Способ водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах

 

Изобретение относится к области водоснабжения. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и качества водоснабжения при значительном снижении затрат на подачу воды в систему потребителей. Способ включает поиск, разведку и подсчет запасов воды, добычу и подачу ее потребителям, поиск; разведку и подсчет запасов воды ведут при максимальных и минимальных значениях фаз лунно-солнечных приливов; после разведки водоносного пласта производят фиксирование контуров водных запасов в минимальные значения лунно-солнечного прилива путем подачи по периметру контролируемого водного запаса полиэлектролитного гидрогеля с коэффициентом набухания не менее 2·10⁴. В оконтуренном участке проходят сеть скважин с помощью реактивных буровых аппаратов за счет разрушения грунтов энергией сжатого рабочего агента, устья скважин соединяют в единую замкнутую водораспределительную систему. Трубопровод системы разбивают на отдельные участки так, что начало водозабора каждого участка находится выше уровня сливного отверстия на величину, обеспечивающую подачу воды самотеком - методом сифона, и регулируют водоподачу потребителям питьевой воды, поильной воды и поливочной воды, в том числе технической воды, с помощью запорно-регулирующей арматуры. Трубопроводы выполняют из упругоподатливого морозоустойчивого материала, а стенки внутренней части трубопроводов покрывают бионейтральным материалом с низким коэффициентом трения. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области разведки подземных водных запасов, сооружения водосистем и водоснабжения потребителей.

В настоящее время в данной области жизненно важной человеческой деятельности известны принципиальные направления решения данной технологической задачи, наиболее представительным из которых можно считать способ водоснабжения потребителей, включающий проходку скважин в водоносный горизонт, отвод и подачу воды потребителям по магистральному и локальным трубопроводам /1/.

Этот способ имеет существенные и очевидные недостатки, заключающиеся в том, что каждая отдельная скважина работает автономно на мономагистральный водовод и расход воды по нему существенно зависит от суточных, календарных и сезонных колебаний дебита скважины и насыщенности водоносного горизонта, зависящего от количества осадков, миграции грунтовых вод, что нарушает процессы снабжения водой питьевых целей, поливочной и технической воды.

Наиболее близким по технической сущности является способ водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах, включающий поиск, разведку и подсчет запасов воды, добычу и подачу ее потребителям /2/.

Обладая более совершенной системой разведки, добычи и подачи воды из водоносных горизонтов потребителям, данный способ имеет и существенные недостатки: во-первых, способ не имеет ни метода, ни технических средств для точного определения контура водосодержания и запаса воды в водоносном горизонте; не имеет средств для фиксирования контура по площади и высоте горизонта; во-вторых, способ нуждается в наличии водозапорной арматуры и нагнетающих насосов для поддержания давления и движения воды по трубопроводу, что создает турбулентные потоки в сечении трубопровода и вызывает повышенную коррозионность стенок трубопровода и провоцирует образование колоний железистых бактерий и нарастание нежелательной микрофлоры, снижая в конечном счете качество подаваемой воды и понижая общую культуру этого процесса.

Технический и социальный результат данного изобретения заключается в существенном повышении надежности и качества водоснабжения с учетом процессов водосодержания водоносного горизонта; а также в повышении общей культуры процесса водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах.

Этот технический результат в изобретении достигается за счет того, что способ водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах, включающий поиск, разведку и подсчет запасов воды, добычу и подачу ее потребителям, предусматривает вести поиск и разведку, а также подсчет запасов воды при максимальных и минимальных значениях фаз лунно-солнечных приливов, после разведки водоносного пласта производят фиксирование контуров водных запасов в минимальные значения фазы лунно-солнечного прилива путем подачи по периметру контролируемого водного запаса полиэлектролитного гидрогеля с коэффициентом набухания не менее 2·10⁴, в оконтуренном участке проходят сеть скважин с помощью реактивных буровых аппаратов за счет разрушения грунтов энергией сжатого рабочего агента, устья скважин соединяют в единую замкнутую водораспределительную систему, причем трубопровод системы разбивают на отдельные участки так, что начало водозабора каждого участка находится выше уровня сливного отверстия на величину, обеспечивающую подачу воды самотеком - методом сифона - и регулируют водоподачу потребителям питьевой воды, поильной воды и поливочной воды, в том числе технической воды, с помощью запорно-регулирующей арматуры, при этом трубопроводы выполняют из упругоподатливого морозоустойчивого материала, а стенки внутренней части трубопроводов покрывают бионейтральным материалом с низким коэффициентом трения.

При этом трубопроводы, подающие воду потребителям, выполняют из прессованного полиэтилена, армированного сетчатой капроновой трубой.

А стенки внутренней части трубопроводов, транспортирующих воду, покрывают фуллеренофторопластом.

Изобретение по его указанной совокупности существенных признаков исследовано на соответствие критериям изобретения, в том числе на уровень решенной технической задачи. При этом во внимание были приняты источники информации в данной и родственных областях человеческой деятельности. Так в источниках /3/, /4/, /5/ выявлены отдельные признаки, порознь используемые в различных технических процессах, как: соединение в систему отдельных ниток сточной жидкости; проходка нескольких водозаборных скважин; подача воды и регулирование подачи ее потребителям с помощью запорно-регулирующей арматуры.

При некоторой формальной схожести отдельных технических признаков известных решений и признаков изобретения, выполнив детальный предметный анализ между этими признаками, можно определенно и однозначно определить существенность отличий признаков данного изобретения от выявленных известных признаков. Действительно, в известных признаках нет никаких указаний на использование их в комплексной системе водоснабжения потребителей типа системы по данному изобретению, а при искусственном соединении известных признаков они не проявляют тех же свойств, как данное изобретение, и не способны достичь того же технического результата, как в данном изобретении, что указывает на соответствие разработанного способа критериям изобретения как оригинального научно-инженерного решения способа водоснабжения потребителей.

Описываемый способ водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах осуществляют следующим образом. На определенной территории осуществляют работы, включающие поиск и разведку водоносных горизонтов. Эти операции выполняют в установленные максимальные и минимальные значения фаз лунно-солнечных приливов, т.е. в период максимальной фазы лунно-солнечного прилива и в период минимальной фазы лунно-солнечного прилива. Именно в эти указанные периоды получают максимально достоверные сигналы от исследуемых водоносных горизонтов о наличии (или отсутствии) водосодержания и определяют водные запасы исследуемого горизонта. Контуры запасов воды в водоносном горизонте также определяют в указанные периоды значений фаз лунно-солнечного прилива. Для исключения миграции воды из выявленного контура и гарантии потребления подсчитанного запаса воды ведут фиксирование контура водных запасов. Для этого в минимальные значения фазы лунно-солнечного прилива по периметру контролируемого водного запаса в водоносный горизонт подают полиэлектролитный гидрогель, обладающий коэффициентом набухания не менее 2·10⁴.

Когда указанными операциями контур и запасы воды в пласте взяты под контроль в оконтуренном участке, проходят сеть водозаборных скважин, выполняя эту работу преимущественно с помощью реактивных буровых аппаратов (конструкции А. И. Плугина), которыми проходят скважины за счет разрушения грунта энергией сжатого рабочего агента, истекающего под давлением из рабочего органа этого бурового аппарата; при этом конструкция и принцип работы реактивных буровых аппаратов (А.И. Плугина) позволяют проходить одновременно до десяти и более скважин в водоносный горизонт, что значительно сокращает время образования сети водозаборных скважин. Устья всех водозаборных скважин соединяют между собой в единую замкнутую водораспределительную систему, при этом единую магистраль водовода и трубопровод системы разбивают на отдельные участки так, что водозабор (начало участка трубопровода) каждого отдельного участка находится выше отверстия слива воды; и это превышение уровня выбирают из расчета подачи воды по трубопроводу самотеком - методом сифона; а регулирование подачи воды потребителям ведут с помощью запорно-регулирующей арматуры или непосредственно из резервуара слива воды между участками.

Воду подают потребителям для всех традиционных нужд: в качестве питьевой, поильной, поливочной и технической, при этом поливочную воду предпочтительно подавать по фитилям непосредственно к корневой системе культивируемых растений.

Учитывая, что трубопровод может проходить в зонах замерзания воды, под насыпями, скотопрогонами и т.п. преградами, его целесообразно выполнить из упругоподатливого морозоустойчивого материала, предпочтительно прессованного полиэтилена, армированного сетчатой капроновой трубой, а внутренние стенки такого трубопровода целесообразно покрыть бионейтральным материалом, имеющим низкий коэффициент трения, предпочтительно фуллеренофторопластом, что придает трубопроводу высокие гидродинамические и гигиенические качества в условиях маловодных и аридных зон.

Одним из наиболее значительных по эффективности процессом в данном способе является разведка водоносного горизонта и определение запасов воды. Этот процесс, как указано, ведут в установленные значения фаз лунно-солнечных приливов и за счет приема от исследуемого горизонта акустических, электромагнитных и тепловых сигналов, при этом получая или максимальные величины сигналов, или минимальные величины сигналов, совпадающие во времени приема, достоверно и точно фиксируют на карте участка расположение водоносного горизонта, определяют его контуры и подсчитывают запасы воды. После этого можно провести разведочное бурение на воду и, окончательно выбрать точки, где наиболее выгодно вести бурение эксплуатационных водозаборных скважин, используя для этого, как указано выше, реактивные буровые аппараты как более мобильные и эффективные технические средства для такого процесса, позволяющие существенно упростить процесс добычи воды и подачи ее потребителям по магистральному трубопроводу и по его локальным участкам.

Таким образом, разработанный способ водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах обладает отдельными оригинальными операциями и оригинальным, связанным в единое целое процессом поиска, разведки и добычи воды из водоносного горизонта, что позволяет повысить надежность системы водоснабжения, улучшить качество подаваемой воды и повысить в конечном счете техническую культуру системы водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах: степях, полупустынях, пустынях.

Источники информации 1. Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод., М., 1971.

2. DE, 3217560, E 03 B 3/00, 3/30; 24.11.1983 (прототип).

3. Федоров Н.Ф., Шифрин С.М. Очистка сточных жидкостей, Л., Стройиздат, 1975.

4. Руководство по гигиене водоснабжения, под ред. проф. Черкинского С.Н. , М., Медицина, 1975.

5. SU, 1535606, C 02 F 1/08, 1988.

6. SU, 4029577, B 01 D 51/08, 1982.

Формула изобретения

1. Способ водоснабжения потребителей в маловодных и аридных зонах, включающий поиск, разведку и подсчет запасов воды, добычу и подачу ее потребителям, отличающийся тем, что поиск, разведку и подсчет запасов воды ведут при максимальных и минимальных значениях фаз лунно-солнечных приливов, после разведки водоносного пласта производят фиксирование контуров водных запасов в минимальные значения фазы лунно-солнечного прилива путем подачи по периметру контролируемого водного запаса полиэлектролитного гидрогеля с коэффициентом набухания не менее 2 х 10⁴, в оконтуренном участке проходят сеть скважин с помощью реактивных буровых аппаратов за счет разрушения грунтов энергией сжатого рабочего агента, устья скважин соединяют в единую замкнутую водораспределительную систему, причем трубопровод системы разбивают на отдельные участки так, что начало водозабора каждого участка находится выше уровня сливного отверстия на величину, обеспечивающую подачу воды самотеком - методом сифона, и регулируют водоподачу потребителям питьевой воды, поильной воды и поливочной воды, в том числе технической воды, с помощью запорно-регулирующей арматуры, при этом трубопроводы выполняют из упругоподатливого морозоустойчивого материала, а стенки внутренней части трубопроводов покрывают бионейтральным материалом с низким коэффициентом трения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что трубопроводы выполняют из прессованного полиэтилена, армированного сетчатой капроновой трубой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стенки внутренней части трубопроводов покрывают фуллеренофторопластом.