RU2683512C1 - Device for regulation of freshwater resources - Google Patents

Abstract

FIELD: water supply.SUBSTANCE: invention relates to water supply and can be used in the regulation of underground and above-ground runoff, correlated with the valleys of mountain rivers with periodically drying out watercourses, to improve the reliability of water withdrawal or its increase. Device for regulating freshwater reserves in the underground reservoir includes waterproof barrage 1, designed in aquifer 2, completely covering aquifer 2 with the formation of underground reservoir 3. In the lateral mountain gorge relative to the river valley outside the zone of its action, there is elevated reservoir 4, formed by elevated dam 5 and connected to the river by diversion canal 6 with a non-dam intake. Volumes of both reservoirs are interconnected, and with the consumer - at least one of them, shut-off and regulating pipelines.EFFECT: invention provides the possibility of reliable water intake in the required amount throughout the entire period of operation, including in low-water periods of the year in the valleys of mountain rivers with periodically drying up water flow, due to the effective use of the underground and above-ground volume of the valley of a mountain river with the exception of catastrophic situations during the passage of floods.1 cl, 3 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.

Известно устройство для регулирования запасов подземных вод, включающее водонепроницаемый барраж в поперечном створе долины реки, полностью по мощности и ширине перекрывающий водоносный горизонт и образующий основное подземное водохранилище, и дополнительный водонепроницаемый барраж, расположенный в поперечном створе долины реки выше зоны влияния основного подземного водохранилища и образующее дополнительное подземное водохранилище, водоприемное устройство, расположенное в верхнем бьефе дополнительного водонепроницаемого барража, и соединяющий дополнительное и основное подземные водохранилища трубопроводом с затвором для регулирования расхода воды из водоприемного устройства в основное подземное водохранилище. (Патент на изобретение RU №2569004, МПК Е03В 3/32, 3/06, опубл. 20.11.2015 Бюл. №32).A device for regulating groundwater reserves, including a waterproof barrage in the transverse section of the river valley, completely covering the aquifer in thickness and width and forming the main underground reservoir, and an additional waterproof barrage located in the transverse section of the river valley above the zone of influence of the main underground reservoir and forming additional underground reservoir, water intake device located in the upper pool of the additional waterproof barre Ms, and connecting the additional and main underground reservoir conduit to the gate for controlling water flow from the water intake unit to the main underground reservoir. (Patent for invention RU No. 2569004, IPC Е03В 3/32, 3/06, publ. November 20, 2015 Bull. No. 32).

Недостатком известного устройства 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. Не эффективное использование надземной части горных ущелий.A disadvantage of the known device is the inability to provide reliable water withdrawal in the required volume throughout the entire period of operation, including during dry periods of the year in the valleys of mountain rivers with periodically drying up watercourse. Ineffective use of the aerial parts of mountain gorges.

Известно гидротехническое сооружение для регулирования запасов воды для целей водоснабжения и орошения - надземная плотина - водоподпорное сооружение, перегораживающее водоток и его долину для подъема уровня воды (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. 1 а-г).A hydraulic structure is known for regulating water supplies for water supply and irrigation purposes - an elevated dam - a water support structure blocking a watercourse and its valley for raising the water level (Code of rules SP 40.13330.2012 Concrete and reinforced concrete dams: regulatory and technical material. - M .: OJSC "VNIIG named after B.E. Vedeneev", 2013, p. 4-5, Fig. 1 a-d).

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения накопления и поддержания объема воды водохранилища в требуемом объеме на протяжении всего периода эксплуатации, в том числе и в маловодные периоды года в долинах рек с периодически пересыхающим водотоком. Не эффективное использование надземной части горных ущелий, в том числе не исключающее провоцирование катастрофических ситуаций из-за перекрытия створа реки плотиной.A disadvantage of the known device is the inability to ensure the accumulation and maintenance of the water volume of 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. Ineffective use of the aerial parts of mountain gorges, including not excluding the provocation of catastrophic situations due to the blocking of the river’s cross section by a dam.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для регулирования стока атмосферных осадков (Патент на изобретение RU №2621267, МПК Е03В 3/32, 3/06, опубл. 01.06.2017 Бюл. №16), включающее подземное водохранилище, образованное водонепроницаемым барражем в поперечном створе долины реки, полностью по мощности и ширине перекрывающий водоносный горизонт, и надземное водохранилище, образованное плотиной, перекрывающей по ширине поперечный створ долины реки, причем водонепроницаемый барраж расположен вне зоны влияния нижележащего подземного водохранилища, при этом перед барражем установлен каптаж для интенсификации процесса накопления воды в надземном водохранилище в период интенсивного стока атмосферных осадков, а подземное водохранилище расположено выше надземного на расстоянии, обеспечивающем высотные отметки каптажа, достаточные для отвода подземных вод самотеком в чашу надземного водохранилища.The closest in technical essence and the achieved effect is a device for regulating the flow of precipitation (Patent for invention RU No. 2621267, IPC Е03В 3/32, 3/06, published on 06/01/2017 Bull. No. 16), including an underground reservoir formed by a waterproof a barrage in the transverse section of the river valley, which completely covers the aquifer in thickness and width, and an elevated reservoir formed by a dam that overlaps the width of the transverse section of the river valley, and the waterproof barrage is located outside the zone of influence of zhelezhaschego underground reservoir, wherein before barrage installed damming for intensification of water accumulation process in an overhead reservoir during intensive flow of atmospheric precipitation, and underground water reservoir located above the elevated distance, providing elevations capping sufficient to drain groundwater by gravity into the bowl elevated reservoir.

Недостатком известного устройства 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, а перекрытие долины реки надземной плотиной повышает риск катастрофических ситуаций во время прохождения паводков.A disadvantage of the known device is the inability to provide 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, but the overlap of the river valley an elevated dam increases the risk of catastrophic situations during floods.

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 и надземного объема долины горной реки, при исключении катастрофических ситуаций во время прохождения паводков.The technical result is the provision 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, in view of the effective use of the underground and elevated volumes of the mountain river valley, with the exception of catastrophic situations during passing floods.

Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования запасов пресных вод, включающее водонепроницаемый барраж в поперечном створе долины горной реки, полностью по мощности и ширине перекрывающий водоносный горизонт и образующий подземное водохранилище, и надземное водохранилище, образованное плотиной, при этом объемы обоих водохранилищ связаны между собой, а с потребителем хотя бы один из них, запорно-регулирующими трубопроводами, согласно изобретению надземное водохранилище расположено в боковом горном ущелье относительно долины реки и имеет деривационный канал с бесплотинным водозабором для сообщения с рекой.The technical result is achieved by the fact that the device for regulating fresh water reserves, including a waterproof barrage in the transverse section of a mountain river valley, completely overlapping the aquifer and forming an underground reservoir, and an above-ground reservoir formed by a dam, while the volumes of both reservoirs are connected between by itself, and with the consumer, at least one of them, with shut-off and regulating pipelines, according to the invention, an elevated reservoir is located in a side mountain gorge from relative to the river valley and has a derivation channel with damless water intake for communication with the river.

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

- расположение надземного водохранилища в боковом горном ущелье;- the location of the elevated reservoir in the side mountain gorge;

- устройство связи с рекой надземного водохранилища посредством деривационного канала с бесплотинным водозабором;- communication device with the river of the above-ground reservoir by means of a derivation channel with damless water intake;

- отсутствие плотины в основном русле реки, перегораживающей и сужающей водоток, исключает катастрофические ситуации.- the absence of a dam in the main riverbed, blocking and narrowing the watercourse, eliminates catastrophic situations.

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, в виду эффективного использования подземного и надземного объема долины горной реки, а также исключает катастрофические ситуации.The specified set of distinctive features from the prototype makes it possible to provide reliable water withdrawal in the required volume throughout the entire period of operation, including in dry periods of the year in mountain river valleys with periodically drying watercourse, in view of the effective use of the underground and elevated volume of the mountain river valley, and also excludes catastrophic situations.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на рис. 1 в плане схематично изображено расположение и взаимосвязь элементов в устройстве для регулирования запасов пресных вод, на рис. 2, разрез по А-А, по подземному водохранилищу, а на рис. 3, разрез по Б-Б по надземному водохранилищу.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 in the plan schematically shows the location and interconnection of elements in a device for regulating fresh water reserves, in Fig. 2, a section along AA, along the underground reservoir, and in Fig. 3, a section along BB along an elevated reservoir.

Устройство для регулирования запасов пресных вод по подземному водохранилищу включает водонепроницаемый барраж 1, созданный, например, методом «стена в грунте» в поперечном створе долины горной реки в водоносном горизонте 2, полностью по мощности и ширине, перекрывающий водоносный горизонт 2, что обеспечивает 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 с образованием подземного водохранилища 3.A device for regulating freshwater reserves in an underground reservoir includes a waterproof barrage 1, created, for example, by the “wall in soil” method in the transverse section of a mountain river valley in an aquifer 2, completely in thickness and width, overlapping aquifer 2, which prevents the underground aquifer runoff beyond the bounds 1, groundwater abatement and favorable conditions for their accumulation in the aquifer 2 above the gauge site with the formation of the underground reservoir 3.

В боковом горном ущелье относительно долины реки, в не зоны ее действия, расположено надземное водохранилище 4 образованное надземной плотиной 5 и связанное с рекой деривационным каналом 6 с бесплотинным водозабором.In the lateral mountain gorge relative to the river valley, not in the zone of its action, there is an elevated reservoir 4 formed by an elevated dam 5 and connected to the river by a derivation channel 6 with damless water intake.

При этом перед барражом 1 расположена водоприемная скважина 7, связанная трубопроводом 8 с объемом надземного водохранилища 4 или с потребителем воды, для целей водоснабжения или технических нужд населенных мест. В свою очередь объем надземного водохранилища 4 сообщен трубопроводом 9 с потребителями воды для целей орошения или с объемом подземного водохранилища 3, для регулирования объемов воды в обоих водохранилищах. При этом в процессе работы надземного водохранилища 4 его нормально подпертый уровень должен располагаться на отметке 10, а уровень подземного водохранилища 3 должен располагаться на отметке 11. Уровни «мертвых» объемов в подземном водохранилище 3 соответствуют отметкам 12, а надземного водохранилища 4 отметкам 13.At the same time, a water intake well 7 is located in front of the barrage 1, connected by a pipeline 8 to the volume of the above-ground reservoir 4 or to a water consumer, for the purposes of water supply or technical needs of populated areas. In turn, the volume of the above-ground reservoir 4 is communicated by pipeline 9 with water consumers for irrigation purposes or with the volume of the underground reservoir 3, for regulating the volume of water in both reservoirs. Moreover, during the operation of the aboveground reservoir 4, its normally supported level should be located at around 10, and the level of the underground reservoir 3 should be at 11. The levels of "dead" volumes in the underground reservoir 3 correspond to 12, and the aboveground reservoir 4 to 13.

Регулирование запасов пресных вод данным устройством реализуется следующим образом.Regulation of fresh water reserves by this device is implemented as follows.

В многоводный период года перед маловодным периодом притоки подземных и надземных вод аккумулируют соответственно в подземном водохранилище 3 и в надземном водохранилище 4. В надземное водохранилище 4, сформированное плотиной 5, вода попадает не только за счет атмосферных осадков, но и за счет подачи из русла реки по деривационному каналу 6, функционирующему на основе бесплотинного водозабора. Таким образом, при условии притока подземных вод над другими составляющими баланса, в частности над водоотбором из скважины 7 по трубопроводу 8, происходит накопление подземных вод в подземном водохранилище 3, расположенном в водоносном горизонте 2. При условии преобладания надземного стока и подачи объема воды по деривационному каналу 6 над водоотбором из надземного водохранилища 4 по трубопроводу 9 происходит накопление надземного стока в надземном водохранилище 4.In the high water period of the year before the low water period, groundwater and groundwater inflows accumulate respectively in the underground reservoir 3 and in the aboveground reservoir 4. In the aboveground reservoir 4 formed by the dam 5, water flows not only due to atmospheric precipitation, but also due to the flow from the river channel along the derivation channel 6, functioning on the basis of damless water intake. Thus, subject to the influx of groundwater over other components of the balance, in particular over the withdrawal from well 7 through pipeline 8, groundwater accumulates in the underground reservoir 3 located in the aquifer 2. Provided that the above-ground runoff prevails and the volume of water is supplied through the derivational channel 6 above the drainage from the aboveground reservoir 4 through the pipeline 9, the accumulation of aboveground runoff in the aboveground reservoir 4.

В многоводный период года в результате накопления пресных вод в подземном водохранилище 3, сформированном подземной плотиной 1 и надземном водохранилище 4 уровень их повышается и соответствует максимальным уровням воды: 10 в надземном водохранилище 4 и 11 в подземном водохранилище 3.In the high-water period of the year, as a result of the accumulation of fresh water in the underground reservoir 3, formed by the underground dam 1 and the elevated reservoir 4, their level increases and corresponds to the maximum water levels: 10 in the elevated reservoir 4 and 11 in the underground reservoir 3.

В начальный период маловодности, при пересыхании поверхностного водотока реки, в подземном водохранилище 3 поверхность подземных вод, соответственно, занимает положение 11, так как излишний объем воды переливается через барраж 1, и далее стекает по руслу реки. В надземном водохранилище 4 уровень воды соответствует положению 10, так как излишний объем воды сбрасывается через катастрофический водосброс в плотине 5.In the initial period of low water, when the surface watercourse dries up, in the underground reservoir 3, the groundwater surface, respectively, occupies position 11, since an excess amount of water overflows through the barrage 1, and then flows down the riverbed. In the above-ground reservoir 4, the water level corresponds to position 10, since the excess volume of water is discharged through a catastrophic spillway in dam 5.

Когда приток воды в подземное водохранилище 3, за счет инфильтрации атмосферных осадков уменьшается, возникает ситуация, что водоотбор для целей питьевого водоснабжения из скважины 7, по трубопроводу 8, превосходит внешний приток воды. В этом случае уровень подземных вод постепенно падает, и может дойти до минимальных отметок, представленных кривой депрессии в положении 12. Однако, в это же самое время, в начальный период маловодности, объем воды в надземном водохранилище 4 остается неизменным и соответствует своим максимальным значениям, при уровне воды на отметке 10. Чтобы не допустить падения уровня кривой депрессии до минимальных значений положения 12, в подземном водохранилище 3 осуществляют слежение за уровнем воды, путем дополнительного попуска объемов из надземного водохранилища 4, посредством трубопровода 9. Подача воды из подземного источника скважины 7 ориентирована на цели питьевого водоснабжения, через трубопроводную систему 8.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 well 7, through the pipeline 8, exceeds the external influx of water. In this case, the groundwater level gradually decreases, and can reach the minimum marks represented by the depression curve at position 12. However, at the same time, in the initial period of low water availability, the volume of water in the above-ground reservoir 4 remains unchanged and corresponds to its maximum values, when the water level is at around 10. In order to prevent the depression of the level of the depression curve to the minimum values of position 12, in the underground reservoir 3, the water level is monitored by additional discharge of volumes from aboveground the reservoir 4 through conduit 9. The water supply source of a subterranean well 7 is focused on the purpose of drinking water, via a pipe system 8.

При ориентировании системы водопотребления на орошение, когда нужна более теплая воды, ее рациональнее подавать из надземного водохранилища 4, через трубопровод 9, когда приток в него за счет стока поверхностных вод уменьшается, а подача воды по деривационному каналу 6 может вовсе отсутствовать, возникает ситуация, что уровень надземных вод постепенно падает и может дойти до минимальных отметок, представленных уровнем «мертвого» объема водохранилища 13. Однако, в тоже самое время, в начальный период маловодности, объем воды в подземном водохранилище 3 остается неизменным и соответствует своим максимальным значениям 11. Чтобы не допустить падение уровня воды в надземном водохранилище 4 до «мертвого» объема, соответствующего отметкам 13, в надземное водохранилище 4, осуществляют попуск воды из подземного водохранилища 3 посредством трубопроводной системы 8, через скважину 7.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 4, through pipeline 9, when the inflow into it due to the flow of surface water decreases, and there can be no water supply through the derivation channel 6, a situation arises, that the surface water level gradually decreases and can reach the minimum marks represented by the level of the "dead" volume of the reservoir 13. However, at the same time, in the initial period of low water availability, the volume of water in the underground water storage 3 remains unchanged and corresponds to its maximum values 11. In order to prevent the water level in the above-ground reservoir 4 from falling to a “dead” volume corresponding to marks 13 into the above-ground reservoir 4, water is released from the underground reservoir 3 through a pipe system 8 through a well 7.

Claims (1)

Устройство для регулирования запасов пресных вод, включающее водонепроницаемый барраж в поперечном створе долины горной реки, полностью по мощности и ширине перекрывающий водоносный горизонт и образующий подземное водохранилище, и надземное водохранилище, образованное плотиной, при этом объемы обоих водохранилищ связаны между собой, а с потребителем - хотя бы один из них, запорно-регулирующими трубопроводами, отличающееся тем, что надземное водохранилище расположено в боковом горном ущелье относительно долины реки и имеет деривационный канал с бесплотинным водозабором для сообщения с рекой.A device for regulating fresh water reserves, including a waterproof barrage in the transverse section of a mountain river valley, completely overlapping the aquifer and forming an underground reservoir, and an above-ground reservoir formed by a dam, while the volumes of both reservoirs are interconnected, and with the consumer - at least one of them, with shut-off and control pipelines, characterized in that the above-ground reservoir is located in a side mountain gorge relative to the river valley and has a derivation th channel DAM abstraction for communication with the river.

Images