.М. Бочевера, С. Газды, В.М. Гольдберга, М.А Глазовской, С.М. Ка-зеннова, В.А. Королева, М.А. Некрасовой, Ю.И. Пиковского, K.Lippok, D.Waisflog и др.
Воздействие нефтяного загрязнения на различные физические свойства и строение грунтов и почв в талом состоянии рассмотрено в этих работах достаточно широко. Однако, несмотря на это, в них почти отсутствуют экспериментальные данные о теплофизических и массопереносных свойствах загрязненных нефтепродуктами грунтов.
Изучение свойств и структуры грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, является новым направлением в геокриологии. Исслед занию взаимодействия мерзлых пород с углеводородными загрязнителями посвящены работы С.Е. Гречищева, O.A. Гусевой, Э.Д. Ершова, И.И. Журавлева, Ю.Д. Зыкова, Р.Г. Мотенко, Е.С. Микляевой, Арк.В. Павлова, Н.П. Солнцевой, Е.М. Чувилина, K.W. Biggar, I.P. Coutard, A. Instanes, T.L. White, P.J. Williams и др. Однако экспериментальных работ, посвященных исследованию теплофизических свойств загрязненных нефтепродуктами грунтов и фазоно-го состава воды в них, в литературных источниках имеется очень мало.
Во второй главе приведены методы исследования теплофизических свойств, фазового состава воды и массопереносных характеристик загрязненных грунтов. Исследование влияния загрязнения нефтепродуктами на те-плофизические свойства грунтов проводилось комплексным методом, разработанным в лаборатории теплофизики ИФТПС. Метод основывается на решении нелинейной задачи теплопроводности с источником тепла, учитывающим теплоту фазового перехода. Решение задачи находится методом последовательных приближений (Е.С. Шатунов, A.M. Тимофеев).
Установка, реализующая метод, автоматизирована на основе компьютерно-измерительной системы АК-6.25, разработанной ВНИИФТРИ. для обеспечения теплофизического эксперимента.
Комплексным методом одновременно определяется фазовый состав воды при отрицательных температурах в дисперсных средах (грунтах), в том числе и загрязненных нефтепродуктами.
Основная трудность при определении фазового состава воды в данном случае заключается в раздельном определении' массы воды и нефтепродуктов, содержащихся в образце грунта. Для определения содержания массы нефтепродукта в образцах грунта применялся метод экстракции.
Исследование фильтрации воды в загрязненных нефтепродуктами грунтах проводили на компрессионно-фильтрационном приборе Ф-1М. Коэффициент фильтрации в исследуемых грунтах определяется по формуле:
к _-'n(l-/i/ft0) S_ 1 т ' F '
где к{— коэффициент фильтрации жидкости в дисперсном материале, м/с; h -
наблюдаемое падение уровня жидкости в пьезометре, м; ho — первоначальная высота уровня, м; т - продолжительность падения уровня жидкости, с; S -площадь сечения пьезометра, м2; F — площадь обоймы, м2; / — высота слоя дисперсного материала, равная высоте обоймы, м.
Для определения коэффициента диффузии нефтепродукта в грунтах за основу был взят метод изотермического нестационарного потока вещества, разработанный A.B. Лыковым. В первоисточнике метод применяется для исследования коэффициента диффузии влаги в дисперсных материалах. Нами данный, метод применяется для измерения коэффициента диффузии нефтепродукта. При этом за потенциал переноса принимается нефтесодержание. ,
Расчетная формула метода при этом имеет вид:
6
7Г
а = — г
М
где ат- коэффициент диффузии нефтепродукта м2/с; М- масса нефтепродукта, перешедшего из одного дисперсного материала в другой, кг; г10- начальное содержание нефтепродукта в дисперсной среде, кг/кг; га - содержание нефтепродукта в дисперсном материале на границе, кг/кг; г - продолжительность эксперимента, с; 5- площадь контакта, м2; у0- плотность грунта кг/м3.
В третьей главе приводятся результаты проведенных экспериментальных исследований теплофизических свойств (теплопроводность, объемная теплоемкость), фазового состава воды загрязненных нефтепродуктами грунтов. Степень загрязнения нефтепродуктами задавали равной 5, 10, 15% относительно массы сухого грунта. Исследуемыми грунтами были выбраны речной песок, супесь и суглинок. В качестве нефтепродукта было выбрано дизельное топливо марки Л-40-0,2.
Характер изменения теплопроводности загрязненного песка с ростом влажности такой же, как и в отсутствии загрязнения (рис. 1). Загрязнение песка в талом состоянии способствует переносу тепла. При степени загрязнения, равной 15%, в талом песке теплопроводность увеличивается на 9%, а в мерзлом на 12%.
Л, Вт/(м ■ К) 2,2
2 6 10 14 18
Рис. 1. Зависимость коэффициента теплопроводности (Л) песка, загрязненного дизельным топливом, от влагосодержания (00 в мерзлом (сплошные линии) и талом (пунктирные) состоянии при различных степенях загрязнения. Плотность песка рск = 1570 кг/м3
Увеличение теплопроводности происходит также в супеси и суглинке. В талом состоянии теплопроводность супеси и суглинка при загрязнении увеличивается на 21 и 12% соответственно, а в мерзлом на 18 и 10%. Повышение теплопроводности в не насыщенных водой грунтах объясняется замещением доли объема воздуха дизельным топливом.
При влагосодержаниях, близких к полному влагонасыщению, в исследуемых образцах грунта в мерзлом состоянии наблюдается уменьшение теплопроводности. В супеси снижение теплопроводности проявляется сильнее, чем в загрязненном песке, и составляет 12% при степени загрязнения в 10% (рис. 2). Снижение теплопроводности в песке и суглинке составляет 3 и 6% соответственно.
Я, Вт/(м • К)
Рис. 2. Зависимость коэффициента теплопроводности (Я) от степени загрязнения (г) в различных образцах грунта в мерзлом состоянии
Для обобщения полученных экспериментальных данных по теплопроводности загрязненного песка на основе теории обобщенной проводимости модели зернистой системы и метода приведения многокомпонентной системы к двухкомпонентной разработана методика расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктами песка. Расчет проводился в два этапа.
На первом этапе многокомпонентную систему, содержащую воду, лед, воздух, нефтепродукт и минеральные частицы, приводят к двухкомпонентной с иным значением объемной концентрации. Нефтепродукт рассматривается как включения в воздух. Объемная концентрация нефтепродукта в воздухе рассчитывается по формуле тк= р'н/рн рн(е/рск-№/р,), где г- степень загрязнения, %; ра,р„рн— плотность грунта, воды и нефтепродукта, кг/м3; £-пористость грунта. Расчет теплопроводности такой системы основывается на
формуле Оделевского = 1—-——-; и = —, где в нашем случае Я,, - ко-
^ 11 мн А
1-и 3
эффициент теплопроводности системы воздух-нефтепродукт; Я, и Х - соответственно значения теплопроводности воздуха и дизельного топлива, равные 0,027 и 0,12 Вт/(м-К).
На втором этапе по известной модели зернистой системы рассчитывается теплопроводность системы твердая частица - водная манжета - лед -примыкающая бинарная смесь (воздух - нефтепродукт).
Л, Вт/(м • К) 2 --------
1,8-------------------------------------
0,8-,-,-,-; г,%
4 6 8 10 12
Рис. 3. Сравнение расчетных и экспериментальных значений теплопроводности загрязненного дизельным топливом песка г=\0% в мерзлом и талом состояниях в зависимости от влагосодержания при рск=1570 кг/м3
Расчет проводился с помощью программного пакета МаЛСас! 13. Расхождение между экспериментальными и расчетными данными не превышало 20% (рис. 3).
Исследование объемной теплоемкости загрязненных влажных грунтов показывает увеличение ее с ростом степени загрязнения дизельным топливом (рис. 4), что объясняется заменой воздуха дизельным топливом. ср, кДж/(м5К)
Р':с. 4. Объемная теплоемкость песка в мерзлом (сплошные) и талом (пунктирные линии) состоянии в зависимости от влагосодержания при разной степени загрязнения
Значение объемной теплоемкости талого и мерзлого грунта при степени загрязнения нефтепродуктом, равной г= 15%, увеличивается на 40% по сравнению с таковой незагрязненного грунта.
Экспериментально получены зависимости количества незамерзшей воды от температуры в загрязненных супеси и суглинке (рис. 5). При загрязнении влажных грунтов количество незамерзшей воды в них почти не зависит от степени загрязнения. Количество незамерзшей воды в загрязненных дизельным топливом грунтах при температуре ниже -10°С для образца супеси около 1,8%, для суглинка 5,9%, что приблизительно соответствует количеству незамерзшей воды для незагрязненных грунтов аналогичного гранулометрического состава.
Это объясняется тем, что нефтепродукты находятся в свободном межзерновом пространстве в виде эмульсии или отдельных включений, окруженных водой, воздухом и льдом. В этом случае, они почти не контактируют с частицей и поэтому не могут находиться в энергетически связанном состоянии с минеральными частицами грунта.
Проведены также исследования количества незамерзшей воды в зависимости от температуры в грунте в случае, когда образец его загрязнялся нефтепродуктом в сухом состоянии, а затем увлажнялся. На рис. 6 приведены кривые температурной зависимости количества незамерзшей воды для супеси при степенях загрязнения, равных 5 и 10%. Как видно, количество незамерзшей воды уменьшается при увеличении содержания нефтепродуктов в исследуемом образце грунта.
Рис. 5. Зависимость количества незамерзшей воды от температуры в образцах суглинка и супеси при разных степенях загрязнения
Такое понижение количества незамерзшей воды можно объяснить тем, что активные центры на поверхности частиц сухого грунта занимаются нефтепродуктами за счет процессов адсорбции и смачивания. Вода при поступлении в такой грунт почти не взаимодействует с минеральными частицами из-за гидрофобности поверхности частиц загрязненного грунта.
Рис. 6. Зависимость количества незамерзшей воды от температуры в образце супеси, загрязненной в сухом состоянии при различных концентрациях дизельного топлива
В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований коэффициентов фильтрации воды в загрязненных грунтах, фильтрации дизельного топлива в грунтах с различными значениями влагосодержа-ния, диффузии дизельного топлива в талом и мерзлом песке.
Исследования фильтрации воды и дизельного топлива проводились на образцах песка, супеси и суглинка. Фильтрацию проводили при полном насыщении грунта водой или дизельным топливом. Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице.
Экспериментальные значения коэффициентов фильтрации воды и _дизельного топлива в исследуемых грунтах
Грунт Плотность, кг/м3 Коэффициент фильтрации воды, м/с Коэффициент фильтрации дизельного топлива, м/с
Песок 1570 6,2-10"6 3,6-10"5
Суглинок 1520 7-Ю-9 2,6-10"6
Супесь 1600 9-Ю"9 6-Ю-6
Установленные значения показывают, что коэффициент фильтрации воды в песке примерно на три порядка выше, чем в суглинке и супеси, что хорошо согласуется с известными литературными данными. .
При фильтрации дизельного топлива во всех трех грунтах значения коэффициента фильтрации дизельного топлива оказываются выше по сравне-
нию со значениями коэффициента фильтрации воды, в суглинке и супеси он выше на три порядка.
Были проведены измерения коэффициента фильтрации воды при прохождении ее через насыщенный дизельным топливом образец суглинка (рчс. 7). Плотность суглинка составляла 1520 кг/м3. В самом начале, поскольку исследуемый образец грунта насыщен нефтепродуктом, значение коэффициента фильтрации составляло 2,2-10"6 м/с, что почти равно коэффициенту фильтрации дизельного топлива. По мере дальнейшей фильтрации, при расходе объема воды, равном 2500-3000 мл, коэффициент фильтрации постепенно снижался до некоторого порогового значения. Пороговое значение, при котором дальнейшее снижение коэффициента почти не происходит, определенное при таком состоянии, оказалось равным 1,5-10"7 м/с. Эта величина на порядок выше коэффициента фильтрации воды в чистом суглинке примерно той же плотности.
Объясняется такое изменение коэффициента тем, что вначале под действием напора воды идет вытеснение дизельного топлива из более крупных пор, но вытеснить полностью дизельное топливо воде не удается из-за наличия углеводородов, сорбирующихся на минеральных частицах грунта. Поэтому существует пороговое значение коэффициента фильтрации воды.
¿р м/с
Рис. 7. Зависимость коэффициента фильтрации воды в суглинке, насыщенном дизельным топливом, от объема профильтрованной воды
Были проведены исследования фильтрации воды во влажных грунтах, загрязненных дизельным топливом в разной степени. Результаты показаны на рис. 8. Влажность песка составляла 10,2%. Как видно из приведенных кривых на рис. 8, коэффициент фильтрации воды растет по мере вытеснения дизельного топлива из пор песка. Увеличение коэффициента фильтрации воды можно объяснить следующим образом. Вначале мелкие поры заняты водой, а при внесении нефтепродукта во влажный грунт последний занимает более крупные поры, ранее занятые воздухом.
к,, м/с
Рис. 8. Зависимость коэффициента фильтрации воды в песке от объема профильтрованной воды при разных степенях загрязнения дизельным топливом. Плотность рск=1570 кг/м3
По мере пропускания воды через образец загрязненного грунта происходит постепенное вымывание дизельного топлива из пор. При этом увеличивается число пор, участвующих в фильтрационном потоке, и коэффициент фильтрации воды возрастает с последующим установлением значения, которое имеет тот же порядок, что и коэффициент фильтрации воды в незагрязненном песке.
Также были исследованы коэффициенты фильтрации дизельного топлива в песке с различными значениями начального влагосодержания (рис. 9). к}, м/с
Рис. 9. Зависимость коэффициента фильтрации дизельного топлива в песке от объема профильтрованного нефтепродукта при разном влагосо-держании. Плотность рск= 1570 кг/м3
Как видно из полученных кривых (рис.9), влияние влагосодержания на коэффициент фильтрации дизельного топлива в песке неоднозначно. При
влажности, равной 7,2%, скорость фильтрации дизельного топлива почти не меняется. При высоких значениях влажности песка происходит уменьшение коэффициента фильтрации дизельного топлива и наблюдается постепенгое вытеснение части воды. Данное изменение коэффициента фильтрации дизельного топлива можно объяснить тем, что вытеснение воды происходит в основном из крупных пор, где вода слабо связана с минеральными частицами грунта. При этом не все поровое пространство участвует в процессе фильтрации дизельного топлива, так в более мелких порах, преимущественно занятых водой, вытеснения воды не происходит. Дизельное топливо в большей степени не вытесняет воду, а обтекает ее по свободному пространству пор, что имеет место, когда вода в грунте находится в пленочном состоянии.
Коэффициент диффузии дизельного топлива определяли для песка в талом и мерзлом состоянии. Как показывают результаты проведенных экспериментов, коэффициент диффузии дизельного топлива в песке растет с увеличением концентрации (рис. 10). Причем с увеличением концентрации от 3,5 до 6% происходит резкое увеличение этого коэффициента. Такое изменение коэффициента диффузии объясняется наличием двух различных механизмов переноса дизельного топлива в песке. В диапазоне концентрации дизельного топлива от 3,5 до 6% массоперенос осуществляется посредством пленочного механизма, поскольку при таких концентрациях дизельное топливо присутствует на поверхности частицы грунта в виде сплошной пленки. По мере роста концентрации, когда содержание дизельного топлива в песке становится выше 6%, происходит утолщение пленки дизельного топлива и начинает преобладать капиллярный перенос дизельного топлива.
ди,м2/с
Рис. 10. Зависимость коэффициента диффузии дизельного топлива в песке от его содержания. Плотность рск=1560 кг/м3
Результаты экспериментов, по определению коэффициента диффузии дизельного топлива во влажном песке в зависимости от степени загрязнения показывают его уменьшение с ростом влагосодержания (рис. 11).. :
а,,„ м2/с
Рис. 11. Зависимость коэффициента диффузии дизельного топлива во влажном песке от степени загрязнения. Плотность рск=1570 кг/м3
При высоком влагосодержании грунта большее количество пор заполнено водой, поэтому количество пор, по которому диффундирует дизельное топливо, уменьшается, следовательно, и коэффициент диффузии уменьшается.
Результаты определения коэффициента диффузии дизельного топлива в мерзлом песке приведены на (рис. 12). Из полученных данных видно, что коэффициент диффузии уменьшается с ростом льдистости. При влажности
песка около 12% коэффициент диффузии имеет значение, равное 4-Ю"10 м2/с. «,„>м2/с
Рис. 12. Зависимость коэффициента диффузии дизельного топлива в мерзлом песке (Т= -25° С) от суммарной влажности. Плотность рск=1570 кг/м3
15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Экспериментальные исследования тепломассообменных свойств и фазового состава воды, загрязненных дизельным топливом талых и мерзлых грунтов позволили сделать следующие выводы:
1. Обоснована возможность применения комплексного метода определения теплофизических свойств и фазового состава воды для загрязненных нефтепродуктами талых и мерзлых грунтов.
2. Получены новые экспериментальные данные по теплопроводности и объемной теплоемкости различных грунтов, загрязненных дизельным топливом, в зависимости от температуры, влажности и степени загрязнения.
Установлено, что добавление дизельного топлива в грунт в целом увеличивает теплопроводность за счет замещения нефтепродуктом доли порово-го пространства, приходящейся на воздух. Во всех исследованных типах грунтов, загрязненных дизельным топливом, в талом и мерзлом состоянии при небольших влажностях теплопроводность увеличивается. При больших значениях влажности мерзлых грунтов, загрязненных дизельным топливом, наблюдается небольшое снижение теплопроводности.
Установлено, что загрязнение дизельным топливом исследуемых образцов грунта существенно влияет на объемную теплоемкость. Объемная теплоемкость грунтов с ростом степени загрязнения дизельным топливом увеличивается пропорционально росту концентрации загрязнителя.
3. Проведены экспериментальные исследования фазового состава воды в грунтах, загрязненных дизельным топливом. В результате проведенных исследований не выявлено влияние загрязнения на фазовый состав воды в случае загрязнения влажного грунта. Однако в случае, когда образец загрязнялся в сухом состоянии, а затем увлажнялся водой, влияние нефтяного загрязнения на фазовый состав воды оказывалось существенным.
4. Разработана методика расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктами влажного зернистого грунта на основе модели обобщенной проводимости зернистой системы в области температур фазового перехода воды. Расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает 20%. Методика может быть применена для инженерных расчетов теплопроводности влажных грунтов, содержащих нефть и нефтепродукты.
5. Проведены исследования коэффициентов фильтрации воды и дизельного топлива в грунтах при различном влагосодержании и степени загрязнения. Установлено, что коэффициент фильтрации воды через сухой образец суглинка, насыщенного дизельным топливом, уменьшается с последующим установлением порогового значения. Исследования показали, что коэффициент фильтрации воды в загрязненном песке и суглинке зависит от концентрации загрязнения. Чем выше содержание дизельного топлива в порах грунта, тем меньше коэффициент фильтрации воды.
6. Получены экспериментальные данные по диффузии дизельного топлива в песке в талом и мералом состоянии. В талом и мерзлом состоянии ко-
эффициент диффузии дизельного' топлива в песке уменьшается с ростом вла-госодержания.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
1. Кравцова О.Н., A.B. Малышев, Е.Г. Старостин, A.B. Степанов, A.M. Тимофеев. Влияние загрязнения нефтепродуктами на количество незамерзшей воды и фильтрационные свойства грунтов // Наука и образование. - 2005, - № 1. - С. 74-77.
2. Аммосов А.П., Пермяков П.П., Платонов С.С., Малышев A.B. Влияние неоднородности грунта, загрязненного нефтепродуктами, на формирование тепломассообменного режима // Тепломассообмен ММФ-2000. - Минск: АНК ИТМО им A.B. Лыкова АНБ, 2000. - Т. 8. - С. 201-209.
3. Кравцова О.Н., Старостин Е.Г., Малышев A.B., Тимофеев A.M. Экспериментальное исследование фильтрации в дисперсных средах, загрязненных нефтепродуктами // Тр. I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. - Якутск, 2002. Ч. IV.-С.98-101.
4. Malyshev A.V., Timofeev A.M., Starostin E.G. Research of the thermal properties and phase composition of water in the disperse media polluted by diesel oils // V International symposium "Permafrost Engineering". V. 1,-Yakutsk, 2002. -P. 48-52.
5. Малышев A.B., Тимофеев A.M. Теплофизические и фильтрационные свойства грунтов, загрязненных нефтепродуктами // VII Лаврентьевские чтения молодых ученых и специалистов. Секция «технические науки и науки о Земле»: Сб. статей. Том II. - Якутск, 2003. - С. 25-28.
6. Кравцова О.Н., Малышев A.B., Тимофеев A.M., Старостин Е.Г. Экспериментальное исследование фильтрации воды через загрязненный песок // Современные проблемы теплофизики в условиях Крайнего Севера: Материалы VI научно-технической конференции, посвященной памяти профессора, доктора технических наук Н.С. Иванова. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 2004. - С. 41-46.
7. Кравцова О.Н., Малышев A.B., Тимофеев A.M., Степанов A.B., Старостин Е.Г. Влияние загрязнения нефтепродуктами на фазовый состав воды в грунтах // Материалы третьей конференции геокриологов России. Т. 1. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - С. 66-71.
8. Кравцова О.Н., Малышев A.B., Старостин Е.Г., Степанов A.B., Тимофеев A.M. Влияние загрязнения нефтепродуктами на количество незамерзшей воды и фильтрационные свойства грунтов // Инженер. Технолог. Рабочий: ИТР. - 2005. - № 3. - С. 23-25.
9. Андреев Е.Р., Малышев A.B., Степанов A.B., Тимофеев A.M., Старостин Е.Г. Фазовый состав поровой влаги в загрязненном нефтепродуктами суглинке // Тезисы докладов Научно-практической конференции, посвящен-
ной Международному году физики и 5-летнему юбилею ФТИ ЯГУ. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 2005. - С. 25.
Ю.Малышев A.B., Тимофеев A.M. Расчет теплопроводности загрязненного нефтепродуктом влажного песка в мерзлом и талом состояниях // Тр. III Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Ч. V. Тепломассоперенос и термомеханика дисперсных сред. - Якутск: ИФТПС, 2006. - 1 электр. опт. диск (CD-ROM) -№ гос. регистрации 0320601278. - С. 55-62.
11. Малышев A.B., Тимофеев A.M. Расчет температурной зависимости теплопроводности загрязненного нефтепродуктами влажного песчаного грунта при фазовых переходах поровой влаги // Тр. IV Евразийского симпозиума ло проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Ч. IV. Тепломассоперенос и термомеханика дисперсных сред. -Якутск: ИФТПС, 2008. - 1 электр. опт. диск (CD-ROM) -№ гос. регистрации 0320900128,-С. 144-149.
Формат 60x84 Vi6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл.п.л. 1,13. Тираж 100 экз. Заказ № 3.
ЯНЦ СО РАН
677891, г. Якутск, ул. Петровского, 2, тел./факс: (411-2) 36-24-96
ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
1.1. Загрязнение грунтов нефтью и нефтепродуктами.
1.2. Влияние загрязнения нефтью и нефтепродуктами на физические свойства грунтов.
1.3. Загрязнение грунтов криолитозоны нефтью и нефтепродуктами.
Выводы по первой главе.
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫХ СВОЙСТВ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ВОДЫ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
2.1 .Комплексный метод определения теплофизических свойств песчано-глинистых грунтов.
2.1.1. Метод непрерывного ввода тепла для определения фазового состава воды в песчано-глинистых грунтах загрязненных нефтепродуктами.
2.1.2. Описание автоматизированной установки комплексного метода определения теплофизических свойств дисперсных материалов.
2.1.3. Устройство и работа базовой системы автоматизации теплофизического эксперимента.
2.1.4. Программа измерения данных.
2.1.5. Методика проведения эксперимента.
2.1.6. Анализ инструментальных и методических погрешностей комплексного метода.
2.2. Метод определения коэффициента фильтрации в грунтах загрязненных нефтепродуктом.
2.2.1. Описание фильтрационного прибора.
2.2.2. Погрешность определения коэффициента фильтрации жидкости в песчано-глинистых грунтах.
2.3. Метод определения коэффициента диффузии нефтепродуктов в грунтах.
Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ВОДЫ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ ГРУНТОВ
3.1.Общая характеристика исследуемых грунтов.
3.2. Результаты измерений теплофизических свойств и фазового состава воды в песчано-глинистых грунтах, загрязненных дизельным топливом. . . 82 3.3 Методика расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктами песка.
Выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МАССООБМЕННЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ
4.1.Результаты экспериментального определения коэффициента фильтрации воды и дизельного топлива в песке и суглинке.
4.2.Результаты экспериментального определения коэффициента диффузии дизельного топлива в песке.
Выводы по четвертой главе.
Объекты, связанные с добычей, переработкой, транспортировкой, хранением нефтепродуктов, являются источниками, загрязняющими широкой гаммой углеводородных соединений геологическую среду, т.е. территории, относящиеся к этим объектам, подвергаются потенциально высокой техногенной нагрузке. Потери нефти и нефтепродуктов на территории России, по данным геоэкологов, достигают 8-9 млн. т. в год. Ежегодно происходит более 60 крупных и 20 тыс. значительных разливов нефти, A.A. Абросимов [1].
На Севере России построено большое количество нефтебаз, которые являются основными точками обеспечения жидким топливом многих населенных пунктов, промышленных центров горно-добывающей и газовой промышленности, водного, наземного и воздушного транспорта. Эти нефтебазы часто территориально, по транспортной схеме и организационно связаны между собой и являются жизнеобеспечивающими топливно-энергетическими узлами всего Северного региона России. Многие из них расположены в зонах распространения вечной мерзлоты на берегах таких рек, как Обь, Енисей, Лена, Оленек, Индигирка, Колыма.
Территории этих нефтебаз подвержены значительному загрязнению нефтепродуктами из-за накоплений и кратковременных утечек, пролива нефтепродуктов в почвы и грунты при приеме и отпуске ГСМ за многие годы их эксплуатации. Также в случае возникновения чрезвычайных ситуаций и аварий или из-за причин усталостных повреждений, возникающих в резервуарах и арматурных системах. Последние в условиях меняющихся эксплуатационных нагрузок в зависимости от колебания температуры окружающей среды разлива и замерзания природных вод, продолжительности эксплуатации сложных магистральных топливопроводных и перекачивающих систем, нефтебаз (резервуаров и емкостей) вполне может усугубляться.
Поэтому загрязнение окружающей среды при авариях и утечках нефтепродуктов при их добыче, транспортировке и хранении в условиях вечной мерзлоты является злободневной экологической проблемой. В районах вечной мерзлоты, где мощности сезонно-талого слоя ограничены, интенсивность нефтяного загрязнения повышается, что приводит к образованию геохимической аномалии в мерзлом массиве при наличии водоносного пласта. Основная особенность нефтяного загрязнения в данном случае - формирование техногенной геохимической аномалии в самой верхней части водоносного пласта, что обуславливается меньшей плотностью углеводородов [41,67].
Загрязнение нефтепродуктами отличается не только пагубным воздействием на всю живую природу, но и характеризуется очень большими затратами на его устранение.
Усиление техногенного давления на окружающую среду предполагает необходимость проведения целого комплекса научных исследований, направленных на обеспечение устойчивого и безопасного функционирования природных и природно-технических систем [19,53].
Одним из наиболее важных с точки зрения, как распространения загрязнений, так и очистки загрязненных грунтов свойств является коэффициент фильтрации.
При техногенном загрязнении грунтов нефтепродуктами происходит миграция углеводородов и сорбция их породой, в результате чего изменяются фильтрационные свойства грунтов [11,20]. Миграция нефтепродуктов в грунтах зависит от их плотности, вязкости, температуры, растворимости в воде и сорбции в породе, что во многом определяется составом нефтепродуктов. Нефтепродукты, такие как бензины и дизельные топлива, имеют плотность и вязкость, меньше плотности и вязкости воды. Высокая подвижность данных нефтепродуктов в пористой среде особенно опасна при возникновении утечки (пролива) из объектов нефтепродуктообеспечения, когда они инфильтрируют с водой и мигрируют к почвенно-грунтовым горизонтам грунтовых вод, что приводит к загрязнению природных вод (рек, водохранилищ, прибрежных зон морских акваторий).
Исследование процессов, происходящих в дисперсных средах, коими являются и грунты, при наличии нефтепродуктов - актуальная задача в плане совершенствования и разработки мероприятий по профилактике, ликвидации, оценке негативных последствий загрязнения нефтепродуктами. Экспериментальное исследование тепло- и массообменных свойств грунтов, загрязненных нефтепродуктами, позволит создать базу данных для математического моделирования процессов тепло- и массопереноса в них. В настоящее время из-за отсутствия данных по тепло- и массообменным свойствам указанных грунтов в расчетах часто используются данные, полученные для незагрязненных дисперсных пород. Теплопроводность, коэффициент фильтрации, фазовый состав воды являются определяющими параметрами при моделировании процессов тепломассопереноса в дисперсных средах, их экспериментальное исследование, является актуальной задачей теплофизики.
Цель работы — экспериментальное исследование теплофизических и массопереносных свойств загрязненных нефтепродуктами грунтов и фазового состава воды в них в зависимости от температуры, влажности и степени загрязнения.
Задачи исследований:
- провести экспериментальные исследования зависимости теплофизических свойств грунтов и фазового состава воды в них от температуры, влажности и степени загрязнения дизельным топливом;
- используя теорию обобщенной проводимости, разработать методику расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктом зернистого грунта, провести численные расчеты и сравнить их результаты с полученными экспериментальными данными;
- исследовать влияние загрязнения дизельным топливом на коэффициент фильтрации воды в грунтах;
- разработать методику определения коэффициента диффузии нефтепродуктов в грунтах в талом и мерзлом состоянии и получить экспериментальные данные.
Научная новизна работы:
- усовершенствованы существующие методики определения теплофи-зических и массопереносных свойств грунтов и обоснована возможность их применения для исследования грунтов, загрязненных нефтепродуктами;
- получены новые экспериментальные данные по зависимости теплопроводности и теплоемкости мерзлых и талых загрязненных грунтов от влажности и степени загрязнения дизельным топливом;
- установлено влияние сценария загрязнения и увлажнения на количество незамерзшей воды в мерзлых грунтах;
- разработана методика расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктами песчаного грунта;
- установлено влияние загрязнения на фильтрацию воды через насыщенный дизельным топливом сухой суглинок, увлажненные песок и суглинок;
- разработана методика определения коэффициента диффузии нефтепродуктов в талом и мерзлом песке и получены новые его значения.
На защиту выносятся следующие основные научные результаты:
- экспериментальные данные по теплофизическим свойствам загрязненных дизельным топливом грунтов и фазовому составу воды в них;
- методика расчета теплопроводности влажного зернистого загрязненного нефтепродуктом грунта;
- экспериментальные данные по зависимости коэффициента фильтрации воды в сухих и влажных загрязненных грунтах от концентрации дизельного топлива;
- методика определения коэффициента диффузии дизельного топлива в мерзлых грунтах и экспериментальные данные.
Достоверность результатов подтверждается хорошим согласованием экспериментальных и расчетных результатов, полученных с применением апробированных методов определения тепло- и массообменных свойств дисперсных материалов, современного автоматизированного измерительного оборудования, теории обобщенной проводимости, теории теплопроводности и фундаментальных законов Дарси и Фика.
Практическая ценность работы. Результаты исследования применены при проведении комплексных проектных и профилактических работ по улучшению экологического состояния грунтов под площадками нефтебаз (г. Среднеколымск, г. Ленек). Полученные результаты также могут быть применены при оконтуривании сформировавшихся под воздействием техногенного разлива нефтепродуктов загрязненных участков грунта с целью изоляции их от подземных вод и предотвращения выноса загрязнений в природные водоемы.
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск, 2000); научной конференции студентов и молодых ученых «VII Лаврентьевские чтения» (секция технические науки и науки о Земле) (Якутск, 2003); VI, VII и VIII научно-технической конференции «Современные проблемы теплофизики в условиях Крайнего Севера» (Якутск, 2003, 2005, 2007); I, II, III и IV Евразийских симпозиумах по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (секция «Теплофизика и тепломассоперенос в материалах и конструкциях на Севере») (Якутск, 2002, 2004, 2006, 2008).
Публикации по теме диссертации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 работ, в том числе 1 работа в ведущем рецензируемом научном журнале из перечня ВАКа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 137 стр. машинописного текста, 17 таблиц, 39 рисунка, список литературы из 114 наименований.
ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
Экспериментальное исследование массообменных свойств загрязненных дизельным топливом талых и мерзлых грунтов позволили сделать следующие выводы:
- установлено, что коэффициент фильтрации дизельного топлива в исследуемых образцах грунта более чем на порядок выше коэффициента фильтрации воды в этих же грунтах;
- установлено, что коэффициент фильтрации воды через насыщенный дизельным топливом сухой образец суглинка уменьшается с последующим установлением порогового значения в процессе вытеснения его водой;
- исследования показали, что коэффициент фильтрации воды в загрязненном песке и суглинке зависит от концентрации загрязнения: чем выше содержание дизельного топлива в порах грунта, тем меньше коэффициент фильтрации воды;
- получены новые экспериментальные данные по коэффициенту диффузии дизельного топлива в песке в талом и мерзлом состоянии; в талом и мерзлом состоянии коэффициент диффузии дизельного топлива в песке уменьшается с ростом влагосодержания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Экспериментальные исследования тепломассообменных свойств и фал зового состава воды, загрязненных дизельным топливом талых и мерзлых грунтов позволили сделать следующие выводы:
1. Обоснована возможность применения комплексного метода определения теплофизических свойств и фазового состава воды для загрязненных нефтепродуктами талых и мерзлых грунтов.
2. Получены новые экспериментальные данные по теплопроводности и объемной теплоемкости различных грунтов, загрязненных дизельным топливом, в зависимости от температуры, влажности и степени загрязнения.
Установлено, что добавление дизельного топлива в грунт в целом увеличивает теплопроводность за счет замещения нефтепродуктом доли порово-го пространства, приходящейся на воздух. Во всех исследованных типах грунтов, загрязненных дизельным топливом, в талом и мерзлом состоянии при небольших влажностях теплопроводность увеличивается. При больших значениях влажности мерзлых грунтов, загрязненных дизельным топливом, наблюдается небольшое снижение теплопроводности.
Установлено, что загрязнение дизельным топливом исследуемых образцов грунта существенно влияет на объемную теплоемкость. Объемная теплоемкость грунтов с ростом степени загрязнения дизельным топливом увеличивается пропорционально росту концентрации загрязнителя.
3. Проведены экспериментальные исследования фазового состава воды в грунтах, загрязненных дизельным топливом. В результате проведенных исследований не выявлено влияние загрязнения на фазовый состав воды в случае загрязнения влажного грунта. Однако в случае, когда образец загрязнялся в сухом состоянии, а затем увлажнялся водой, влияние нефтяного загрязнения на фазовый состав воды оказывалось существенным.
4. Разработана методика расчета теплопроводности загрязненного нефтепродуктами влажного зернистого грунта на основе модели обобщенной проводимости зернистой системы в области температур фазового перехода воды. Расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает 20%. Методика может быть применена для инженерных расчетов теплопроводности влажных грунтов, содержащих нефть и нефтепродукты.
5. Проведены исследования коэффициентов фильтрации воды и дизельного топлива в грунтах при различном влагосодержании и степени загрязнения. Установлено, что коэффициент фильтрации воды через сухой образец суглинка, насыщенного дизельным топливом, уменьшается с последующим установлением порогового значения. Исследования показали, что коэффициент фильтрации воды в загрязненном песке и суглинке зависит от концентрации загрязнения. Чем выше содержание дизельного топлива в порах грунта, тем меньше коэффициент фильтрации воды.
6. Получены экспериментальные данные по диффузии дизельного топлива в песке в талом и мерзлом состоянии. В талом и мерзлом состоянии коэффициент диффузии дизельного топлива в песке уменьшается с ростом вла-госодержания.
1. Абросимов А.А Экология переработки углеводородных систем. М.: Химия, 2002. - 608 с.
2. Аксельруд Г.А., Лисянский В.М. Экстрагирование. Система твердое теложидкость. Л., Химия, 1974.- 255 с.
3. Аммосов А.П., Пермяков П.П., Платонов С.С., Малышев A.B. Влияние неоднородности грунта, загрязненного нефтепродуктами, на формирование тепломассообменного режима //Тепломассообмен ММФ-2000. — Минск: АНК ИТМО им A.B. Лыкова АНБ, 2000. т. 8. - С. 201-209.
4. Ананьева Г.В., Дроздов Д.С., Инстанес А., Чувилин Е.М. Нефтяное загрязнение слоя сезонного оттаивания и верхних горизонтов многолетне-мерзлых пород на опытной площадке «мыс Болванский» в устье р. Печора //Криосфера Земли, 2003, т. VII, №1. С. 49-59.
5. Андрианов М.И. Теплоемкость связанной воды // ДАН., 1949. Т.62, №2.- С.219-222.
6. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра, 1984. - 208 с.
7. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Каневская Р.Д., Максимов В.М. Подземная гидромеханика. — М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006.-488 с.
8. Бирюков Н.С., Казарновский В.Д., Мотылев Ю.Л. Методическое пособие по определению физико-механических свойств грунтов. М.: Недра, 1975- 176 е., ил.
9. Ю.Большаков Ю.Я. Теория капиллярности нефтегазонакопления. Новосибирск: Наука, 1995, 192 с.
10. П.Бочевер Ф.М., Лапшин H.H., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1979, 254 с.
11. Бочевер Ф.М., Колбасов A.M. Экспериментальные исследования фильтрации разнородных жидкостей. — Изв. Вузов, Геология и разведка, 1976, № 3, С. 121-128.
12. Бриллинг P.E. Воздухопроницаемость строительных материалов и ограждений // Исследования по строительной теплофизике. М., 1948. - С.45-51.
13. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. - 720 с.
14. Васильев Л.Л., Танаева С.А. Теплофизические свойства пористых материалов. — Минск: Наука и техника, 1971. 268 с.
15. Гаврильев Р.И. Определение температурной зависимости эффективной теплоемкости промерзающих-протаивающих грунтов и количества неза-мерзшей воды в них по одному опыту // Методы определения тепловых свойств горных пород. М.: Наука, 1970. — с. 16-24.
16. Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства горных пород и напочвенных покровов криолитозоны. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. -280 с.
17. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М.: Высш. Школа, 1988, 328 с.
18. Гольдберг В.М., Арбузов А.И., и др. Концепция оценки загрязнения и экологического ущерба как начальной стадии реабилитационных работ на территориях объектов нефтепродуктообеспечения // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 1996, № 7. С 4-9.
19. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1984, 262 с.
20. Гольдберг В.М., Ковалевский Ю.В. Особенности загрязнения нефтепродуктами территории мазутохранилища в г. Череповце //Геоэкология. 1997, №5. С. 84-90.
21. Гольдберг В.М., Скворцов Н.П. Проницаемость и фильтрация в глинах. -М.: Недра, 1986. -162 с.
22. Гречищев С.Е., Инстанес А., Шешин Ю.Б. и др. Лабораторные исследования замерзания нефтезагрязненных дисперсных грунтов и модель их структуры при отрицательной температуре //Криосфера Земли, 2001а, т.У, №2. С.48-53.
23. Гречищев С.Е. Вечная мерзлота и загрязнение территорий //Криосфера Земли. Т. VII, 2003.
24. Гудок Н.С. Изучение физических свойств пористых сред. — М.: Недра, 1970.-208 с.
25. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Учеб. пособие. М.: Изд-во РУДН, 2004. - 163 с.
26. Достовалов Б.Н., Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение. М.: Изд-во МГУ, 1967.-403 с.
27. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. — 263 с.
28. Дульнев Г.Н., Новиков В.В. Процессы переноса в неоднородных средах. — Л.: Энергоатомиздат, 1991. 248 с.
29. Ентов В.М. Теория фильтрации. Соросовский образовательный журнал. Серия Физика, № 2, 1998, С. 121-128.
30. Ермоленко В.Д. К исследованию массопереноса в коллоидных телах // Инж.-физ. журн.- 1960.-т. 3, № 1.-е. 117-119.
31. Ершов Э.Д., Чувилин Е.М., Смирнова О.Г., Налетова Н.С. Экспериментальные исследования взаимодействия нефти с криогенными породами //Материалы Первой конференции геокриологов России. М.: Изд-во МГУ, 1996. - Кн.2. С. 154-159.
32. Ефимов С.С. Влага гигроскопических материалов.- Новосибирск. Наука, 1986-160 с.
33. Журавлев И.И. Теплофизические свойства загрязненных нефтью и нефтепродуктами мерзлых дисперсных пород: Автореф. Дис. . канд. геол,-мин. наук. -М.: Изд-во МГУ, 2003. 24 с.35.3айдель А.Н. Ошибки измерений физических величин.- Л.: Наука, 1974 — 108 с.
34. Зыков Ю.Д., Мотенко Р.Г., Анисимова И.В., Журавлев И.И., Влияние нефтяного загрязнения на свойства мерзлых грунтов //Криосфера Земли, т. IX, № 3, 2005. С. 28-35.
35. Иванов Н.С., Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства мерзлых пород: Справочное пособие. — М.: Наука, 1965. — 73 с.
36. Иванов Н.С. Тепло- и массоперенос в мерзлых горных породах. М.: Наука, 1969. -240 с.
37. Казанский В.М., Клапченко В.И. Метод измерения коэффициента диффузии влаги в дисперсных телах по кинетике капиллярной пропитки // Промышленная теплотехника. 1981. - Т.З, №5. - С.92-96.
38. Казеннов С.М., Арбузов А.И., Ковалевский Ю.В. Воздействие объектов нефтепродуктообеспечения на геологическую среду //Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1998, № 1. С. 54-74.
39. Калинин А.Н. Об определении коэффициента теплопроводности двухточечным зондированием поверхности образца // ИФЖ. 1976. - Т.ЗО, № 4. - С.693-699.
40. Каммерер И.С. Теплоизоляция в промышленности и строительстве. М.: Изд-во лит. по строительству и архитектуре, 1965. - 378 с.
41. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. -М.: Высш. Шк., 2001.-440 с.
42. Клубова Т.Т. Породы-коллекторы нефти и газа. Справочник по геологии нефти и газа. -М.: Недра, 1984. - с. 142-205.
43. Кожевников H.H. Тепломассоперенос в дисперсных средах при промерзании. — Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1987. 192 с.
44. Коздоба JI.A. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. — М.: Наука, 1975.-228 с.
45. Коздоба Л.А., Кручковский П.Г. Методы решения обратных задач тепло-переноса. Киев: Наукова думка, 1982. - 358 с.
46. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостехиздат, 1954. -408 с.
47. Коннова О.С. К методике определения теплоемкости мерзлых грунтов // Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. М.: Изд-во АН СССР, 1953.-Вып. 1. — с. 65-77.
48. Коренман И.М. Экстракция в анализе органических веществ. М., Химия, 1977. 196 с.
49. Котуков А.О. О теплоемкости связанной воды // Коллоидный журнал. -1936. Вып.4. Т.2. - С.293-296.
50. Королев В.А. Очистка грунтов от загрязнений. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001, - 365 с.
51. Кравцова О.Н., Малышев A.B., Тимофеев A.M., Степанов A.B., Старостин Е.Г. Влияние загрязнения нефтепродуктами на фазовый состав воды в грунтах.- Материалы третьей конференции геокриологов России. Т. 1. М., Изд-во МГУ, 2005. С.66 71.
52. Кравцова О.Н., Малышев A.B., Старостин Е.Г., Степанов A.B., Тимофеев A.M. Влияние загрязнения нефтепродуктами на количество незамерзшей воды и фильтрационные свойства грунтов // Наука и Образование № 1, 2005 г. -С.74-77.
53. Кравцова О.Н., Малышев A.B., Старостин Е.Г., Степанов A.B., Тимофеев A.M. Влияние загрязнения нефтепродуктами на количество незамерзшей воды и фильтрационные свойства грунтов. Инженер. Технолог. Рабочий: ИТР. -2005. -№3. С. 23-25.
54. Лабораторные методы исследования мерзлых пород. / Под ред. Э.Д. Ершова. М., Изд-во МГУ, 1985. 350 с.
55. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований. Учебное пособие для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Недра, 1990. - 328 е.: ил.
56. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высш. Школа, 1967. - 600 с.
57. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепломассопереноса. М.-Л: Гос-энергоиздат, 1963. -536 с
58. Лыков A.B. Теория сушки. -М.: Энергия, 1968. -472 с.
59. Лыков A.B. Теоретические основы строительной теплофизики. Минск: Изд-во АН БССР, 1961.-520 с.
60. Лыков A.B. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. М.: Гос-техиздат, 1954. - 296 с.
61. Мазаев В.В. Двухфазная фильтрация жидкостей в пористых гидрофильных средах, модифицированных кремнийорганическими гидрофобизато-рами: Автореф. Дис. Канд. Тех. Наук. Тюмень, 2004, 23 с.
62. Макаров В.Н. Охрана природы. Геохимия техногенеза Севера. Якутск, 1994.-68 с.
63. Микляева Е.С., Зепалов Ф.Н. Особенности сезонного промерзания грунтов, загрязненных дизельным топливом (Натурный эксперимент в химкинском районе московской области)// Криосфера Земли, 2008, № 2, С. 32-39.
64. Мотенко Р.Г., Чеверев В.Г., Журавлев И.И. Влияние нефтяного загрязнения на теплофизические свойства мерзлых дисперсных пород // Геофизические исследования криолитозоны. М., 2000, вып. 3. С. 132-138.
65. Мустафаев P.A. Теплофизические свойства углеводородов при высоких параметрах состояния. М.: Энергоатомиздат, 1991, 312 с.
66. Павлов Арк. В., Инстанес А., Шешин Ю.Б., Гречищева O.A. Лабораторные исследования сегрегации льда в нефтегрунтах // Материалы Второй конференции геокриологов России. М.: Изд-во МГУ, 2001. -Кн. 1. С. 133-139.
67. Пиковский Ю.П. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. М., Изд-во МГУ, 1993, 202 с.
68. Пиннекер Е.В. Экологические проблемы гидрогеологии. — Новосибирск: Наука, 1999,- 128 с.
69. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. Л.: Энергия, 1973. - 142 с.
70. Платунов Е.С., Буравой С.Е., Курепин В.В., Петров Г.С. Теплофизические измерения и приборы.- Л.Машиностроение, 1986.-256 с.
71. Подольский В.Е. Разработка и исследование методов, устройств и автоматизированной системы контроля характеристик тепло- и массопереносадисперсных материалов: Дис. . канд. техн. наук. Тамбов: ТГТУ, 1996. - 153 с.
72. Пономарев C.B., Мищенко C.B., Дивин А.Г, Вертоградский В.А., Чуриков A.A. Теоретические и практические основы теплофизических измерений / Под ред. C.B. Пономарева. М.: Физматлит, 2008. - 408 с.
73. Пыхачев Г.Б. Подземная гидравлика. М.:ГНТИ Изд-во Нефтяной и Горно-топливной лит-ры, 1961. — 386 с.
74. Рачинский Ф.Ю., Рачинская М.Ф. Техника лабораторных работ. — JL: Изд-во Химия, 1982 432 е., ил.
75. Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. М.: Наука, 1978. — 368 с.
76. Сергеев Е.М. Грунтоведение. М., Изд.-во МГУ, 1959.- 335 с.
77. Середин В.В. Исследование пространственного распределения углеводородов в почвогрунтах и водах на территориях, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Пермь, Изд-во ПГТУ, 1998. 106 с.
78. Соколов В.А. Геохимия природных газов. М.: Недра, 1971. 336 с.
79. Солнцева Н.П., Гусева O.A., Горячкин C.B. Моделирование процессов миграции нефти и нефтепродуктов в почвах тундры //Вестн. МГУ, серия 17, Почвоведение, 1996, № 2. С. 10-17.
80. Степанов A.B., Тимофеев A.M. Определение теплофизических свойств влажных дисперсных материалов в области температур фазовых переходов воды. -Известия вузов. Приборостроение, Т. 46, № 1, 2003. С. 60-65
81. Степанов A.B., Тимофеев A.M., Филиппов П.И. Особенности определения теплофизических свойств промерзающих дисперсных сред. Измерительная техника, 1987, №5. С.38-39.
82. Степанов A.B., Тимофеев A.M. Теплофизические свойства дисперсных материалов. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1994. -123 с.
83. Степанов A.B. Исследование теплофизических свойств некоторых видов металлургического сырья, смерзающихся при перевозке: Автореферат дис. канд. техн. наук. Якутск, 1980. - 19 с.
84. Филиппов П.И. Приложение теории теплопроводности к теплофизиче-ским измерениям. Новосибирск: Наука, 1973. — 62 с.
85. Харламов А.Г. Измерения теплопроводности твердых тел. М.: Атомиз-дат, 1973.-152 с.
86. Чувилин Е.М., Микляева Е.С., Козлова Е.В., Инстанес А. Экспериментальное изучение нефтяного загрязнения мерзлых пород // Материалы Второй конференции геокриологов России. — М.: Изд-во МГУ, 2001. -Кн.1. С. 163-169.
87. Чувилин Е.М., Микляева Е.С. Полевой эксперимент по оценке нефтяного загрязнения верхних горизонтов многолетнемерзлых пород // Криосфера Земли, 2005, т. IX, № 2. С. 60-66.
88. Чудновский А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах. — М.: Гостехиздат, 1954.-444 с.
89. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Физматгиз, 1962. - 456 с.
90. Шаммазов A.M., Кутуков С.Е., Саммигулин Г.Х. и др. Зависимость реологических и адгезионных свойств нефтей в диапазоне температур застывания от их структурно-группового состава, УГНТУ. Уфа, 1998. 28 с. - Деп. ВИНИТИ 09.12.98, № 3628-98. - 98 Деп.
91. Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. М.: Энергия, 1973.-336 с.
92. Шевченко Л.В., Шершова И.В. Прочностные свойства мерзлых глинистых грунтов, загрязненных нефтью. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2008, № 1. С. 78-84.
93. Biggar K.W., Haider S., Nahir M., Jarrett P.M. Site investigations of fuel spill migration into permafrost //J. Cold Regions Eng., 1998, vol. 12, No. 2, p. 84-104.
94. Collins C.M., Racine C.H., Walsh M.E. Fate and effects of crude oil spilled on subarctic permafrost terrain in interior Alaska: Fifteen years later. Hanover, NH //Cold Regions Res. And Eng. Laboratory, 1993. (CRREL/ Rep. 93-13).
95. Lippok W. Modelversuche über das Verhalten von Heizöl El im porösen Medium //Koblenz, "Deutsche Gewasserkundliche Mitteilungen", 1966. vol. 10, Nr. 5, S. 145-157.
96. Malyshev A.V., Timofeev A.M., Starostin E.G. Research of the thermal properties and phase composition of water in the disperse media polluted by diesel oils. V International symposium "Permafrost Engineering". V. 1, Yakutsk, 2002. P. 48.
97. Motenko R.G., Ershov E.D., Chuvilin E.M. et all. Heat and mass transfer in freezing soils contaminated by oil // Permafrost. Proceedings of the 8-th International Conference on the Permafrost. Zurich. Balkema Publishers. — 2003. Vol. 2. - P.795-799.
98. Solntseva N.P., Guseva O.A. Distribution of oil and oil products in soils of Tundra Landscapes within the European Territory of Russia // International Sympos. Physics and Ecology of Seasonally Frozen Soils. Fairbanks, Alaska, 1997. - P.449-453.
99. Weisflog D. Mikroskopische Untersuchungen über das Verhalten von Wasser und Mineralöl im porösen Medium //Koblenz, "Deutsche Gewasserkundliche Mitteilungen", 1966. vol. 10, Nr. 5, S. 158-165
100. White T.L., Coutard I.P. Modification of silt microstructure by hydrocarbon contamination in freezing ground. "Polar Record", 1999, Vol. 35, N. 192, p. 41-50.
101. White T.L., Williams P.J. The influence of soil microstructure on hydraulic properties of hydrocarbon-contaminated freezing ground. "Polar Record", 1999,Vol. 35, N.192, p. 25-32.
102. Yershov E.D., Chuvilin E.M., Smirnova O.G., Naletova N.S. Interaction of oil with frozen soils // Ground freezing-97: Frost action in soils. Lulea, Sweden, 1997, p. 381-384.
