Способ пополнения подземных вод Советский патент 1984 года по МПК E03B3/32 

Изобретение относится к водоснабжению и может применяться для искусственного пополнения подземных вод, преимущественно для увеличения произ водительности подземных водозаборов в холодный период года, который характеризуется уменьшением эксплуатационных запасов подземных вод. Наиболее близким к предлагаемому является способ пополнения подземных вод созданием подпора уровня воды в водотоке, питающем эксплуатируемый водоносный горизонт, с помощью водоподъемной плотины, установленной ниже водозабора по течению. Пополнение запасов подземных вод происходит за счет поднятия уровней в верхнем бьефе плотины и соответствующего увеличения фильтрации воды -из реки в водоносньй горизонт ГЛ. Однако спбсоб требует больших затрат как на устройство плотины , и на ее периодическое восстановление поскольку не исключена возможность ее разрушения в период паводков. Если прохождение паводков на водотоке характерно в осенний период, то это осложняет строительство и реконструк цию водоподъемной плотины, в связи с чем не всегда возможно обеспечение высоких уровней воды в зимний период и, следовательно, в этот период не г рантируется предотвращение истощения запасов подземных вод. Устройство не размываемых плотин, обеспечивающих подъем уровней в реке, требует не только увеличения затрат, но и усили вает процесс заиления и кольматаци фильтрующих грунтов в верхнем бьефе плотнны из-за снижения транспортирующей способности реки. Заиление ; и кольматация грунтов, как известно, способствуют уменьшению их проницаемости, что в свою очередь уменьшает и фильтрацию воды из реки в водоносг ный горизонт, снижая эффект подпора уровней. KpQbfe того, устройство временных и капитальных плотин в русле реки не исключает возможности ущерба рыбным запасай в случае, если река имеет рыбохозяйственное значение, так как затрудняется ход рыбы, что особенно важно в период нереста. Все это ограничивает применение способа, так как реки с небольшой мутностью (до 30 мг/л) и не имеющие рыбокозяйственное значение встречаются крайне редко. Цель изобретения - повьш1ение эффективности пополнения подземных вод при наступлении отрицательных температур воздуха. Поставленная цель достигается тем, что в способе пополнения подземных вод созданием подпора уровня воды в водотоке, питающем эксплуатируемый водоносный горизонт с помощью водоподъемной плотины, установленной ниже водозабора по течению, подпор урон ня воды.создают путем искусственного образования наледи в водотоке и промерзания прирусловых отложений, для чего участок русла выполаживают, расширяют и устанавливают на нем теплообменник, соединенный с атмосферой. На чертеже представлена схема теплообменника, поперечный разрез. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Для образования наледи выбирается перекатный участок русла реки, который предварительно выполаживается и расширяется с целью уменьшения скорости течения воды. В конечном створе этого участка устанавливается теплообменник, обеспечивающий контакт придонного слоя воды и грунта в зоне его установки с атмосферой. Образование ледяного покрова при наступлении отрицательной температуры воздуха, и напаивание донного льда в месте установки теплообменника способствуют пе1ремерзанию реки и выходу воды на поверхность льда и, таким образом обеспечивается постепенный рост наледи. Кроме того, под дном реки в месте установки теплообменника происходит промерзание водонасыщенного грунта, что способствует частичному или полному, в зависимости от заглубления теплообменника, перехвату подземного стока под руслом реки. Это. обуславливает не только подъем уровня воды в русле реки, но и подъем уровня подземных вод. В йесенний период при повьш1ении температуры воздуха до температуры таяния льда наличие теплообменника способствует быстрому таянию наледи и при прохождении весенних и летних дождевых паводков с характерным повьш1ением мутности воды обеспечивается естественная регенерация донных отложений и увеличения .заиленности русла реки не происходит,а в период нереста .обеспечивается свободный проход рыбы. Способ пополнения подземных вод, служащий для увеличения произеодитель ности горизонтальной водозаборной дрены 1 (расположение ее показано условно, так как водозабор должен быть расположен выше валедной плотины.), заключается в тсж, что в Пбтнюю межень перекатный участок реки ниже водозабора выполаживаегся и в траншею устанавливае-гся тея1юобменник 2, представляю содой, например, стайь ныё трубы, соединенные стояками 3, которые обеспечивают контакт придонного слоя воды и грунта с атмосферой. Трубы теплообменника 2 имеют уклон в сторону стояка 3 с отстойником 4 для сбора и удаления конденсата. При наступлении отрицательной темпера,туры воздуха в результате озотаждения грунта происходит образование зоны . промерзания 5, а на дне реки образование донного льда и смыкание его с нижней поверхностью ледяного покрова обуславливает перемерзание водотока, выход воды на поверхность льда и дальнейшее ее намораживание. На протяжении периода с отрицательной температурой воздуха, происходит посте пенный рост наледи и повьшение уровня воды в реке 6 относительно его положения 7, характерного для этого периода времени в естественных условиях В результате подъема уровня воды в реке увеличивается фильтрация воды из реки в водоносньй горизонт 8 и подняти уровня подземных вод 9 относительно его положения до образования наледи 1 Таким образом, за счет образования наледи и подъема уровня подземнызс вод возможно увеличение производительности водозабора в холодный период года, когда происходит наибольшая сработка запасов подземных вод, а интенсивност их естественного пополнения снижается Перед наступлением отрицательной температуры воздуха производится профилактический осмотр теплообменника, и при необходимости удаляется конденсат из отстойника, а также производится выполаживание русла в месте установки теплообменника, если в предшест- вующий паводковый период произошло переформирование русла. Для оценки технико-экономической, эффективности предложенного способа в качестве базового объекта выбран прототип, который является самым простым и дешевьм из известных способов искусственного пополнения подземных вод, не уступающий им в эффективности использования при условиях подобных рассматриваемым. Последние характеризуются небольшими расходами воды в реке в зимний период и тяжельми условиями забора воды из-источника восполнения. Стоимость устройства наледной Плотины и плотины из местных материалов определены в соответствии со сборниками № 3 и 37 ЕРЕР на строительные работы. Эксплуатационные расходы при предлагаемом способе пополнения подземньпс вод состоят из затрат на планировку дна реки и откачку конд.енсата из отстойника, в базовом объекте - из затрат на подвоз грунта и ежегодно восстановление дамбы. В таблице представлены основные технико-экономические показатели к расчету эффективности способа пополнения подземных вод. Таким образом, использование предлагаемого способа пополнения подземных вод обеспечивает по сравнению с базовым объектом следующие преимущества: снижение стоимости, по сравнению с плотиной Из местных материалов в 4 раза; снижение эксплуатационных затрат более чем в 6 раз; годовой экономический эффект до 1 тыс, руб.; простота устройства на ледной плотины, заключающаяся в выполаживании перекатного участка русла и установке теплообменника в любой период года, например, в летнюю межень; обеспечение естественной регенерации донных отложений, что не приводит к увеличению заиливания донкых отложений, и соответствующему ухудшению фильтрации воды в водоносный горизонт из реки; возможность свободного прохода рыбы в период нереста, что значительно повысит эффективность пополнения подземных вод в зимний период и обеспечит более надежную работу подземных водозаборов.

СПОСОБ ПОПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД созданием подпора уровня воды в водотоке, питающем эксплуатируемый водоносный горизонт с помощью водоподъемной плотины, установленной ниже водозабора по течению, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности пополнения подземных вод при наступлении отрицательных температур воздуха путем искусственного образования наледи в водотоке и промерзания прирусловых отложений, участок русла выполаживают, расширяют и устанавливают на нем теплообменник, соединенный с атмосферой.