Способ регулирования пропуска грунтовых вод через деформационный шов-водовыпуск

Изобретение относится к водоснабжению и может использоваться при регулировании подземного стока водоносных горизонтов, приуроченных к долинам горных рек с периодически пересыхающим водотоком, для повышения надежности водоотбора или его увеличения.

Известен способ регулирования запасов подземных вод (Патент на изобретение RU №2569035, МПК Е03В 3/32, 3/06, опубл. 20.11.2015, бюл. №32), заключающийся в накоплении в поперечном створе долины реки, полностью по мощности и ширине перекрывающем водоносный горизонт, подземных вод в основное подземное водохранилище в многоводные периоды года и расходовании их водозабором в маловодные периоды. В поперечном створе долины реки выше зоны влияния подземного водохранилища осуществляют дополнительное накопление подземных вод в дополнительное подземное водохранилище и управляют уровнем подземных вод при его падении на участке подземного водохранилища путем регулируемого пропуска воды из дополнительного подземного водохранилища в основное подземное водохранилище.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения надежного водоотбора в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации, в том числе и в маловодные периоды года в долинах горных рек с периодически пересыхающим водотоком.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования стока атмосферных осадков (Патент на изобретение RU №2621265, МПК Е03В 3/32, 3/06, опубл. 01.06.2017, бюл. №16), заключающийся в накоплении в долине реки, полностью по мощности и ширине перекрытой барражем в водоносном горизонте, подземных вод в подземном водохранилище и надземных вод в надземном водохранилище, полностью по ширине перекрытой плотиной долины реки, в многоводные периоды года и расходовании их водозабором или из подземного, или из надземного водохранилища в маловодные периоды года, при регулируемом пропуске воды из одного объема в другой и потребителю. Перед барражем устраивают каптаж и интенсифицируют процесс накопления воды в надземном водохранилище в период интенсивного стока атмосферных осадков, путем пропуска в него дополнительно воды регулируемым самотеком из каптажа 6 подземного водохранилища.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения надежного водоотбора в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации, в том числе и в маловодные периоды года в долинах горных рек с периодически пересыхающим водотоком, ввиду неэффективного использования стока атмосферных осадков в период их наибольшей интенсивности.

Техническим результатом является обеспечение возможности надежного водоотбора в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации, в том числе в маловодные периоды года в долинах горных рек с периодически пересыхающим водотоком, в виду эффективного использования подземного стока атмосферных осадков в период их наименьшей и наибольшей интенсивности, а также повышение надежности в работе конструкций в процессе эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в способе регулирования пропуска грунтовых вод через деформационный шов-водовыпуск, заключающийся в накоплении в долине реки, полностью по мощности и ширине перекрытой барражем в водоносном горизонте подземных вод в подземном водохранилище, в многоводные периоды года, при регулируемом пропуске воды самотеком по рельефу и расходовании их в маловодные периоды года подачей потребителю посредством механического водоподъема, согласно изобретению барраж выполняют в виде стены в грунте, где для стыковки плит используют элемент, состоящий из половин трубы, которые устанавливают с возможностью образования внутреннего пространства, а в месте их стыка - сквозных щелей, при этом в каждую из плит вмоноличивают свободные концы пленочного материала, который выполняют из неразрезного полотна предварительно сложенного пополам вдоль и равного по высоте сквозным щелям, а изгиб полотна вводят через щели во внутреннее пространство элемента, образуя емкость, при этом изменение наполнения в емкости обеспечивает соответствующее перекрытие перфорированных отверстий в элементе и регулируемый пропуск воды из объема подземного водохранилища в нижний бьеф или исключение этой подачи, интенсифицируя процесс накопления воды в подземном водохранилище в маловодный период года, и снижая нагрузки на плиты за счет равномерного увлажнения грунта с обоих сторон в процессе эксплуатации водохранилища.

Отличительными от прототипа признаками являются:

- повышение надежности работы при реализации способа за счет уменьшения количества конструктивных составляющих системы;

- регулирование уровня воды в подземном водохранилище, путем управления процессом пропуска воды самотеком по рельефу в нижний бьеф водохранилища;

- эффективное использование интенсивного стока атмосферных осадков путем регулируемого накопления воды в подземном водохранилище, с последующей механической подачей воды потребителю;

- расширение функциональных возможностей деформационного шва путем наделения его функцией водовыпуска-регулятора;

- повышение эксплуатационной надежности барража за счет снижения нагрузки на плиты путем равномерного увлажнения грунта с обеих сторон плиты в процессе эксплуатации водохранилища.

Указанная совокупность отличительных от прототипа признаков позволяет обеспечить возможность надежного водоотбора в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации, в том числе в маловодные периоды года в долинах горных рек с периодически пересыхающим водотоком, за счет эффективного накопления ее в период интенсивного стока и регулируемого процесса пропуска воды самотеком по рельефу в нижний бьеф водохранилища.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на рис. 1 схематично изображен продольный разрез участка долины реки, на котором реализуется заявляемый способ регулирования стока грунтовых вод через деформационный шов-водовыпуск; на рис. 2 изображен разрез деформационный шов-водовыпуск в герметичном состоянии, а на рис. 3 изображен разрез деформационный шов-водовыпуск в состоянии пропуска грунтовых вод.

Способ регулирования стока грунтовых вод из подземного водохранилища 1 осуществляется путем устройства в поперечном створе долины реки барража 2 в водоносном горизонте 3. Барраж 2 создают, например, методом «стена в грунте» водонепроницаемым, в ряде случаев, полностью по мощности и ширине, перекрывающим водоносный горизонт 3. Данным действием обеспечивают предотвращение или регулирование подземного стока, за пределы барража 2, подпор подземных вод и благоприятные условия для их накопления в водоносном горизонте 3, выше створа расположения барража 2, образуя подземное водохранилище 1. Выше барража 2 выполнена скважина 4, с артезианским насосом, находящаяся в зоне влияния подземного водохранилища 1, и трубопроводом 5 обеспечивает подачу воды из подземного водохранилища 1 потребителям. Максимальный уровень воды, который может быть достигнут в подземном водохранилище 1, это положение 6, после чего вода сбрасывается через катастрофический водосброс в барраже 2, выполненном в виде прямоугольного выреза с пониженными отметками, и движется далее свободно по руслу реки. Для регулирования стока грунтовых вод из подземного водохранилища 1 используется устройство, позволяющее регулировать пропуск воды. В закрытом положении, исключающем сброс воды далее по рельефу, устройство представлено на рис. 2, а на рис. 3 представлена работа устройства в период пропуска воды.

Способ для регулирования объема грунтовых вод заключается в накоплении в долине реки, полностью по мощности и ширине перекрытой барражем 2 в водоносном горизонте 3 подземных вод в подземном водохранилище 1, в многоводные периоды года при регулируемом пропуске воды самотеком по рельефу и расходовании их в маловодные периоды года подачей потребителю посредством механического водоподъема из скважины 4 по трубопроводам 5, согласно изобретения барраж 2 выполнен в виде «стены в грунте» из отдельных состыкованных плит 7 и 8 (см. рис. 2 и рис. 3). Для стыковки плит 7 и 8 использован противофильтрационный элемент 9, состоящий из половин трубы, установленных с возможностью образования в месте их стыка сквозных щелей 10, при этом половина трубы со стороны понижения рельефа, в пространстве между плитами 7 и 8, перфорирована по всей высоте отверстиями 11. При этом в каждую из плит 7 и 8 вмоноличиваются свободные концы пленочного материала 12, который выполнен из неразрезного полотна предварительно сложенного пополам вдоль и равного по высоте сквозным щелям, а изгиб полотна вводится через щели 10 во внутреннее пространство противофильтрационного элемента 9, образуя емкости 13. Изменение наполнения в емкостях 13 обеспечивает соответствующее перекрытие перфорированных отверстий 11 в противофильтрационном элементе 9 и регулируемый пропуск воды из объема подземного водохранилища 1 в нижний бьеф или исключение этой подачи, интенсифицируя процесс накопления воды в подземном водохранилище 1 в маловодный период года, и снижая нагрузки на плиты 7 и 8 за счет равномерного увлажнения грунта с обеих сторон, в процессе эксплуатации водохранилища 1.