Способ забора выходящих на поверхность подземных вод

 

Сущность изобретения: сооружают в месте водоносных разгрузок водосборник с переливом, откачивают из него воду потребителю и регулируют забор заданного расхода. Сооружения путем ограждения в шельфовой прибрежной и/или гротовой зоне водоносных разгрузок плотиной, в теле которой выполняют гидроизолирующие полости и ввод в подводной ее части, перелив-в виде лабиринтных окон с затвором. Одновременно в придонной зоне, не подверженной воздействию волноприбойного потока, на трещины и/или грифоны с субмаринными разгрузками пресной воды устанавливают придонный каптажный колодец посредством ограждения их двойным комингсом с полостью, заполняемой гидроизолирующим материалом. Колодец придонным водоводом соединяют с огражденной зоной через ввод в плотине. Затем из огражденной зоны откачивают морскую воду, предварительно закрыв затвор. После заполнения огражденной зоны пресной водой затвор открывают и посредством его регулируют уровень воды в зоне по уровню моря. Одновременно из зоны осуществляют волногашения с генерированием энергии для откачки воды потребителю и барботированием воды в зоне. 1 ил.

Изобретение относится к способам водоснабжения и расположения установок для снабжения водой, в частности к способам забора выходящих на поверхность подземных вод, а также субмаринных подземных вод в зонах их разгрузок.

Известны способы, методический подход и информация об исследовании субмаринных разгрузок, их значимость, экономическая целесообразность и практический интерес к ресурсам подземных вод [1] Известен ближайший аналог сооружения для каптажа родниковых вод и относительно простой способ получения родниковой воды с широким использованием ее для целей питьевого водоснабжения, включающий сооружение в месте водоносных разгрузок водозаборника с переливом, откачку из него воды потребителю и регулировку забора заданного расхода [2] Однако такой способ неприемлем для открытых субаквальных и субмаринных придонных разгрузок пресной воды через трещины и грифоны шельфовой зоны моря, подверженных воздействию волноприбойного потока штормовых волн.

Цель изобретения повышение дебита и регулирования потребления пресной воды подземных водохранилищ в предшельфовой зоне морей.

Цель достигается тем, что способ забора выходящих на поверхность подземных вод, включающий сооружение в месте водоносных разгрузок водосборника с переливом, откачку из него воды потребителю и регулировку забора заданного расхода, сооружение водосборника осуществляют путем ограждения в шельфовой прибрежной и/или гротовой зоне водоносных разгрузок плотиной, в теле которой выполняют гидроизолирующие полости и вывод в подводной ее части, а перелив в виде лабиринтных окон с затвором, одновременно в придонной зоне, не подверженной воздействию волноприбойного потока, на трещины, грифоны с субмаринными разгрузками пресной воды устанавливают придонный каптажный колодец посредством ограждения их двойным комингсом с полостью, заполняемой гидроизолирующим материалом, каптажный колодец посредством придонного водовода соединяют с огражденной зоной через ввод в плотине, затем из огражденной зоны откачивают морскую воду, предварительно закрыв затвор, после заполнения огражденной зоны пресной водой затвор открывают и посредством его регулируют уровень воды в огражденной зоне по уровню моря, одновременно за огражденной зоной осуществляют волногашение с генерированием энергии для откачки воды потребителю и барбатированием воды в огражденной зоне.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом, а также, например, с подпиткой посредством нагнетательных скважин с искусственным контуром питания нефтяных пластов (см. И. М.Муравьев и др. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. М. Недра, 1970, с.52-55) показывает, что заявляемый способ экологически чист, так как исключает нарушение геологических структур пластов, не требует повышения давления в водоносных пластах выше, например, высшей точки уровня приливов, чем исключается сейсмическая возбужденность, усиление оползневых явлений пластов в прибрежных зонах морей, исключается расход воды на применение способа и, наоборот, по предложенному способу исключаются возможности засоливания пресноводных горизонтов при исчерпывании запасов подземных кладовых и при воздействии повышенных противодавлений при приливах, смешивание пресной воды с морской и потери ее для потребления, создаются возможности сбора субмаринных вод ограждающей плотиной в период паводков и наводнений, например, установкой затвора по уровню наивысшей точки прилива с последующим их использованием не только для потребления населением и промышленностью, но и для поливов и заполнений водохранилищ, а в период резкого снижения уровня воды в водоносных пластах сдерживания их разгрузки в море и сохранение на достаточном уровне снабжения населения пресной водой в прибрежных зонах. Таким образом, заявляемый способ соответствует уровню техники, имеющему ряд преимуществ над известным способом.

Известные технические решения (см. способ подпитки водоносных пластов и "магазины воды" Г.А.Разумов. Подземная вода. М. Наука, 1975; методы каптажа субмаринных источников с целью их эксплуатации для водоснабжения И.Г.Киссин. Вода под землей. M. Наука, 1976, с.55-56; Е.Ф.Шнюков, С.А.Клещенко, Л.А. Митин. Исследование в подводных каньонах как новый метод поисков субмаринных источников. "Морская геология", N 6, 1989), в которых определяют целесообразность использования и каптирования субмаринных разрядок, но не ставят задачи повышения дебитов и регулирования запасов пресной воды в подземных водохранилищах и полноты их использования. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия". Устройство ограждающей плотины с лабиринтным и затворным редуцированием, по сравнению с существующими способами, не только позволяет увеличить дебит и полноту сбора пресных вод, но и сохраняет и регулирует во времени распределение и потребление их. Применение гидроизоляционных полостей в плотине и комингсе каптажного колодца с запрессовкой в них, например, водоупорной глины, позволит избежать при каптаже пресной воды субмаринных разгрузок как потерь ее, так и смешивание и засоливание морской водой и сохранить соленость пресной воды на уровне солености водоносных пластов и подземных водохранилищ.

На фиг.1 показана условно совмещенная схема способа забора выходящих на поверхность подземных вод прибрежных (шельфовых) и континентальных зон и подземных водохранилищ пресной водой.

Способ забора выходящих на поверхность подземных вод 1, включающий сооружение в месте водоносных разгрузок а водосборника с переливом, откачку из него воды потребителю и регулировку 2 забора заданного расхода, сооружение водосборника осуществляют путем ограждения в шельфовой прибрежной и/или гротовой зоне, показанной на чертеже огражденной посредством плотины 3. В теле плотины 3 выполняют гидроизолирующую полость 4 (показанную на чертеже заполненной водоупорной глиной) и ввод 5 в подводной ее части, а перелив выполняют в надповерхностной части плотины 3 в просвете затвором 6 и редуцирующими лабиринтными по уровню поверхности моря b окнами 7. Одновременно в придонной зоне, не подверженной воздействию волноприбойного потока, на трещины и грифоны с субмаринными разгрузками а пресной воды устанавливают придонный каптажный колодец 8 посредством ограждения их двойным комингсом 9 с полостью 10, заполненной гидроизолирующим материалом (показанной на чертеже также заполненной водоупорной глиной). Каптажный колодец 8 посредством придонного водовода 11 соединяют с огражденной зоной плотиной 3 через ввод 5 в ее придонной зоне, затем из огражденной зоны откачивают воду, предварительно закрыв затвор 6. После заполнения огражденной зоны пресной водой затвор 6 открывают и посредством его регулируют уровень воды в огражденной зоне по уровню моря в данный момент или по уровню в период максимальных приливов. Одновременно за огражденной зоной осуществляют волногашение, например, асцилирующими воздушными камерами 12, жестко соединенными с поплавками 13 известных волноэнергетических установок, с генерированием энергии для откачки воды потребителю и барботированием воды в огражденной зоне плотиной 3. Воздух асцилирующих камер, кроме барбатирования, подают по воздуховодам 14, например, к турбонасосу 15, который используют для подачи воды потребителю.

Предлагаемый способ забора выходящих на поверхность подземных вод реализуют следующим способом.

Из пригротовой субаквальной или субмаринной зоны разгрузки пресной воды, огражденной плотиной 3, откачивают морскую воду, предварительно закрыв затвор 6. После заполнения зоны огражденной плотиной 3 пресной водой из разгрузов гротов и субмаринных разгрузок каптажного колодца 8, затвор 6 открывают, например, до максимального приливного уровня моря. При таком сдерживании разгрузки пресных вод уровень воды в водоносных пластах будет сохраняться на естественном максимальном уровне и сохранять соответствующий уровень подземных водохранилищ, что позволяет увеличить их дебит без угрозы их засоливания. За счет полного исключения смешивания пресной воды разгрузок при функционировании разгрузки через лабиринтные окна 7, пресную воду из огражденной плотиной 3 зоны также подают потребителю или, например, в фильтрационные бассейны в зимний период, или непосредственно на полив земельных поливных плантаций и садов. Такой режим откачки пресных вод из огражденной плотиной 3 зоны позволит сместить интенсивность потребления пресной воды населением на более засушливый летний период и полностью исключить в этот период не только засоление подземных водохранилищ (кладовых), но и увеличит дебит потребления пресной воды.

Использование предлагаемого способа забора выходящих на поверхность подземных вод позволит сохранить уровень воды в водоносных пластах в засушливый летний период в прибрежных зонах на оптимальном уровне и сохранить соответствующий оптимальный уровень потребления пресной воды в этих зонах в течение года, включить в водооборот нижние водоносные пластины и подземные водохранилища (кладовые) не только континентальных зон, но и шельфовых зон морей, чем позволит значительно расширить площади освоения пресноводных источников для потребления населением, а избытков пресной воды для увеличения производства растительной массы прибрежных зон. Предлагаемый способ обеспечит за счет эксплуатации нижних горизонтов водоносных пластов включение в кругооборот и части так называемых ювенильных вод ("правод"), поднимающихся из земных недр, включение в кругооборот ювенильных вод и использование их для организации процессов перехода такой воды с подключением и расширением зон фотосинтеза в нерастворимые углеводороды, т.е. сохранение и увеличение биомассы растений. Таким образом, предлагаемый способ забора выходящих на поверхность подземных вод способствует решению задачи уменьшения потерь пресной воды при ее смешивании с морской водой, уменьшает необходимость ее опреснения с большими затратами электроэнергии и других энергозатрат и, наконец, позволит организовать экологически устойчивую систему с регулированием, сохранением и увеличением биомассы растений и фитопланктона. Широкое использование предлагаемого способа в предшельфовых зонах позволит комплексно решать задачи сохранения растительного покрова Земли и вопросов восстановления экологической обстановки на берегах морей и океанов, использовать предлагаемое устройство для осуществления способа как берегозащитные устройства, сократить процесс потери разрушения береговых зон, смывов в море больших масс почв и рыхлых структур этих зон.

Формула изобретения

СПОСОБ ЗАБОРА ВЫХОДЯЩИХ НА ПОВЕРХНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД, включающий сооружение в месте водоносных разгрузок водосборника с переливом, откачку из него воды потребителю и регулировку забора заданного расхода, отличающийся тем, что сооружение водосборника осуществляют путем ограждения в шельфовой прибрежной и/или гротовой зоне водоносных разгрузок плотиной, в теле которой выполняют гидроизолирующие полости и ввод в подводной ее части, а перелив в виде лабиринтных окон с затвором, одновременно в придонной зоне, не подверженной воздействию волноприбойного потока, на трещины, грифоны с субмаринными разгрузками пресной воды устанавливают придонный каптажный колодец посредством ограждения их двойным комингсом с полостью, заполняемой гидроизолирующим материалом, каптажный колодец посредством придонного водовода соединяют с огражденной зоной через ввод в плотине, затем из огражденной зоны откачивают морскую воду, предварительно закрыв затвор, после заполнения огражденной зоны пресной водой затвор открывают и посредством его регулируют уровень воды в огражденной зоне по уровню моря, одновременно за огражденной зоной осуществляют волногашение с генерированием энергии для откачки воды потребителю и барбатированием воды в огражденной зоне.

РИСУНКИ

Рисунок 1