Способ пополнения подземных вод

(19) 01).щ) Е 03 В 3/32 Г" й)р ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕГЕЛЬС(71) Дальневосточный научно-исследо" вательский институт гидротехники имелиорации(56) 1. Алексеев В.С., Боголюбов К,С. Никольская Е.А. Отечественный и зарубежный опыт искусственного пополнения запасов подземных вод. Сб. "Гидрогеология Инженерная геология" (итоги науки и техники). М., ВИНИТИ, 1974 т. 3, с. 5-148.(54) (57) СПОСОБ ПОПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХВОД созданием подпора уровня воды вводотоке, питающем эксплуатируемыйводоносный горизонт с помощью водоподъемной плотины, установленной нижеводозабора по течению, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности пополнения подземных вод при наступлении отрицательныхтемператур воздуха путем искусственного образования наледи в водотокеи промерзания прирусловых отложений,участок русла выполаживают, расширяют и устанавливают на нем теплообменник, соединенный с атмосферой.Изобретение относится к водоснабжению и может применяться для искусственного пополнения подземных вод, преимущественно для увеличения производительности 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 водо- подъемной плотины, установленной ниже водозабора по течению. Пополнение эанасов подземных вод происходит за счет поднятия уровней в верхнем бьефе плотины и соответствующего увеличения фильтрации воды яз реки в водоносный горизонт,20 Однако спбсоб требует больших затрат как на устройство плотины , так и на ее периодическое восстановление, посколькУ не исключена возможность ее разрушения в период паводков. Ес- ли прохождение паводков на водотоке характерно в осенний период, то это осложняет строительство и реконструк" цию водоподъемной плотины, в связи с 30 чем не всегда возможно обеспечение высоких уровней воды в зимний период, и, следовательно, в этот период не га. рантируется предотвращение истощения запасов подземных вод. Устройство не-З размываемых плотин, обеспечивающих подъем уровней в реке, требует не только увеличения затрат, но и усиливает процесс эаиления и кольматации фильтрующих грунтов в верхнем бьефе 40 плотины из-за снижения транспортирующей способности реки.,Заиление .: и кольматация грунтов, как известно, способствуют уменьшению их проницаеиости, что в свою очередь уменьшает и фильтрацию воды из реки в водоносный горизонт, снижая эффект подпора уровней. Кррие того, устройство временных и капитальных плотин в русле реки не исключает возможности ущерба рыбным запасам 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 рыбохоэяйственное значение встречаются крайне редко. Цель изобретения - повышение 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 водо- подъемной плотины, установленной ниже водозабора по течению, подпОр уров ня воды, создают путем искусственного образования наледи в водотоке и промерзания прирусловых отложений, для чего участок русла выполаживают, рас. ширяют 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 кон такт 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 перемерзанию 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 частинному 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 весенний период при повышении температуры воздуха до температуры таяния льда наличие теплообменника способствует быстрому таянию наледи и при прохождении весенних н летних дождевых паводков с характерным повышением мутности воды обеспечивается естественная регенерация донных отложений и увеличения .заиленности русла реки не происходит, а в период нереста обеспечивается свободный проход рыбы,21 4 3 10949Способ пополнения подземных вод, служащий для увеличения производительности горизонтальной водозаборной дрены 1 (расположение ее показано условно, так как водозабор должен быть расположен выше наледной плотины), заключается в том, что в летнюю межень перекатный участок реки ниже водозабора выполаживееФся, и в траншею устанавливается теалообиенник 2,. 16 представляющий собой, например, сталь ные трубы, соединенные стояками 3, которые обеспечивают контакт придоиного слоя воды и грунта с атмосферой, Трубы теплообменника 2 имеют уклон 15 в сторону стояка 3 с отстойником 4 для сбора и удаления конденсата, При наступлении отрицательной температу-ры воздуха в результате охлаждения грунта происходит образование зоны 2 О 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 . 25 и дальнейшее ее намораживание. На протяжении периода с отрицательной . температурой воздуха. происходит посте пенный рост наледи и повышение уровня воды в реке 6 относительно его по" 30 ложения 7, характерного для этого периода времени в естественных условияХ., В результате подъема уровня воды в реке увеличивается фильтрация воды из реки в водоносный горизонт 8 и поднятие уровня подземных вод 9 относительно35 его положения до образования наледи 10. Таким образом, за счет образования наледи и подъема уровня подземник вод возможно увеличений производительнос ти водозабора в холодный период .года, когда происходит наибольшая сработка запасов подземных вод, а интенсивность 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 установ, 0 ки теплообменника, если в предшествующий паводковый период произошло переформирование русла. Для оценки технико-экономической, эффективностипредложенного: способа в качестве базового объекта выбран прототип, который является самым простым и дешевым 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 тяжелыми условиями забора воды из источника восполнения, Стоимость устройства наледной плотины и плотины из местных материалов определены в соответствии со сборниками У 3 и 37 ЕРЕР на строительные работы. Экс. плуатационные расходы при предлагаемом способе пополнения подземных вод состоят из затрат на планировку дна реки и откачку конденсата из отстойника, в базовом объекте - из затрат на подвоз грунта и ежегодно восстановление дамбы.В таблице представлены основныетехнико-экономические показатели к расчету эффективности способа пополнения подземных вод.Таким образом, использование нред. лагаемого способа пополнения подземных вод обеспечивает по сравнению с базовым объектом следующие преиму" щества: снижение стоимости, по сравнению с плотиной из местных материалов в 4 раза 3 снижение эксплуатационных затрат более чем в б раз; годовой экономический эффект до 1 тыс. руб.3 простота устройства наледной плотины, заключающаяся в выполаживании перекатного участка русла и установке теплообменника в любойпериод года, например, в летнюю межень; обеспечение естественной регенерации донных отложений, что не приводит к увеличению эаиливания донныхотложений, и соответствующему ухудшенню фильтрации воды в водоносный горизонт из реки; воэможность свобод"ного прохода рыбы в период нереста,что значительно повысит эффективность пополнения подземных вод в зимнийпериод и обеспечит более надежнуюработу подземных водозаборов.1094921 Затраты по применению способовпополнения подземных вод, в руб Виды затрат предлагаемого 1 базового Капитальные вложения 36 186 140 190 114 70 2070 Итого капвложений 575 2309 Эксплуатационные расходыЗаработная плата 352 518 Итого эксплуатационных расходов 870 Приведенные затраты 1147 Составитель Л, ЯковлевРедактор Е. Лушникова ТехредС.Легеза Корректор Л. Иеньо Заказ 3552/17 Тираж 692 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,-ул. Проектная, 4 Разработка растительного грунтабульдозером с перемещением до 10,0 м Разработка ложа наледной плотины(гравийно-галечный грунт 2-й группы)бульдозером Разработка грунта 2 группы экскаватором (обратная лопата) с ковшомО, 3 м в отвал из подводы Изготовление и установка теплообменника с вентиляционными стоякамис устройством противокоррозионнойизоляции и окраски стояков Планировка дна ложа реки и откосовбульдозером Устройство русловой водоподпорнойплотины из местных материалов обьемом 1000 м с подвозом грунта нарасстоянии до 1 км и устройствомводоотводящего канала длиной 150 м Планировка дна реки и откачка конденсата Восстановление плотины с подвозом. грунта на расстояние до 1 км 132 9 201