RU2618336C1 - Method for regulating groundwater accumulations - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method consists in accumulating the groundwater in the river valley, which spans the aquifer completely in capacity and width, in the underground reservoir in high-water periods of the year, its spending by water intake in dry periods, and controlling the groundwater level. An above-ground reservoir is formed above the underground reservoir, and the underground and surface water drains are accumulated, respectively, in the underground and above-ground reservoirs, and the groundwater level is controlled, when it falls in the area of the underground reservoir, by means of the controlled passage of water from the above-ground reservoir located above it. In case of water level fall in the aboveground reservoir area, regulated water supply from an underground reservoir located under it is carried out.

EFFECT: ability to secure water intake in the required amount during the entire period of operation.

1 dwg

Description

Изобретение относиться к водоснабжению и может использоваться при регулировании подземного и надземного стоков, приуроченных к долинам горных рек с периодически пересыхающими водотоками для повышения надежности водоотбора или его увеличения.The invention relates to water supply and can be used in the regulation of underground and aboveground runoffs confined to the valleys of mountain rivers with periodically drying up water courses to increase the reliability of water withdrawal or increase it.

Известен способ регулирования запасов подземных вод, заключающийся в создании водонепроницаемого барража в поперечном створе долины реки, полностью по мощности и ширине перекрывающего водоносный горизонт, накоплении подземных вод в подземном водохранилище в многоводные периоды года и расходовании их в маловодные периоды (Гидрогеология. Инженерная геология // Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1974, т. 3, с. 15-16, рис. 5б).There is a method of regulating groundwater reserves, which consists in creating a waterproof barrage in the transverse section of the river valley, completely covering the aquifer in thickness and width, accumulating groundwater in the underground reservoir during high water periods of the year and spending them in dry periods (Hydrogeology. Engineering geology // Results of science and technology. - M.: VINITI, 1974, v. 3, p. 15-16, Fig. 5b).

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. Потребность больших площадей затопления при недостаточной эффективности использования земли.The disadvantage of this method is the impossibility of providing reliable water withdrawal in the required volume throughout the entire period of operation, including in dry periods of the year in the valleys of mountain rivers with periodically drying up watercourse. The need for large areas of flooding with insufficient land use efficiency.

Известен способ регулирования запасов надземных вод, заключающийся в создании гидротехнического сооружения для регулирования запасов воды для целей водоснабжения и орошения - надземная плотина - водоподпорное сооружение, перегораживающее водоток и его долину для подъема уровня воды и накопления поверхностного стока вод в надземном водохранилище в многоводные периоды года и расходовании их в маловодные периоды (Свод правил СП 40.13330.2012 Плотины бетонные и железобетонные: нормативно-технический материал. - М.: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», 2013, с. 4-5, рис. 1а-г).There is a method of regulating groundwater reserves, which consists in creating a hydraulic structure for regulating water reserves for water supply and irrigation purposes - an overhead dam - a water support structure that blocks a watercourse and its valley for raising the water level and accumulating surface runoff in an overground reservoir during high-water periods of the year and spending them in dry periods (Code of rules SP 40.13330.2012 Concrete and reinforced concrete dams: regulatory and technical material. - M.: VNIIG named after B.E. Vedeneev, OJSC, 2013, p. 4-5, Fig. 1a-d).

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения накопления и поддержания объема воды в водохранилище в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации, в том числе и в маловодные периоды года, в долинах рек с периодически пересыхающим водотоком. Потребность больших площадей затопления при недостаточной эффективности использования земли.The disadvantage of this method is the inability to ensure the accumulation and maintenance of the volume of water in the reservoir in the required volume throughout the entire period of operation, including in dry periods of the year, in river valleys with periodically drying up watercourse. The need for large areas of flooding with insufficient land use efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ регулирования запасов подземных вод (Патент на изобретение RU №2569035, МПК Е03В 3/32, 3/06, опубл. 20.11.2015. Бюл. №32), включающий накопление в поперечном створе долины реки, полностью по мощности перекрывающем водоносный горизонт, когда 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, обеспечивая возможность надежного водоотбора в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации.The closest in technical essence and the achieved effect is a method of regulating groundwater reserves (Patent for invention RU No. 2569035, IPC Е03В 3/32, 3/06, publ. 11/20/2015. Bull. No. 32), including accumulation in the transverse section of the valley the river, which completely covers the aquifer in power, when in the transverse section of the river valley above the zone of influence of the underground reservoir, additional groundwater accumulation is carried out in the additional underground reservoir and the level of groundwater is controlled when it falls in the subzone bulk reservoir by controlled passage of water from an additional underground reservoir to the main underground reservoir, providing the possibility of reliable water withdrawal in the required volume throughout the entire period of operation.

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 и без того ограниченного объема горного ущелья и не использования поверхностного стока.The disadvantage of this method is the impossibility of ensuring reliable water withdrawal in the required volume throughout the entire period of operation, including in dry periods of the year, in the valleys of mountain rivers with periodically drying watercourse due to the inefficient use of the already limited volume of the mountain gorge and not the use of surface runoff .

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 ввиду эффективного использования подземного и надземного стоков, а также подземного и надземного объемов долины горной реки.The technical result is the provision of reliable water withdrawal in the required volume throughout the entire period of operation, including in low-water periods of the year, in mountain river valleys with periodically drying up water flow due to the effective use of underground and aboveground drains, as well as underground and aboveground volumes of the mountain river valley.

Технический результат достигается тем, что способ регулирования накоплений подземных вод, заключающийся в накоплении в долине реки, полностью по мощности и ширине перекрывающем водоносный горизонт подземных вод в подземном водохранилище в многоводные периоды года, расходовании их водозабором в маловодные периоды и управлении уровнем подземных вод, согласно изобретению над подземным водохранилищем образуют надземное водохранилище, осуществляют одновременно накопление вод подземного и поверхностного стоков, соответственно в подземном и надземном водохранилищах, и управляют уровнем подземных вод при его падении на участке подземного водохранилища путем регулируемого пропуска воды из надземного водохранилища, расположенного над ним, а при падении на участке надземного водохранилища осуществляют регулируемую подачу воды из подземного водохранилища, расположенного под ним.The technical result is achieved by the fact that the method of regulating groundwater accumulations, which consists in accumulating in the river valley, completely covering the groundwater aquifer in the underground reservoir in terms of thickness and width during high-water periods of the year, spending them with water intake in dry periods and managing the groundwater level, according to invention above the underground reservoir form an elevated reservoir, carry out the simultaneous accumulation of underground and surface runoff water, respectively, in the underground ohms and above-ground reservoirs, and control the level of groundwater when it falls in the area of underground reservoirs by means of controlled passage of water from the overhead of the reservoir located above it, and a fall in the area above ground is carried reservoir adjustable supply of water from a subterranean reservoir disposed underneath.

Отличительными от прототипа признаками являются:Distinctive features of the prototype are:

- одновременное накопление вод подземного и надземного стоков;- the simultaneous accumulation of groundwater and surface water;

- эффективное использование объема горной долины для накопления вод подземного и надземного стоков ввиду расположения объема надземного водохранилища над объемом подземного водохранилища;- the effective use of the volume of the mountain valley for the accumulation of underground and elevated wastewater due to the location of the volume of the elevated reservoir above the volume of the underground reservoir;

- управление уровнем подземных вод при его падении на участке подземного водохранилища путем регулируемого пропуска воды из надземного водохранилища, расположенного над ним;- control of the level of groundwater when it falls in the area of the underground reservoir by controlled passage of water from the above-ground reservoir located above it;

- управление уровнем надземных вод при его падении на участке надземного водохранилища осуществляют путем регулируемой подачи воды из подземного водохранилища, расположенного под ним.- control of the level of aboveground water when it falls on a section of an aboveground reservoir is carried out by means of a regulated supply of water from an underground reservoir located below it.

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.The specified set of distinctive features from the prototype allows you to ensure the possibility of reliable water withdrawal in the required volume throughout the entire period of operation, including in dry periods of the year, in the valleys of mountain rivers with periodically drying watercourse.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на рис. 1 схематично изображен продольный разрез безнапорного водоносного горизонта, на котором реализован способ регулирования накоплений подземных вод.The invention is illustrated in the drawing, where in Fig. 1 schematically shows a longitudinal section of a pressureless aquifer, which implements a method for regulating groundwater accumulations.

Способ регулирования накоплений подземных вод осуществляется следующим образом.The method of regulating groundwater accumulations is as follows.

В поперечном створе долины реки, полностью по мощности и ширине перекрывающем или подземный водоносный горизонт, методом "стена в грунте" или поверхностный сток устройством надземной плотины, по ширине створа долины, происходит в многоводные периоды года накопление или подземных вод в подземном водохранилище, или поверхностного стока в надземном водохранилище и расходовании их водозабором в маловодные периоды.In the transverse section of the river valley, completely covering the thickness or width of the underground aquifer, using the wall-in-ground method or surface runoff using an elevated dam, along the width of the valley alignment, groundwater accumulates in multi-water periods of the year in the underground reservoir or surface runoff in the above-ground reservoir and their diversion during dry periods.

Для того чтобы обеспечить возможность надежного водозабора в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации, в том числе и в маловодные периоды года, в долинах горных рек с периодически пересыхающим водотоком, в ограниченном поперечном объеме долины реки, одновременно осуществляют накопление вод подземного и поверхностного стоков, соответственно в подземном и надземном водохранилищах, и управляют уровнем подземных вод при его падении на участке подземного водохранилища путем регулируемого пропуска воды из надземного водохранилища, расположенного над ним, при необходимости управлять уровнем надземных вод при его падении на участке надземного водохранилища осуществляют регулируемую подачу воды из подземного водохранилища, расположенного под ним.In order to ensure the possibility of reliable water intake in the required volume throughout the entire period of operation, including in low-water periods of the year, in the valleys of mountain rivers with periodically drying watercourse, in the limited transverse volume of the river valley, simultaneously accumulate underground and surface water, respectively, in the underground and aboveground reservoirs, and they control the level of groundwater when it falls in the section of the underground reservoir by controlled passage of water from the aboveground water ranilischa situated above it, if necessary, control the level of surface water when it falls on the elevated portion of the reservoir is performed regulated the flow of water from a subterranean reservoir disposed underneath.

Пример конкретного осуществления способа регулирования накоплений подземных вод.An example of a specific implementation of the method for controlling the accumulation of groundwater.

В поперечном створе долины реки в водоносном горизонте создают, например, методом "стена в грунте" водонепроницаемый барраж 1, полностью по мощности и ширине перекрывающий водоносный горизонт 2. Данным действием обеспечивают предотвращение подземного стока за пределы барража 1, подпор подземных вод и благоприятные условия для их накопления в водоносном горизонте 2, выше створа расположения этого барража, образуя подземное водохранилище 3. На участке подземного водохранилища 3 устраивают водозабор подземных вод, например, в виде шахтного колодца 4 с трубопроводной системой 5 обеспечивающей возможность забора воды из подземного водохранилища 3 и ее подачи как потребителям, так и в надземное водохранилище 6. Надземное водохранилище 7 получается путем одновременного возведения в поперечном створе долины реки, выше участка расположения водозабора, в пределах зоны его влияния надземной плотины 7 с трубопроводной системой 8, обеспечивающей возможность забора воды из надземного водохранилища 7 и ее подачи как потребителям, так и в подземное водохранилище 3.In the transverse section of the river valley in the aquifer, for example, a waterproof barge 1 is created by the wall-in-ground method, completely overlapping the aquifer 2 in thickness and width. This action ensures the prevention of underground runoff beyond the barge 1, groundwater abatement and favorable conditions for their accumulation in the aquifer 2, above the alignment of the location of this barrage, forming an underground reservoir 3. On the site of the underground reservoir 3 arrange groundwater abstraction, for example, in the form of mine boat 4 with a piping system 5 providing the possibility of water intake from the underground reservoir 3 and its supply to both consumers and the aboveground reservoir 6. The aboveground reservoir 7 is obtained by simultaneously erecting in the transverse section of the river valley, above the water intake site, within its influence zone above-ground dam 7 with a pipeline system 8, which provides the possibility of water intake from the above-ground reservoir 7 and its supply to both consumers and the underground reservoir 3.

В многоводный период года перед маловодным периодом притоки подземных и надземных вод аккумулируют соответственно в подземном водохранилище 3 и в надземном водохранилище 6, расположенном над подземным водохранилищем, за счет инфильтрации атмосферных осадков и паводковых вод, затопляющих часть долины, непосредственно на площадях водосбора обоих водохранилищ. Таким образом, при условии притока подземных вод над другими составляющими баланса, в частности над водоотбором из шахтного колодца 4 по трубопроводу 5, происходит накопление подземных вод в подземном водохранилище 3. При условии преобладания надземного стока над водоотбором из надземного водохранилища 6 по трубопроводу 8 происходит накопление надземного стока в надземном водохранилище 6. В многоводный период года в результате накопления пресных вод в подземном водохранилище 3 и надземном водохранилище 6 уровень их повышается и соответствует максимальным уровням воды: 9 - в надземном водохранилище 6 и 10 - подземном водохранилище 3.In the high water period of the year before the dry period, groundwater and groundwater inflows accumulate respectively in the underground reservoir 3 and in the aboveground reservoir 6 located above the underground reservoir, due to the infiltration of atmospheric precipitation and flood waters flooding part of the valley directly on the catchment areas of both reservoirs. Thus, subject to the influx of groundwater over other components of the balance, in particular over the take-off from the mine well 4 through pipeline 5, groundwater accumulates in the underground reservoir 3. If the overhead runoff prevails over the drainage from the above-ground reservoir 6 through pipeline 8, accumulation overhead runoff in the aboveground reservoir 6. In the high-water period of the year, as a result of the accumulation of fresh water in the underground reservoir 3 and the aboveground reservoir 6, their level rises and The maximum water levels are: 9 - in the aboveground reservoir 6 and 10 - underground reservoir 3.

В начальный период маловодности, при пересыхании поверхностного водотока реки, в подземном водохранилище 3 поверхность подземных вод, соответственно, занимает положение 10, так как излишний объем воды переливается через барраж 1 и далее стекает по руслу реки, а в надземном водохранилище 4 уровень воды соответствует положению 9, так как излишний объем воды сбрасывается через катастрофический водосброс в плотине 7.In the initial period of low water, when the surface watercourse dries up, in the underground reservoir 3, the groundwater surface, respectively, takes position 10, since an excess amount of water overflows through the barrage 1 and then flows down the river channel, and in the above-ground reservoir 4 the water level corresponds to the position 9, since excess water is discharged through a catastrophic spillway in the dam 7.

Когда приток воды в подземное водохранилище 3 за счет инфильтрации атмосферных осадков уменьшается, возникает ситуация, что водоотбор для целей питьевого водоснабжения из шахтного колодца 4 по трубопроводу 5 превосходит внешний приток воды. В этом случае уровень подземных вод постепенно падает и может дойти до минимальных отметок, представленных кривой депрессии в положении 11. Однако в это же самое время, в начальный период маловодности, объем воды в надземном водохранилище 6 остается неизменным и соответствует своим максимальным значениям, при уровне воды на отметке 9. Чтобы не допустить падения уровня кривой депрессии до минимальных значений положения 10, в подземном водохранилище 3 осуществляют слежение за уровнем воды путем дополнительного попуска объемов из надземного водохранилища 6 посредством трубопровода 8. Подача воды из подземного источника шахтного колодца 4 ориентирована на цели питьевого водоснабжения через трубопроводную систему 5.When the influx of water into the underground reservoir 3 due to the infiltration of precipitation decreases, the situation arises that the withdrawal for drinking water from the mine well 4 through pipeline 5 exceeds the external influx of water. In this case, the groundwater level gradually drops and can reach the minimum marks represented by the depression curve at position 11. However, at the same time, in the initial period of low water availability, the volume of water in the aboveground reservoir 6 remains unchanged and corresponds to its maximum values, at a level water at mark 9. In order to prevent the depression of the level of the depression curve to the minimum values of position 10, in the underground reservoir 3 monitor the water level by additional release of volumes from aboveground storage tanks 6 through the pipeline 8. The water supply from the underground source of the mine well 4 is focused on the purpose of drinking water supply through the pipeline system 5.

При ориентировании системы водопотребления на орошение, когда нужна более теплая воды, ее рациональнее подавать из надземного водохранилища 6 через трубопровод 8, когда приток в него за счет стока поверхностных вод уменьшается, возникает ситуация, что уровень надземных вод постепенно падает и может дойти до минимальных отметок, представленных уровнем «мертвого» объема водохранилища 12. Однако в тоже самое время, в начальный период маловодности, объем воды в подземном водохранилище 3, расположенном под надземным водохранилищем 4, остается неизменным и соответствует своим максимальным значениям. Чтобы не допустить падение уровня воды в надземном водохранилище 6 до «мертвого» объема, соответствующего отметкам 12, в надземное водохранилище 6, осуществляют попуск воды из подземного водохранилища 3 посредством трубопроводной системы 5 через шахтный колодец 4.When orienting the water consumption system to irrigation, when warmer water is needed, it is more rational to supply it from the above-ground reservoir 6 through the pipeline 8, when the inflow into it due to the flow of surface water decreases, a situation arises that the level of above-ground water gradually decreases and can reach minimum levels represented by the level of the "dead" volume of the reservoir 12. However, at the same time, in the initial period of low water availability, the volume of water in the underground reservoir 3 located under the above-ground reservoir 4 remains eizmennym and corresponds to their maximum values. In order to prevent the water level in the aboveground reservoir 6 from falling to a “dead” volume corresponding to marks 12 into the aboveground reservoir 6, water is released from the underground reservoir 3 through a pipeline system 5 through a mine well 4.

Claims (1)

Способ регулирования накоплений подземных вод, заключающийся в накоплении в долине реки, полностью по мощности и ширине перекрывающей водоносный горизонт, подземных вод в подземном водохранилище в многоводные периоды года, расходовании их водозабором в маловодные периоды и управлении уровнем подземных вод, отличающийся тем, что над подземным водохранилищем образуют надземное водохранилище и осуществляют одновременно накопление вод подземного и поверхностного стоков соответственно в подземном и надземном водохранилищах и управляют уровнем подземных вод при его падении на участке подземного водохранилища путем регулируемого пропуска воды из надземного водохранилища, расположенного над ним, а при падении на участке надземного водохранилища осуществляют регулируемую подачу воды из подземного водохранилища, расположенного под ним.The method of regulating groundwater accumulation, which consists in accumulating groundwater in the river valley, which completely covers the aquifer, in groundwater reservoir during high-water periods of the year, spending it with water intake during dry periods and managing the groundwater level, characterized in that above groundwater they form an elevated reservoir and simultaneously accumulate underground and surface water in the underground and elevated reservoirs and manage the level of groundwater when it falls in the section of the underground reservoir by the controlled passage of water from the aboveground reservoir located above it, and when it falls in the section of the aboveground reservoir, the regulated supply of water from the underground reservoir located below it is carried out.

Images