Установка для искусственного пополнения запасов подземных вод

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеоз СоветскихСоциалистическихРеслублик(53) УДК 551 491. А. Опубликовано 15.03.83. Бюллетень 1 ОДата опубликования описания 25.03.83 пе аееем нзееретеннй н етермтнй(72) Авторы изобретения Т. В. Бурчак и И. А. Шеренков Харьковский отдел Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии Водгео(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ПОПОЛНЕНИЯ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД2 Изобретение относится к водоснабжению,в частности к установкам для добыванияпитьевой воды из грунтовых вод с искусственным их обогащением,Наиболее близким решением к изобретению является установка для искусственногопополнения запасов подземных вод, включающая инфильтрационные бассейны и водозаборные скважины с погружными электронасосами для ахвата и откачки подземныхвод из грунта 11,1 ОНедостаток известной установки заключается в том, что величина напора, под действием которого происходит просачиваниеводы из бассейнов в грунт, ограничена глубиной бассейнов при максимальном их наполнении. Соответственно ограничена и производительность бассейнов, т.е. расход воды,просачивающейся из бассейнов в грунт, аследовательно, и производительность самойустановки в целом.Цель изобретения - повышение производительности установки путем создания вакуума под инфильтрационным бассейном.Поставленная цель достигается тем, чтоустановка для искусственного пополнениязапасов подземных вод, включающая инфильтрационный бассейн и устройства для захвата и откачки подземных вод из грунта, преимущественно водозаборные скважины с погружными электронасосами, снабжена устройствами для захвата и откачки воздуха из грунта.При этом устройство для захвата воздуха выполнено в виде воздухозаборных скважин, расположенных между инфильтрационным бассейном и устройством для захвата подземных вод.Устройство для захвата воздуха выполнено в виде дренажа, расположенного под ин. фильтрационным бассейном.Устройство для захвата воздуха выполнено в виде водозаборных скважин или водосборных галерей с перфорированными стенками и перекрытием. На фиг. 1 изображена установка, в которой захват воздуха производится посредством специально сооружаемых скважин; на фиг. 2 - то же, посредством специально сооружаемых дренажей; на фиг. 3 - то же, посредством специально приспособленных для одновременного захвата воды и воздуха скважин; на фиг.4 - то же, посредством5 1 О 5 20 25 30 Э 5 40 Формула изобретения 50 55 специально приспособленных для одновременного захвата воды и воздуха дренажных галерей.Установка включает инфильтрационный бассейн 1 с песчаной загрузкой 2, который прорезает слабопроницаемый покровный слой 3 до водоносной толщи 4, залегающей на водоупоре 5, водозаборные скважины 6 с фильтрами 7 и герметизированными оголовками 8, изолируюшими воздух внутренних полостей скважин от воздуха атмосферы; погружные электронасосы 9, осушествляюшие откачку воды из скважин с подачей ее в сборный напорный трубопровод 10; воздухозаборные скважины 11; вакуум-насосы 12, осуществляющие откачку воздуха из скважин 11 с подачей его в сборный воз духопровод 13.В установке для захвата воздуха (фиг. 2) используется пластовый дренаж 14 с заложенными в нем трубчатыми дренами, присоединенными при помощи труб 15 к сборному воздухопроводу 13. Откачка воздуха осуществляется вакуум-насосами 12.В установке, изображенной на фиг. 3, захват воды и воздуха осуществляется посредством специально оборудованных водозаборных скважин с герметизи рова иными оголовками 8 и длинными фильтрами 7. Вода засасывается из грунта нижней частью фильтра 7, воздух - верхней. Откачка воды из скважин 6 осушествляется погружными электронасосами 9 с подачей ее в сборный трубопровод 10. Откачка воздуха из внутренних полостей скважин 6 производится вакуум-насосами 12.В установке для захвата воздуха (фиг, 4) используются водо-сборные галереи 16 с перфорированными стенками и перекрытием. Колодцы 17 в этом случае снабжены герметизированными оголовками 8. Откачка воздуха из внутренних полостей колодцев 17 производится вакуум-насосами 12 через сборный воздухопровод 13.Вакуум-насосы 12 включаются в работу одновременно с началом заполнения бассейна 1 водой после его очередной чистки, которая осуществляется периодически (обычно 1 - 3 раза в год) с целью поддержания производительности бассейнов 1 или после образования на песчаной поверхности инфильтрации тонкого слоя воды, Перед началом чистки вакуум-насосы 12 выключаются из работы.Введение устройств для захвата воздуха позволяет понизить давление в порах грунта в области депрессионной воронки, образуюшейся под бассейном при откачке воды, и создать в них отрицательное избыточное давление - вакуум, тем самым увеличивая напор, под действием которого происходит просачивание воды из инфильтрационного бассейна в грунт. В связи с возможностью регулирования интенсивности действия устройств для захвата и откачки воздуха вакуум может нарашиваться по заранее заданному графику, отвечающему условиям оптимального использования бассейна, например требованию равномерной производительности бассейна в период между чистками. При условии достаточной производительности откачиваюших воздух механизмов вакуум под днищем бассейна может доводиться до 0,05 МПа (0,5 кгс/см), а в некоторых случаях и до больших величин.Выполненные расчеты свидетельствуют о том, что при расположении первоначальной поверхности грунтовых вод в пределах слабопроницаемого покровного слоя эффективная откачка воздуха может осуществляться серийно выпускаемыми промышленностью СССР вакуум-насосами при затрате не слишком больших мощностей.Технико-экономическая эффективность изобретения определяется возможностью увеличения при его применении производительности установок (как существующих, так и вновь проектируемых) за счет увеличения в 1,5 - 2 раза производительности инфильтрационных бассейнов при относительно небольших затратах на устройство систем создания вакуума и их эксплуатацию. Ожидаемый годовой экономический эффект для одной установки со среднегодовой производительностью бассейнов 10 тыс. м/сут составляет не менее 6 тыс. руб. Наиболее благоприятные условия для применения предлагаемой установки имеют место при хорошей проницаемости грунта водонасосной толщи, при расположении первоначального зеркала грунтовых вод в пределах покровного слоя, при эксплуатации установок в районах с длительными зимними периодами. Последнее определяется тем, что создание вакуума в зимний период, когда восстановление производительности бассейнов посредством их чисток невозможно, способно сушественно облегчить достижение обычно требуюшегося полного соответствия между производительностью бассейнов и потребностью в искусственно создаваемой подземной воде на протяжении всего года. 1. Установка для искусственного пополнения запасов подземных вод, включающая инфильтрационный бассейн и устройства для захвата и откачки подземных вод из грунта, преимущественно водозаборные скважины с погружными электронасосами, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности установки путем создания вакуума под инфильтрационным бассейном, она снабжена устройствами для захвата и откачки воздуха из грунта.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для захвата воздуха выполнено в виде воздухозаборных скважин расположенных между инфильтрационным бас1004553 8 12 сейном и устройством для захвата подземных вод. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для захвата воздуха выполнено в виде дренажа, расположенного под инфильтрационным бассейном.4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для захвата воздуха выполнено в виде водозаборных скважин. 5. Установка по п. 1, отличающаяся тем,что устройство для захвата воздуха выполнено в виде водосборных галерей с перфорированными стенками и перекрытием,Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе1. Григорьев В. М. Зарубежный опыт искусственного пополнения запасов подземныхвод, - Сб.: Труды ВОДГЕО, вып. 9, М.,19 б 4, с. 15,едактор А, Гулькоаказ 1817/39ВНИИ Составитель Л. Б Техред И. Верес Тираж 753 И Государственного ком делам изобретений и Москва, Ж - 35, Раушска П Патент, г. Ужгород, ерковичКорректор А. ФеренПодписноеитета СССРткрытийя наб., д. 4/5ул. Проектная, 4