способ сооружения водозабора

Формула изобретения

Способ сооружения водозабора, включающий сооружение горизонтальных дрен, образование и оборудование шахтных колодцев, отличающийся тем, что параллельно скважине для водозабора пресной воды из линзы, расположенной на соленой грунтовой воде, создают дополнительную скважину, выполненную на глубину на 1-2 м больше чем нижний уровень линзы с пресной водой, при этом горизонтальные дрены и нижний срез водоподъемной трубы в шахтном колодце размещают на верхнем уровне соленой грунтовой воды, дополнительную скважину снабжают дренажной сетью для отвода соленой грунтовой воды для орошения солеустойчивой растительности за территорией площади линзы с пресной водой, из линзы отбирают пресную воду на хозяйственные нужды в объеме 45-85% от величины годовых осадков, а в случае поступления соленой воды в шахтный колодец - из основной и дополнительной скважин водозабор выполняют дифференцированно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к водоснабжению, а именно к сооружению водозаборов подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении, в гидротехнике и мелиорации.

Известна мелиоративная система для освоения такыров, включающая сеть водопоглощающих щелей, заполненных песком с образованием над ними валиков, в которой с целью снижения затрат воды на освоение и повышение плодородия почвы, валики покрыты экраном из полимерного материала, а межщелевая поверхность почвы смонтирована и уплотнена с уклоном от осевой линии в стороны прилегающих щелей, при этом перпендикулярно щелям выполнены кротодрены (SU, авторское свидетельство № 1576049 А1, МПК⁵ А01G 25/00. Мелиоративная система для освоения такыров / Г.Г.Галифанов (СССР). - Заявка № 4482484/30-15; Заявлено 15.09.1998; Опубл. 07.07.1990; Бюл. № 25 // Открытия. Изобретения. - 1990. - № 25).

К недостаткам описанной мелиоративной системы применительно к решаемой нами проблеме - круглогодичного обеспечения пресной водой населения и животных, проживающих и расположенных в аридной зоне с острым дефицитом естественных осадков - перехват солеустойчивыми растениями естественных осадков и тем самым снижение дебита пресной воды.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится способ сооружения водозабора, включающий сооружение горизонтальных дрен, образование и оборудование шахтных колодцев, в котором с целью снижения трудоемкости при сооружении водозабора на большой глубине после образования первого шахтного колодца горизонтальные дрены сооружают путем бурения из него лучевых скважин, а последующие шахтные колодцы образуют путем проходки с дневной поверхности дозабоя лучевой скважины предыдущего шахтного колодца с последующим бурением из него лучевых скважин (SU, авторское свидетельство № 1390318, М. кл ⁴ Е03В 3/18. Способ сооружения водозабора / В.И.Фоменко (СССР). - Заявка № 4065860/29-33; Заявлено 11.05.1986; Опубл. 23.04.1988; Бюл. № 15 // Открытия. Изобретения. - 1988. - №15).

К недостаткам описанного способа сооружения водозабора, несмотря на схожесть решаемой задачи, относятся низкая дебитная способность накопления пресной воды, большие трудовые и материальные затраты на сооружение целой серии шахтных колодцев и забоев.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - увеличение эксплуатационного дебита воды, полученной с пресной линзы, и существенное, практически неограниченное увеличение срока эксплуатации водозаборной сети.

Технический результат - круглогодичное обеспечение пресной воды для хозяйственно-бытовых нужд и создание солеустойчивой растительности на прилегающей территории для рассоления прилегающих земель.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе сооружения водозабора, включающем сооружение горизонтальных дрен, образование и оборудование шахтных колодцев, согласно изобретению параллельно скважине для водозабора пресной воды из линзы, расположенной на соленой грунтовой воде, создают дополнительную скважину, выполненную на глубину 1-2 м больше, чем нижний уровень линзы с пресной водой, при этом горизонтальные дрены и нижний фрез водоподъемной трубы в шахтном колодце размещают на верхнем уровне соленой грунтовой воды, дополнительную скважину снабжают дренажной сетью для отвода соленой грунтовой воды для орошения солеустойчивой растительности за территорией площади линзы с пресной воды, из линзы отбирают пресную воду на хозяйственные нужды в объеме 45-85% от величины годовых осадков, а в случае поступления соленой воды в шахтный колодец - из основной и дополнительной скважин водозабор выполняют дифференцированно.

Изобретение поясняется чертежом, где представлен вертикальный разрез шахтного колодца с водозаборной трубой для отбора пресной воды из линзы, расположенной на уровне соленой грунтовой воды, горизонтальных дрен и дополнительной скважины для отбора соленой грунтовой воды.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

После проведения разведочных работ в осенне-зимний период над уровнем 1 залегания грунтовых вод 2 под слоем песка 3 на не заросшем растительностью участке проводят укладку горизонтальных дрен 5. Дрены 5 размещают с равным шагом и образуют замкнутую сеть для водозабора естественных осадков. Далее производят сооружение шахтного колодца 6. Шахтный колодец 6 при глубине залегания соленых грунтовых вод 2 менее 2 м образуют водоподъемной трубой 7. На верхнем конце трубы 7 размещают насос 8 и задвижку 9. При глубине залегания грунтовых вод 2 более 4 м насос 8 устанавливают на нижнем конце трубы 7, а насос 8 снабжают кленком для отделения известей и мелкого песка.

Параллельно скважине в шахтном колодце 6 для водозабора пресной воды из линзы 10, расположенной на соленой грунтовой воде 2, создают дополнительную скважину 11. Скважину 11 выполняют на глубину 1-2 м больше, чем нижний уровень линзы 10 с пресной водой. Горизонтальные дрены 5 и нижний срез водоподъемной трубы 7 в шахтном колодце 6 размещают на верхнем уровне 1 залегания соленой грунтовой воды 2. Дополнительную скважину 11 снабжают насосом 12, задвижкой 13 и дренажной сетью 14 для отвода соленой грунтовой воды 2 для орошения солеустойчивой растительности за территорией площади, над линзой 10 с пресной водой. Из линзы 10 отбирают пресную воду на хозяйственные нужды в объеме 45-85% от величины годовых осадков. Нижнюю долю отбора пресной воды выполняют в острозасушливые годы при количестве выпавших осадков менее 150 мм в год. В случае поступления соленой воды 2 в шахтный колодец 6 водозабор линзы 10 временно останавливают или из основной скважины в шахтный колодец 6 и дополнительной скважины 11 выполняют водозабор дифференцированно, снижая уровень 1 соленых грунтовых вод 2.

Почвогрунт в Прикаспийской низменности в сочетании с водоупорным горизонтом являются емкостью для накопления и хранения пресной воды из выпавших естественных осадков. В аридной зоне на песках процесс аккумуляции воды осуществляется тогда, когда на участке отсутствует растительность и нет поверхностного стока. В этом случае существенная часть осадков фильтруется через зону аэрации и накапливается в грунтовых водах 2 в виде пресной линзы 10. Остальная часть годовых осадков расходится на физическое испарение.

Роль водоупора в аридной зоне выполняют зональные солевые грунтовые воды. Фильтрующая пресная вода с минерализацией 1-2 г/л ложится на зональную грунтовую воду с минерализацией 30-50 г/л, образуя линзу 10. Мощность h₁ линзы 10 с пресной водой равна от 5 до 10 м. Над уровнем 1 соленой грунтовой воды 2 линза 10 выступает выше на 0,5-1,0 м. Линзы 10 с пресной водой под слоем песка 3 в Прикаспийской низменности чаще всего встречаются на глубине 2-4 м. Для обеспечения длительного срока эксплуатации описанного водозабора нижний конец дополнительной скважины от уровня 1 соленых горизонтальных вод размещают не менее чем на 2 м. Для увеличения дебета пресной воды в линзе 10 и сохранения качества питьевой воды из основной скважины и дополнительной скважины 11 производят дифференцированный отбор воды. В Северном Прикаспии среднегодовая норма естественных осадков составляет порядка 250 мм. Линза 10 ежегодно с поверхности участка 4 на площади 2 га может собирать до 2500 м³ . Этой воды достаточно для того, чтобы напоить до 2000 голов овец, до 100 голов крупного рогатого скота и обеспечить водой чабанов.