Способ регулирования водно-солевого баланса озера Российский патент 2017 года по МПК E02B3/00 E02B15/00 

Изобретение относится к области лечебной курортологии и бальнеологии и может быть использовано для поддержания уровня минерализации воды и параметров лечебной грязи в озере на заданном оптимальном уровне. Предлагаемый способ может быть использован также для восстановления источников целебной грязи, где под воздействием человеческого фактора и различных природных явлений увеличивается уровень воды в озере, что обуславливает неотвратимый процесс засорения и деградации грязевой залежи.

К природным явлениям, приводящим к нарушению водно-солевого баланса в озере, относятся осадки в акваторию озера, поверхностные стоки с прилежащих склонов, испарение с водной поверхности озера, а также грунтовые стоки с водосборной площади.

Известен способ защиты гидролого-гидрохимического режима озера путем посадки на склонах котлована, окружающего озеро, леса с целью снижения влияния поверхностных стоков на экологическое состояние и уровень воды в озере [1].

К недостаткам данного способа можно отнести то, что наличие на склонах леса не в состоянии полностью поглотить весь поток воды, обусловленный ливневыми осадками. Значительная загрязненная их часть стекает в озеро, меняя экологический баланс озера.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу по совокупности существенных признаков является способ регулирования водно-солевого баланса в озере - источнике целебной грязи путем поддержания уровня воды и степени ее минерализации на заданном оптимальном уровне, включающий строительство комплекса гидротехнических сооружений (каналов), перехватывающих склоновый сток с северной и южной сторон озера Большой Тамбукан с транспортировкой и сбросом воды в реку Этоко, после чего, при снижении воды в озере до оптимального уровня, осуществляют регулирование поверхностного стока, подавая его в засушливые годы обратно в озеро либо перехватывая и сопровождая мимо озера в многоводные водоемы, через предусмотренные для этого гидротехнические сооружения [2]. Прототип.

К недостаткам данного способа можно отнести то, что наличие на склонах леса и растительности, в том числе и сельскохозяйственных культур, требующих химическую защиту от вредителей, не в полной мере обеспечивает защиту озера от поверхностных потоков. Это обусловлено тем, что насаждения и травянистый покров склонов не в состоянии поглотить весь поток воды, обусловленный ливневыми осадками. Поэтому значительная их часть, насыщенная ядохимикатами, стекает в озеро, увеличивая уровень воды в озере, нарушая при этом экологический и гидролого-гидрохимический режим озера, что в комплексе приводит к деградации грязевой залежи в озере.

Техническим результатом от использования заявленного способа является предотвращение процесса деградации грязевой залежи озера путем поддержания уровня воды и степени ее минерализации на заданном оптимальном уровне, а также снижение засорения озера ядохимикатами.

Технический результат достигается тем, что в известном способе регулирования водно-солевого баланса в озере путем поддержания уровня воды и степени ее минерализации на заданном оптимальном уровне, включающем строительство комплекса гидротехнических сооружений (каналов), перехватывающих склоновый сток, транспортировку и сброс воды в водоприемник, например в естественный водоем или речку, после чего, при снижении воды в озере до оптимального уровня, далее осуществляют регулирование поверхностного стока, подавая его в засушливые годы обратно в озеро либо перехватывая и сопровождая мимо озера в многоводные водоемы, через предусмотренные для этого гидротехнические сооружения, согласно предлагаемому способу при отборе излишков воды из озера ее предварительно опресняют и сбрасывают через отводной канал в отдельный водоприемник-накопитель, а полученный при этом жидкий концентрат соли сливают обратно в озеро либо высушивают до порошкообразной формы, после чего его рассеивают на поверхность озера, повышая, таким образом, концентрацию минеральных солей в его объеме до нужного уровня, а в случаях, когда концентрация минеральных солей в озере превышает допустимые нормы, опресненную воду из водоприемника-накопителя дозированно выпускают обратно в озеро, а при их нехватке используют и поверхностные стоки воды, поступающие в отводной канал с окружающих озеро склонов, которые предварительно очищают от вредных примесей (ядохимикатов) и в нужном количестве сбрасывают в озеро, обеспечивая, таким образом, оптимальный уровень воды в озере, и содержание минеральных солей на уровне - 40-60 грамм на литр.

Технический результат достигается и тем, что полученный в процессе опреснения концентрат минеральных солей равномерно распределяют по поверхности озера с помощью малоразмерной авиации либо плавучей платформы.

Технический результат достигается также и тем, что каналы гидротехнических сооружений снабжены управляемыми затворами, поддерживающими уровень воды в озере на заданной отметке в ручном или автоматическом режиме.

На чертеже представлена техническая схема реализации предлагаемого способа на примере озера Большой Тамбукан, водно-экологические проблемы которого детально рассмотрены в работах [3-5].

Озеро Большой Тамбукан 1 находится на дне обширной котловины 2, куда с окружающих его лесистых склонов 3 стекают талые, ливневые, а также грунтовые воды. Вокруг озера 1 по внешнему его контуру предусмотрены ливнесбросные каналы 4 и 5, охватывающие озеро 1 с северной и южной сторон. Вблизи озера 1 размещен естественный водосборник 6 - озеро Малый Тамбукан. Водосборник 6 посредством канала 7 соединен с естественным водоприемником - рекой Этоко 8. Между озером 1 и водосборником 6 размещена опреснительная станция 9, которая соединена посредством трубопроводов 10 и 11 с озером 1. Трубопровод 11 предназначен для подачи минерализованной воды из озера 1 на опреснительную станцию 9, а трубопровод 10 - для возврата концентрированного раствора соли обратно в озеро 1. Опреснительная станция 9 подключена к водосборнику 6 (озеру Малый Тамбукан) с помощью трубопровода 12, для сброса в него опресненной воды из озера 1.

Между озером 1 и естественным водосборником 6 размещено очистительное сооружение 13 для химической очистки дождевой воды, стекающей в ливнесбросные каналы 4 и 5 со склонов 3 и сельскохозугодий 14, размещенных у основания лесистого склона 3. Очистительное сооружение 13 подключено к водосборнику 6 с помощью канала 15. Трубопроводы 10 и 11, соединяющие опреснительную станцию с озером 1 снабжены управляемыми затворами, поддерживающими уровень воды в озере на заданной отметке в ручном или автоматическом режиме.

Предлагаемый способ применительно к озеру Большой Тамбукан реализуется следующим образом.

Поскольку уровень воды в озере Тамбукан превышает все допустимые нормы, прежде всего, необходимо осуществить сброс воды из озера в водосборник 6 (озеро Малый Тамбукан), не теряя при этом минерализованную ее составляющую. Для этого воду из озера 1 подают на опреснительную станцию 9 по трубопроводу 11, где ее опресняют, а затем сбрасывают по трубопроводу 12 в водосборник 6 (озеро Малый Тамбукан). Опресненная вода может поступать в водосборник 6 самотеком, поскольку озеро Большой Тамбукан расположен на 3,5 метра выше водосборника 6 (озера Малый Тамбукан). Полученный при этом концентрат в виде солевого раствора по трубопроводу 10 возвращают обратно в озеро 1, сливая его подальше от заборной части, с целью снижения вероятности его попадания на повторную обработку в опреснительную станцию 9. При необходимости жидкий концентрат подвергают сушке, и полученную таким образом порошкообразную соль рассеивают на удаленных участках акватории озера 1 с помощью малоразмерной сельскохозяйственной авиации либо с помощью плавучей платформы, оснащенной сливными емкостями (платформа со сливными емкостями на чертеже не показана). Данную операцию продолжают до тех пор, пока уровень минерализации рапы в озере не достигнет оптимального своего значения - 40-60 грамм на литр. Далее осуществляют контроль содержания солей в озере и при повышении минерализации рапы в озере выше допустимого уровня опресненную воду из водосборника 6 подают по каналам 12 и 10 обратно в озеро 1. Для этих целей можно использовать также и поверхностные стоки, поступающие в ливнесбросные каналы 4 и 5 с водосборной площади 2, которые предварительно проходят соответствующую очистку от ядохимикатов в очистительном сооружении 13, к которому подключены ливнесбросные каналы 4 и 5, охватывающие озеро 1 с северной и южной сторон. Очистительное сооружение размещено между озером 1 и естественным водосборником 6 - озером Малый Тамбукан. В процессе выпадения ливневых осадков вода, насыщенная ядохимикатами, по каналам 4 и 5 поступает в очистительное сооружение 13, где проходит соответствующую химическую очистку, после чего, при необходимости, подается в озеро 1 либо сбрасывается в водосборник 6 или в естественный водоприемник - реку Этоко.

Таким образом, использование в системе гидротехнических сооружений опреснительной и водоочистительной станций позволяет поддерживать необходимый уровень минерализации рапы на заданном оптимальном уровне, а также снижает засорение озера ядохимикатами, что в комплексе обеспечивает необходимый гидролого-гидрохимический водный режим и восстановление генезиса лечебной грязи в озере.

Литература

1. Сайт: eko-forest.ru/…/vodnaya-eroziya (Раздел «Водорегулирующие полосы»).

2. К.Н. Носов, Э.В. Запорожченко. О регулировании водно-солевого баланса с целью предотвращения деградации месторождения лечебной грязи озера Большой Тамбукан в особо-охраняемом эколого-курортном регионе Российской Федерации - Кавказские Минеральные Воды. - Пятигорск, 2013. -С. 26). Прототип.

3. Запорожченко Э.В. Проблемы с. Этоко Зольского района Кабардино-Балкарской Республики. В сб. трудов Северо-Кавказского института по проектированию водохозяйственного и мелиоративного строительства. Вып. 21. - Пятигорск, 2015. - 280 с.

4. 3апорожченко Э.В., Скок Л.Л. Об экологических проблемах предотвращения деградации месторождения грязи озера Большой Тамбукан. Сб. трудов Северо-Кавказского института по проектированию водохозяйственного и мелиоративного строительства. Выпуск 20. - Пятигорск, ОАО «Севкавгипроводхоз», 2014, с. 158-162.

5. Щербаков А.В., Запорожченко Э.В., Флоринский С.П. Большое Тамбуканское озеро и его проблемы. //Тезисы III международной конференции «Состояние и охрана воздушного бассейна и водоминеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов». - Кисловодск, 2003. - С. 150-151.

Изобретение относится к области лечебной курортологии и бальнеологии и может быть использовано для поддержания уровня минерализации воды и параметров лечебной грязи в озере на заданном оптимальном уровне. В соответствии с предлагаемым способом регулирование водно-солевого баланса в озере осуществляется путем строительства комплекса гидротехнических сооружений (каналов) вокруг озера, перехватывающих поверхностные стоки со склонов, и сброса воды в водоприемник, например в естественный водоем или речку. С целью снижения уровня загрязнения озера химикатами поверхностные стоки, поступающие в отводной канал с окружающих озеро склонов, предварительно очищают от вредных примесей, после чего при необходимости сбрасывают их в озеро. Одновременно осуществляют регулирование воды в озере путем отбора воды из озера при ее избытке и сливе воды обратно в озеро при ее недостатке. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что при отборе излишков воды из озера ее предварительно опресняют и сбрасывают через отводной канал в отдельный водоприемник-накопитель, а полученный при этом жидкий солевой концентрат сливают обратно в озеро либо высушивают до порошкообразной формы, после чего полученный порошок минеральной соли рассеивают на акваторию озера, обеспечивая, таким образом, оптимальный уровень воды и содержания минеральных солей в озере на заданном оптимальном уровне - 40-60 грамм на литр. Изобретение обеспечивает предотвращение процесса деградации грязевой залежи озера путем поддержания уровня воды и степени ее минерализации на заданном оптимальном уровне, а также снижение засорения озера ядохимикатами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования водно-солевого баланса озера, включающий строительство комплекса гидротехнических сооружений (каналов), перехватывающих склоновый сток, транспортировку и сброс воды в водоприемник, например в естественный водоем или речку, после чего, при снижении воды в озере до оптимального уровня, далее осуществляют регулирование поверхностного стока, подавая его в засушливые годы обратно в озеро либо перехватывая и сопровождая мимо озера в многоводные водоемы через предусмотренные для этого гидротехнические сооружения, отличающийся тем, что при отборе излишков воды из озера с целью снижения уровня воды до оптимального уровня воду предварительно опресняют и сбрасывают через отводной канал в отдельный водоприемник-накопитель, а полученный при этом жидкий солевой концентрат сливают обратно в озеро либо высушивают до порошкообразной формы, после чего порошок рассеивают на поверхность озера, повышая, таким образом, концентрацию минеральных солей в его объеме до нужного уровня, а в случаях, когда концентрация минеральных солей в озере превышает допустимые нормы, опресненную воду из водоприемника-накопителя дозированно выпускают обратно в озеро, а при их нехватке используют и поверхностные стоки воды, поступающие в отводной канал с окружающих озеро склонов, которые предварительно очищают от вредных примесей (ядохимикатов) и в нужном количестве сбрасывают в озеро, обеспечивая, таким образом, оптимальный уровень воды в озере и содержание минеральных солей на уровне - 40-60 грамм на литр.

2. Способ регулирования водно-солевого баланса озера по п.1, отличающийся тем, что полученный в процессе опреснения концентрат минеральных солей равномерно распределяют по поверхности озера с помощью малоразмерной авиации либо плавучей платформы.

3. Способ регулирования водно-солевого баланса озера по п.1, отличающийся тем, что каналы гидротехнических сооружений снабжены управляемыми затворами, поддерживающими уровень воды в озере на заданной отметке в ручном или автоматическом режиме.