Способ регулирования объема грунтовых вод в подземном водохранилище 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 1 в водоносном горизонте 2, подземных вод в подземном водохранилище 3 и надземных вод в надземном водохранилище 4, полностью по ширине перекрытой плотиной 5 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. Согласно изобретению перед барражем 1 устраивают каптаж 6 и интенсифицируют процесс накопления воды в надземном водохранилище 4 в период интенсивного стока атмосферных осадков, путем пропуска в него дополнительно воды регулируемым самотеком из каптажа 6 подземного водохранилища 3. Изобретение обеспечивает 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.

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 не эффективного 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 объема грунтовых вод в подземном водохранилище 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 половина трубы со стороны понижения рельефа, в пространстве между плитами, перфорирована по всей высоте, а на центральной продольной оси стыкуемых плит устанавливают емкости из эластичного материала, 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 заявляемое техническое решение; на рис. 2 изображен разрез деформационного шва-водовыпуска в закрытом положении, а на рис. 3 разрез деформационного шва-водовыпуска в открытом положении, когда реализуется задача пропуска воды в нижний бьеф.

Способ регулирования объема грунтовых вод в подземном водохранилище 1 через деформационный шов-водовыпуск 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 сбрасываются через катастрофический водосброс в барраже 2 выполненном в виде прямоугольного выреза с пониженными отметками, и движется далее свободно по руслу реки. Для регулирования объема грунтовых вод в подземном водохранилище 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, например, 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, а на центральной продольной оси стыкуемых плит 7 и 8 установлена емкость 12 из эластичного материала, при этом при полностью наполненной емкости 12 водой, что отражено на рис.2 пропуск воды из подземного водохранилища 1 исключен. При изменении наполнения в емкости 12 обеспечивается соответствующее перекрытие перфорированных отверстий 11 в противофильтрационном элементе 9, при этом состояние устройства отражено на рис. 3, и регулируемый пропуск воды из объема подземного водохранилища 1 в нижний бьеф осуществляется. Исключение подачи воды интенсифицирует процесс накопления воды в подземном водохранилище 1 в маловодный период года, а снижение нагрузки на плиты 7 и 8 происходит за счет равномерного увлажнения грунта с обоих сторон в процессе эксплуатации водохранилища.