Система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЕОЗВ / Ы)С 02 Г ГОС ИЯ ОБРЕ ИДЕТЕЛЬСТВУ ТОРСИОЬЮ ольберг, овследовател од и Укоаого ордена ьского и институ"Жука льство ССС 1977,ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИ 4 ОПИСАНИ(71) Всесоюзный научно-.иский институт по охранеинское отделение ВсесоюзЛенина проектно-изыскатенаучно-исследовательскогта фГидропроектфф им.С.(54)(57) СИСТЕМА ПОДГО 4 ОВКИ ПОВЕРХ НОС 4 НЫХ ВОД ДЛЯ ПОПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМ 1 ВОДОНОСН 1 ГОРИЗОН 4 ОВ, содержащая водоток и его отводной канал, сообщенные водозаборным сооружением,биоплато с посадками высших водныхрастения и сообщенные с водоносным горизонтом, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью расширенияобласти ее использования и повьааения эффективности в работе, водозаборное сооружение снабжено камерой и дополнительным водовыпуском,сообщенным с водотоком, а также бассейном обратной промывки и фильтрующей дамбой, расположенной между бассейном и камерой, при этом послед"нне выполнены с нефильтрующим дном,а бноплато снабжено управляеваюмводовпускным затвором и выполненос фильтрующнм дном, расположеннымс уклоном 0,5-4,0 от управляемогозатвора.Изобретение относится к подготовке поверхностных вод для искусственного пополнения подземных водоносных горизонтов и может быть использовано при создании резерва водыдля нужд хозяйственно-пнтьевого водоснабжения,Известна система для подготовкиповерхностных вод для пополненияподземных водоносных горизонтов,включающая водозаборное сооружениен отводной канал, Водозаборное соо"ружение выполнено в виде сифона,посредством которого отводной каналсоединен с водотоком илн водоемом.Отводной канал имеет биоплато, причем вдоль трассы отводного каналасоздают несколько (до пяти-шести)биоплато, между которыми в каналеимеются бетонные наклонные водосбросы, обеспечивающие скорость протекания воды 1,0-1,5 м/с, Для биоплатоиспользуют высшие водные растения,посадку которых производят в следующей последовательности: тростникили рогоз, рдест, тростник илирогоз при густоте 60-80 растенийна 1 м . Выход из последнего биоплато посоедством перекачивающего устройства соединен со скважиной, сообщающейся с подземным коллекторомподземного. водоносного горизонта 1),Недостатком данной системы является то, что очистку поверхностных вод от грубых взвешенных частицпроизводят высшими водными растениями и поэтому для достижения не" З 5Обходимой степени очистки требуютсясравнительно большие полосы биоплаточто ограничивает область использования таких систем. Кроме того,требуется специальная технология 40.для высадки различных видов высшихводных растений в определенной последовательности, что усложняетпуск биоплато в эксплуатацию и снижает ее эффективность. 45Известная система требует отчуждение значительных площадей земель(25-30 га и более), а необходимостьКаскадного выполнения биоплато (перепады между полосами Растений) ребует выбор специального рельефа мест., ности или же создание искусственных перепадов, что ограничивает область исаользования и снижает эффективность системы.Цель изобретения - расширений:об- Ыласти использования и повышение эффективности в работе системы подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов60Указанная цель достигается тем,что в системе подготовки поверхност-ных вод для пополнения подземныхводоносных горизонтов, содержащейводоток н его отводной канал, сооб- д щенные водозаборным сооружением,биоплато с посадками высших водныхрастений н сообщенное с водоноснымгоризонтом, водозаборное сооружение снабжено камерой и дополнительным водовыпуском, сообщенным с водотоком, а также бассейном обратнойпромывки и фильтрующей дамбой, расположенной между бассейном и камерой, при этом последние выполнены снефильтрующим дном, а биоплато снабжено управляемым водовпускным затвором и выполнено с Фильтрующим дном,расположенным с уклоном 0,5-0,4 е отуправляемого затвора.То, что дно водозаборной камерыи дно бассейна обратной промывки вы"полнены нефильтрующими, исключает инФильтрационные потери непрошедшейочистку воды и тем самым предотвращает .возможное загрязнение подземных вод.Выполнение дна биоплато фильтрующим обеспечивает эффективное использование полной очистительной способности всего растения, включая стебельи корневую систему, в режиме вертикальной, Фильтрации. Кроме того, корневая система высших водных растений,например тростника, камыша, рогоза,прорезая грунт, создает воде дополнительные пути Фильтрации и повыааетего Фильтрационные свойства.То, что биоплато выполнено с дном,расположенным с уклоном 0,5-4,0 отуправляемого затвора, обеспечиваетнеобходимые условия для эффективного перепуска воды из водозаборногосооружения в биоплато. Выполнениеуклона в пределах 0,5-4,0 О обеспечивает прн этом оптимальные условиякак для прохождения обрабатываемойводы, так и для наиболее эффективной работы высших водных растений,т,е. биоплато, так как при уклоне0,5" и ниже возможно создание застойных эон в биоплато, что можетпривести к снижению его производительности. При уклоне свыше 4,0наблюдается сравнительно большаяскорость потока воды, что приводитк снижению эффективности очисткиобрабатываемой воды,Отделение бассейна обратной промьвки от камеры дамбой и выполнение этой дамбы фильтрующей обеспечивают осветление воды и удалениеиз нее грубодисперсных взвешенныхчастиц,. что создает оптимальные условия для развития высшей воднойрастительности и позволяет значительно удлинить срок действия биоплато, а при соблюдении сроков уборки отмирающих растений, избежатьдорогостоящих мероприятий по рекультивации биоплато, так как не допускается заиления и заростания биоплато. В итоге все это повышает эффективность системы и расширяет область ее использования, так как нетребует отчуждения значительных площадей земель и выбора участков местнос и для каскадного расположенияЬиоплато.5Гчабжение водозаборного сооружения камерой обеспечивает повышениеэффективности системы, так как прирегенерации Фильтрующей дамбы обеспечивается изоляция ее от притокаводы из водотока и возможность пропускания воды через.фильтрующуюдамбу в направлении, обратном направлению движения воды при Фильтровании. 35Введение дополнительного водовыпуска, сообщающегося с водотоком,обеспечивает промывку Фнльтрующейдамбы. водой иэ бассейна обратной промывки, что повышает эффективность ;Щсистемы, так как Фильтрующая дамбаудерживает грубодисперсные взвешенные частицы и при этом обеспечиваются условия для периодической регенерации дамбы от задержанных частици отвод их вновь в водоток,Снабжение биоплато управляемымводовпускным затвором обеспечиваетусловия работы системы в режиме регенерации фильтрующей дамбы и создает возможность регулировать расход воды через биоплато, что обес"печивает необходимое количество икачество воды для пополнения подземных водоносных горизонтов, что вконечном счете повышает з Ффекти вность З 5.системы.На Фиг.1 изображена система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов, в плане 1 на Фиг.2 - разрез. 40А-А на Фиг.1.Предлагаемая система включаетводозаборное сооружение, выполненное в виде камеры 1, фильтрующую дамбу 2, бассейн 3 обратной промывки и биоплато 4.Камера 1 гидравлически посредством, например, управляемого затвора 5 соединена с водоемом или водотоком б и имеет водовыпуск 7, который соединяет ее с водотоком били с каким-то другим сборным каналом (не показан). Дно камеры 1 выполнено нефильтрующим. Камера 1 посредством Фильтрующей дамбы 2, т.е.фильтра, соединена гидравлически с 55бассейном 3 обратной промывки, который, в свою очередь, гидравлически соединен, например, посредствомуправляемого затвора 8 с биоплато 4,Дно бассейна 3 обратной промывки выполнено нефильтрующим.Биоплато 4 обваловано нефильт"рующей дамбой 9, которая охватываеттакже бассейн 3 обратной промывки,Фильтрующую дамбу 2 и камеру 1. Дно65 бноплато 4 выполнено Фильтрующим и на нем высажены высшие водные растения 10, например тростник, камьаа . или рогоз. Совокупность высших водных растений 10 образует само биоплато, а так как растения 10 высажены на Фильтрующем дне, то зто биоплато является инфильтрационньая.Площадь биоплато, т.е. площадь, на которой высажены высшие водные растения 10, определяют по ФормулеСО5Ь (1где бб - площадь бноплато, мф 1ьС 1 - расчетная разность концентрации загрязняющего вещества в воде, подаваемойдля пополнения подземныхводоносных горизонтов,г/мЦ - расход воды, подаваемойна пополнение подземныхводоносных горизонтов,м )/с;Н - уровень воды в биоплато,равный 0.,5-10 м 1удельная очистительнаяспособность макрофитов поотношению к ) загрязняющему веществу.Фильтрующее дно биоплато 4 гидравлически соединено через, например, зону 11 Фильтрации с водоносным горизонтом (не показан), Зона 11 фильтрации ограничена водоупором 12,Дно биоплато 4 выполнено с направ. ленным от управляемого затвора 8 уклоном, величину которого устанавливают в пределах 0,5-4,0Система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных водоносных горизонтов работает следующим образом.Подлежащую для пополнения подземных водоносных горизонтов воду из водотока б подают через открытый управляемый затвор 5 в камеру 1. Поступающая в камеру 1 вода фильтруется через фильтрующую дамбу 2, далее попадает в бассейн 3 обратной промывки и через открытый управляемый затвор 8 заполняет биоплато 4.Проходя Фильтрующую дамбу 2, вода освобождается от взвешенных загрязняющих веществ, В биоплато 4 осуществляется одновременная очистка от химических и бактериологических загрязнений и фитопланктона, а также происходит дополнительная фильтрация от взвешенных загрязняю-щих веществ. Таким образом, обработанная вода через Фильтрующее дно биоплато 4 попадает в зону 11 фильтрации и далее проходит в водоносный горизонт. При таком инфильтрационном выполнении биоплато в процес1057438 Составитель Л.СухановаТехред Т.Моточка Корректор А.Тяско Редактор И.Рачкулинец ещ евое Фаей ЕШ Ш Им Ю В М4 ЕЩЕ М ЕШ ЪЕ а Заказ. 9501/2 б Тираж 941 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патен-., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 се очистки воды участвуют как стебли растениЯ, так и их корневая систе; ма, что повышает качество очистки воды и эффективность использования растений.Если невозможно расположить биоплато 4 непосредственно над зоной 11 фильтрации, которая связана с водоносным горизонтом, то посредством, например, дренажных труб или иного сооружения производят сбор воды, прошедшей фильтрацию, через дио био. плато 4 и подачу этой воды самотеком через скважины или путем закачки ее в подземные водоносные горизо;.ты. 15В том случае, когда фильтрующая дамба 2 эакальматируется до такой степени, что не будет пропускать через себя воду для пополнения водоносного горизонта, производят регенерацию фильтрующей дамбы 2, т.е. производят ее промывку. Для этого закрывают управляемые затворы 5 и 8 и открывают затвор водовыпуска 7. Вода из бассейна 3 обратной промывки проходит через фильтрующую дамбу 2 и а;-:эя тся через затвор водо " выпуска 7, После этого затвор водо- выпуска 7 закрывают и открывают управляемой затвор 5, через который во да иэ водоема или водотока 6 ноступает в камеру 1 и в бассейн 3 обратной промывки через фильтрующую дам" бу 2, Вновь закрывают управляемый затвор 5 и открывают затвор водовыпуска 7 для вывода воды иэ бассейна 3 обратной промывки через фильтрующую дамбу 2. Этот процесс повторяют несколько раэ и таким образом очищают фильтрующую дамбу 2 от грубодисперсных взвешенных частиц.Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет на 50- 90% повысить очистительную способность биоплато, сократить площади отчуждаемых под систему земель в среднем на 25-30.га, исключить расходы на рекультивацию биоплато при его заилении, упростить технологию посадки и эксплуатацию биоплато, а также удлинить сроки эксплуатации системы восполнения подземных водоносных горизонтов.