Противофильтрационное устройство хранилищ различного назначения овражно-балочного типа Советский патент 1991 года по МПК E02B3/16 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в водохозяйственном строительстве при создании проти- вофильтрационных устройств хранилищ различного назначения, в основном овраж- но-балочного типа.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик путем сохранения экологического равновесия в зоне хранилищ за счет обеспечения способности ориентированного приема и отвода поверхностных и подземных вод.

На фиг. 1 представлено противофильт- рационное устройство, поперечный вертикальный разрез; на фиг. 2 и 3 - варианты дискретного крепления пленочного элемента к материалу подстилающего слоя с помощью клеящих полосок.

Противофильтрационное устройство содержит грунтовое основание 1 (фиг, 1), подстилающий слой, который выполнен комбинированным: в ложе 2 хранилища-из Вп)со сопроницаемого фильтрующего материала 3, например фильтровой отсыпки с коэффициентом фильтрации, превышающим коэффициент фильтрации грунта в 100 и полее раз. причем в ее нижней части размещен водосборный коллектор 4, на склонах 5 - из синтетического фильтрующего материала 6 с анизотропной во взаимно перпендикулярных направлениях водопроницаемостью.

Синтетический фильтрующий материал б з гибких полотнищ уложен в направлении его большей водопроницаемости по склону, причем для обеспечения гидравлической связи нижние его края заделаны в фильтрующий материал 3 ложа 2, а верхние - под наружный слой грунта 7. На подстилающий слой (фильтрующий материал 3 и синтетический фильтрующий материал 6) уложен противофильтрационный пленочный элемент 8 - склепные пленочные полотнища, например из попиэтилена. Герметичность пленочного (полиэтиленового) элемента обеспечивается любым известный способом, например склеиванием, сваркой, Концевые части 9 пленочного элемента 8 расположены на высоте h от ложа хранилище, соответствующей отметке 10, которая рассчитывается по известным методикам. При этом между наружным слоем 7 и концевой частью 9 пленочного элемента 8 остается открытая часть 11 (пояс) синтетического фильтрующего материала. Концевая часть 9 пленочного элемента 8 прикреплена к подстилающему полотнищу синтетического фильтрующего материала 6 дискретно с помощью клеящих полосок 12 с шагом ti (фиг. 2) или полосок 13 (фиг, 3) с шагом т.2, приклеенных или приваренных к синтетическому фильтрующему материалу 6. Пленочный элемент 8 покрыт защитным слоем 14, предохраняющим его от механических повреждений и усиливающим противофильтрационный эффект. Слой 14 может быть представлен, например, уплотненным глинистым грунтом с цементирующими добавками.

Противофильтрационное устройство работает следующим образом.

Грунтовая вода 15 из водоносного горизонта 16 просачивается на склон 5 грунтового основания хранилища, принимается синтетическим фильтрующим материалом б подстилающего слоя и транспортируется в фильтрующий материал 3 подстилающего слоя. Полотнища синтетического фильтрую- щэго материала могут быть представлены нетканым или тканым синтетическим ма- 0 териалом любой требуемой водопроницаемости в заданном направлении(причем водопроницаемость различается в продольном и поперечном направлениях полотнищ), На склон полотнища синтетического 5 фильтрующего материала укладывают внахлест для исключения суффозии грунтового основания и попадания между ними засоряющих материалов и предметов. Кроме того, в местах более интенсивного просачивания 0 грунтовых вод соответственно укладывают синтетический фильтрующий материал большей проницаемости / , определяемой следующим соотношением:

1} Км/Кп 100,

5 где Км - коэффициент фильтрации материала; Кп - коэффициент фильтрации водовме- щающих пород (м/суг), Благодаря анизотропии этого материала, а именно белее высокой проницаемости слоя 0 синтетического фильтрующего материала по склон1,, чем вдоль него, вода беспрепятственно, т.е. s приближенных к естественным условиях разгрузки водоносного горизонта (открытый склон), отводится в од- 5 ном направлении сверху вниз в фильтрующий материал 3 ложа 2. Материал 3 может быть представлен, например, песчано- гравийной смесью (Кс 5: 100 Ко, где Кс - коэффициент фильтрации смеси; Ко - коэф- 0 фициент фильтрации грунтового основания) или гранулированным полимером (например, полистиролом). Далее вода через водосборный коллектор 4 отводится в Нижний бьеф плотины (не показан), Поверхностный 5 сток, стекая к открытой части 11 синтетического фильтрующего материала, принимается ею и сбрасывается через фильтрующий подстилающий слой и коллектор 4 за плотину. Водопроницаемость открытой части 0 синтетического фильтрующего материала, площадь ее поперечного сечения должны обеспечить прием и отвод максимального для местных условий объема поверхностного стока. В каждом конкретном случае пара- 5 метры пояса могут быть рассчитаны. Одновременно открытая часть синтетического фильтрующего материала выполняет функцию фильтра грубой очистки поверхностных вод л в случае необходимости может

быть подвергнута регенерации. Для хранилищ, аккумулирующих отходы без вредных примесей, величина открытой части синтетического фильтрующего материала может увеличиваться за счет крепления сплошного пленочного элемента на меньшей высоте h , соответствующей абсолютной отметке нормального подпорного уровня (НПУ) 17. В этом случае в экстремальной ситуации, когда положение уровня воды в хранилище превысит НПУ, вода свободно принимается открытой частью синтетического фильтрующего материала и отводится подстилающим слоем устройства.

Ксометого, не прикрытая пленкой часть синтетического фильтрующего материала сохраняет контакт поверхности склона с атмосферой, тем самым не препятствует естественному капиллярному поднятию и испарению грунтовых вод.

Для надежности крепления верхнего края синтетического фильтрующего материала глубина и протяженность заделки под слой подбираются с учетом превышения весом пригружающего наружного слоя максимального веса влажных свисающих полотнищ синтетического фильтрующего материала и пленочного элемента.

Пример Хвостохранилище сооружаете в балке глубиной 28 м. Высота заполнения промышленными отходами 20 м, что соответствует отметке нормального подпорного уровня. Отметка форсированного подпорного уровня соответствует высоте 21,5 м. Уклон боковых склонов хвостохра- нилища в среднем равен 1:3 Коэффициент фильтрации подстилающего материала отсыпки в ложе хвостохранилища из песчаио- гравийной смеси 30 м/сут и синтетического фильтрующего материала на склонах 25 м/сут (в качестве синтетического фильтрующего материала можно использовать фторлоно- вую ткань, арт. 22295), проницаемость по следнего определялась при фильтрации сульфидных и несульфидных пульп, т.е. совместно со слоем осадка.

Подготовка основания под экранирующее устройство осуществляется грейдером путем выравнивания поверхности грунта и устройства водосборного коллектора. Затем в ложе хранилища отсыпают подстилающий фильтровый слой толщиной 20-30 см из песчано-гравийной смеси с последующим его выравниванием и укладкой сверху полотнищ полиэтиленовой пленки внахлест с соединением их сваркой или клейкой, Сверху пленки укладывают защитный слой мощностью 0,5-1 м из заранее приготовленного и сложенного у границ начального участка глинистого грунта.

Работы начинают от поперечного створа в наиболее пониженной части экранируемой площади и ведут в направлении проектируемой отметки заполнения храни- 5 лища. На последней стадии у границ сооружения устройства под отсыпку фильтрового слоя на длину (глубину) 1,5-2 м укладывают полотнища синтетического фильтрующего материала с нахлестом и выводом их на

0 склоны хранилища для последующей заделки под наружный слой грунта. После этого продолжают укладку пленочного элемента на синтетический фильтрующий материал и устройство защитного слоя. Затем приклеи5 вают пленочный элемент к синтетическому фильтрующему материалу дискретно снизу вверх по склону через каждые 1,5 м, длина полосок приклеивания 1-2 м (соединение отдельных полотен синтетического фильтрую0 щего материала между собой производится по несколько штук с последующей заделкой под наружный слой грунтя известными способами).

Если при внезапном поступлении воды

5 в хвостохранилище (ливень) в течение 2 ч отметка уровня воды достигает уровня фор- сировки, то приток в этом случае составляет 42804 м /сут. Этот приток может быть собран и отведен фторлоном площадью S

0 1 682,55 м . Периметр Р хвостохранилища приблизительно 360 м. В таком случае длина материала от края пленочного полотна до наружного слоя грунта должна быть не менее S:P 4,7 м. Устройство способно со5 брать и отвести 3570 м2 воды в течение 2 ч, т.е. по мере поступления ливневого потока. Материал характеризуется высокой открытой пористостью - до 4%, число нитей основы 44, утка - 34 в 1 см, диаметр нитей 200 мкм.

0 Размеры пор по направлению основы и утка отличаются в 3,5 раза. Такая степень анизо- диаметричности пор является характеристикой анизотропии проницаемости. Теоретическая проницаемость фторлона

5 687 м/сут.

Таким образом, материал выбран с большим запасом проницаемости.

Способность подстилающего слоя про- тивофильтрационного устройства прини0 мать подземные и поверхностные воды и целенаправленно быстро (за счет ориентированной проницаемости) отводить их за пределы хранилищ предотвращает подьем уровня грунтовых вод, подтопление и за5 болачивание прилегающей территории, обеспечивает естественный уклон уровней грунтовых вод вдоль склона, сохраняя естественный режим фильтрации и разгрузки подземных вод ка прилегающей к хвостох- ранилищу территории

Формула изобретения Противофильтрационное устройство хранилищ различного назначения овраж- но-балочноготипа, включающее грунтовое основание, подстилающий слой, противо- фильтрационный пленочный элемент с защитным слоем, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем сохранения экологического равновесия в зоне хранилищ за счет обеспечения способности ориентированного приема и отвода поверхностных и подземных вод, подстилающий слой снабжен водосборным коллектором и выполнен комбинированным: в ложе хранилища - из высокопроницаемого фильтрующего материала, а по склону - из полотнищ синтетического фильтрующего с анизотропной водопроницаемостью во взаимно перпендикулярных направлениях материала, уложенного по склону хранилища и ориентированного по его уклону направлением большей водопроницаемости, причем

нижние края полотнищ синтетического фильтрующего материала заделаны в фильтрующий материал ложа, а верхние - под наружный слой грунта, концевые части противофильтрационного пленоч0 ного элемента прикреплены к подстилающему слою, расположенному на склонах хранилища, с помощью дискретно размещенных клеящих полосок, верхний край пленочного противофильтрационного эле5 мента расположен на незатопляемом участке склона с оставлением открытым участка синтетического фильтрующего материала между краем противофильтрационного пленочного элемента наружным слоем грунта.

7

Изобретение относится к гидротехнике. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик путем сохранения экологического равновесия в зоне хранилищ за счет обеспечения способности ориентированного приема и отвода подземных и поверхностных вод. Устройство содержит грунтовое основание 1, противофильтрационный пленочный элемент, подстилающий слой. Подстилающий слой снабжен водосборным коллектором 4. Он выполнен комбинированным: в ложе хранилища - из высокопроницаемого материала, например песчано-гравийной отсыпки, а на склонах 5 - из синтетического фильтрующего материала 6 с анизотропной водопроницаемостью во взаимно перпендикулярных направлениях. Эти полотнища уложены внахлест с направлением большей проницаемости по склону. Нижние его края заделаны в фильтрующий подстилающий слой ложа, а верхние - под наружный слой грунта 7. Пленочный элемент 8, сплошность которого обеспечивается склеиванием или свариванием полотен, уложен так, чтобы оставалась открытой часть синтетического фильтрующего материала между наружным слоем грунта и границей пленочного элемента. Концевые части 9 пленочного элемента прикреплены дискретно расположенными клеящими полосками 12 и 13 к синтетическому фильтрующему материалу на высоте, соответствующей абсолютной отметке форсированного подпорного уровня хранилища. На пленочном элементе уложен защитный слой 14. Полоса открытого синтетического фильтрующего материала вдоль склона принимает поверхностные сточные воды. Весь подстилающий слой за счет анизотропной проницаемости быстро с ориентацией по склону отводит паводковые и просачивающиеся на склон подземные воды за пределы хранилища, исключая подпор, подтопление. 3 ил.

сриг1

Составитель Р.Нагорная Редактор Л.Веселовская Техред М.МоргенталКорректор М.Кучерявая

Заказ 2241Тираж 390Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

физЗ