Способ регулирования стока рек Советский патент 1985 года по МПК E02B3/02 E02B15/00 

Изобретение относится к области охраны природы, а именно к способам регулирования стока рек, и предназначено к использованию для охраны вод, в том числе предотвращения загрязнения и истощения малых рек, комплексного использования их водных ресурсов и более рационального использования водных ресурсов каналов межбассейновых перебросок стока;

По основному авт. св. № 763510 известен способ регулирования стока рек, заключающийся в том, что для заполнения водохранилищ используют искусственные источники водоснабжения в периоды уменьшения или прекращения водопотреблеиия из них, после чего осуществляют пополнение реки попусками воды, из водохранилищ, расход которых определяют по формуле:

(

Kfe- 4t -nflKm

Кроме того, в качестве искусственных источников водоснабжения используют оросительные каналы 1.

Такое предложение приемлемо для водохранилищ, устроенных в балках или оврагах, к которым тяготеют относительно небольщие водосборные площади, или же для водохранилищ, изолированных от попадания в них поверхностного стока (ливневого или снегового происхождения), для водохранилищ, емкость которых создана путем обвалования по периметру выделенной площади.

Однако зачастую наливные водохранилища устраивают в оврагах или балках, к которым примыкают водосборные площади значительных размеров. На этих площадях формируется поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий и населенных пунктов, расположенных в пределах водосборов. Вместе с поверхностным стоком в водохранилища поступают различные примеси, в частности удобрения и ядохимикаты, смываемые с сельскохозяйственных площадей, а также с городских и промыщленных территорий. Установлено, что по нагрузке они соизмеримы с хозяйственнобытовыми сточными водами. Все эти примеси влияют на органолептические, общесанитарные, токсикологические и рыбохозяйственные показатели качества воды в водохранилище, изменяя ее физические свойства (прозрачность, окраску, запах и др.) и химический состав. В результате качество воды в водохранилище может оказаться непригодным для использования водохранилища в целях пополнения малых рек.

Известный способ эффективно используют применительно к реке для увеличения ее водности и улучшения качества воды в ней.

Недостатком способа является то, что он не предусматривает сохранения качества воды в наливных водохранилищах при

поступлении в них примесей вместе с поверхностным стоком.

Цель изобретения - поддержание на период эксплуатации первоначального качества воды путем интенсификации процессов самоочищения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования стока рек производят непрерывную подачу воды из канала в водохранилище с начала поступления в него поверхностного стока и до его окончания и одновременно создают и поддерживают в прибрежной зоне водохранилища скорость движения воды в пределах 0,15-0,25 м/с.

Кроме того, скорость движения воды в прибрежной зоне создают и поддерживают с помощью струенаправляющих сооружений.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы для осуществления способа; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Указанная система содержит водоснабжающий канал 1, например оросительный, с которым посредством соединений 2-4 связаны наливные водохранилища 5-7, устроенные на соответствующих малых реках 8-10, находящихся в зоне водоснабжающегр канала 1.

На малых реках в створах 11 -19 размещена контрольно-измерительная аппаратура, которая соединена с соответствующими диспетчерскими пультами 20-22. Наливные водохранилища 5-7 имеют водосбросные сооружения 23-25. оборудованные управляемыми затворами. Механизмы (пусковые устройства) затворов также соединены с диспетчерскими пультами 20-22, откуда осуществляют управление затворами. Наливные водохранилища устраивают преимущественно в верховьях малых рек, по возможности используя для этой цели естественные формы рельефа - балки, овраги, расположенные на небольших расстояниях от русел рек, и трассы каналов.

В к;ачестве соединений 2-4, в зависимости от условий местности, метрических размеров и экономической целесообразности, могут быть использованы конструкции водоводов из бетонных, железобетонных и металлических труб, конструкции облицованных и необлицованных закрытых лотков. Соединения 2-4 оборудуются автоматической запорной арматурой, управление которой осуществляют с диспетчерских пультов 20-22.

На водохранилицхах в точках 26-28, как и на рейках в створках 11-19, размещена контрольно-измерительная аппаратура, имеющая связь с соответствующими диспетчерскими пультами 20-22. Кроме того, на водохранилищах устанавливают струенаправляющие сооружения 29.

Самоочищающая способность водохрани лища представляет собой совокупность

гидрохимических, физических, химических и биологических процессов, приводящих к уменьшению концентрации загрязняющих веществ в воде, а при обеспечении условий полного использования самоочищающей способности даже к восстановлению естественного качества вод.

При поступлении в наливное водохранилище поверхностного стока с прилегающего водосбора в периоды снеготаяния или при выпадении стокообразующих дождей и ливней возможно попадание в прибрежную зону водохранилища органических и минеральных примесей, вызывающих ухудщение показателей качества воды. В этих случаях, с целью сохранения качества воды в водохранилище путем интенсификации процессов самоочищения, производят дополнительную подачу воды из канала в водохранилище и в прибрежной зоне водохранилища создают и поддерживают посредством струенаправляющих сооружений скорость воды в пределах 0,15- 0,25 м/с.

При дополнительной подаче воды из канала -в водохранилище интенсифицируется самоочищение под влиянием турбулентного перемешивания и процессов химической и биологической природы (распад и превращение примесей), что приводит к сохранению качества воды в водохранилище. Подаваемая из канала вода должна при этом удовлетворять нормативным требованиям (ГОСТ 17.1.3.03-77) по качеству.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

По команде, поданной с диспетчерского пульта 20-22, включают запорные устройства на соединениях 2-4 и вода из водоснабжающего канала 1 по соединениям 2-4 поступает в соответствующие наливные водохранилища 5-7 для заполнения их до заданного уровня.

Со створов 11 -19, на которых размещена контрольно-измерительная аппаратура, регистрирующая санитарно-гигиеническую обстановку на малых реках 8-10, в частности показатели минерализации, рН растворенного кислорода и другие, передается информация на диспетчерские пульты 20-22. На этих пультах обрабатывается поступившая информация со створов 11 -19 о гидрохимическом составе воды наливных водохранилищ и данные о размерах водопотребления. По всем показателям и данным определяется величина попусков в реки . Величина этих, попусков состоит из двух слагаемых: qj - расхода, необходимого для удовлетворения нужд водопользователей в количественном соотношении, и q2 - расхода, необходимого для разбавления речной воды с целью улучшения ее качества и доведения загрязняющих ингредиентов до предельно допустимых концентраций, qi отличается от qa на величину Aq. Если Aq 0, тогда q« qi Qt- Если , то ..

Данные санитарно-гигиенической обстановки определяются приборами, размещенными в створах 11 -19, и по линиям связи передаются на диспетчерские пульты 20-22. На диспетчерских пультах эта информация, дополненная данными

гидрологической характеристики реки, показателями качества воды наливного водохранилища, которые должны быть не ниже нормативных (ГОСТ 17.1.3.03.-77), обрабатывается, и по соотношению

- 0«(плк«:1к1к1

VX KTe- i -nflKiK

определяется величина попусков.

После определения величины попусков с диспетчерских пультов 20-22 подают

0 команду на управляемые водосбросные сооружения 23-25 наливных водохранилищ 5-7, открываются затворы и вода поступает в малые реки 8-10. В результате смешения речной воды с водой, поступающей из наливных водохранилищ,

увеличивается водность рек и обеспечивается заданное качество воды.

При поступлении в водохранилище поверхностного стока производят измерение санитарно-гигиенических показателей на водохранилищах в точках 26-28 (минерализация, концентрация отдельных ионов, растворенного кислорода и др). по команде, поданной с диспетчерских пультов 20-22. Если измеренные показатели не соответствуют нормативным качествам

5 воды, выполняют процедуру, направленную на сохранение этих показателей в нормативных пределах. Эта процедура заключается в осуществлении дополнительной подачи воды, т. е. включении запорных устройств на соединениях 2-4 по команде, поданной из диспетчерских пультов 20-22. Вода из канала 1 по соединениям 2-4 поступает в соответствующие наливные водохранилища 5-7.

5 В водохранилищах 5-7 интенсифицируется ход процессов самоочищения под воздействием этой непрерывной дополнительной подачи воды из канала, так как активизируются химические и биологические процессы превращения и распада примесей.

0 Непрерывная дополнительная подача воды осуществляется с начала поступления в водохранилище поверхностного стока 30 и до окончания, так как этот период времени характеризуется интенсивным поступлением примесей, вызывающих ухудшение качества

воды в водохранилище.

Дополнительная подача воды создает и поддерживает в прибрежной зоне водохранилища определенную скорость движения воды, что вызывает увеличение турбулентности потока в прибрежной зоне.

Скорость движения воды в прибрежной зоне создают и поддерживают в иитервале 0,15-0,25 м/с, что является оптимальным, так как при меньшей скорости процессы самоочищения выражены слабо, а скорости больше 0,.25 м/с труднодостижимы в водохранилище и, кроме того, сопровождаются уменьшением интенсивности воздействия на процессы самоочищения.

Скорость движения воды создают и поддерживают с помощью струенаправляющих устройств 29, которые обеспечивают перераспределение удельных расходов воды по ширине водохранилища в прибрежные зоны, где происходит слияние поверхностного стока с направленным потоком дополнительно подаваемой воды.

Поверхностный сток, формируясь на прилегающих к водохранилищам водосборах при снеготаянии или в периоды выпадения жидких осадков (дождей или ливней) вносит в водохранилища различные примеси, вызывающие загрязнение воды в них. Поскольку водохранилища предназначены для осуществления попусков воды в реки не только с целью увеличения водности рек, но и для улучшения качества речной воды, то ухудшение качества воды в водохранилищах, происходящее под воздействием поступления поверхностного стока, приводит к затруднениям

хозяйственного и природоохранного использования воды, накопленной в водохранилище.

Использование изобретения обеспечивает пополнение малых рек водой нормативного

качества, уменьшение общей подачи свежей воды из канала за счет поступившего в водохранилище поверхностного стока, а также возможность использования наливных водохранилищ с качеством воды, удовлетворяющим нормативным требованиям, для рыбохозяйственных, рекреационных и других целей.

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА РЕК по авт. св. № 763510, отличающийся тем, что, с целью поддержания на период эксплуатации первоначального качества воды путем интенсификации процессов самоочищения, производят непрерывную подачу воды из канала в водохранилище с начала поступления в него поверхностного стока и до его окончания и одновременно создают и поддерживают в прибрежной зоне водохранилища скорость движения воды в пределах 0,15-0,25 м/с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость движения воды в прибрежной зоне создают и поддерживают с помощью струенаправляющих сооружений.