способ повышения дебита пресной воды в линзе, плавающей на соленых водах и сформированной под открытыми песками

Формула изобретения

1. Способ повышения дебита пресной воды в линзе, плавающей на соленых водах и сформированной под открытыми песками, отличающийся тем, что на разведанном участке с установлением границ линзы и дебита пресной воды на уровне соленых грунтовых вод создают в радиальных направлениях дренажную сеть в виде трубчатых дрен, в нижней точке схождения трубчатых дрен над их концами располагают бездонный водосборник в виде железобетонного кольца с крышкой, снабженной отверстием, в отверстии крышки железобетонного кольца размещают водозаборную трубу, нижний срез которой размещен в линзе на уровне соленых грунтовых вод, а ее верхний конец установлен выше уровня открытых песков и снабжен вентилем, на поверхности разведанного участка по его периферии создают замкнутую канаву треугольного профиля, а в радиальных направлениях - сборники естественных осадков в виде желобов, каждый из которых имеет уклон в сторону водозаборной трубы, естественные осадки перехватывают замкнутой канавой и желобами, осадки фильтруют песчаным слоем над дренажной сетью, воду естественных осадков трубчатыми дренами направляют в железобетонное кольцо водосборника, из водосборника пресную воду отбирают на хозяйственные нужды в объеме 60...80% от величины годовых осадков, растительность на открытых песках в зоне замкнутой канавы подавляют, а в случае поступления соленой воды в водозаборную трубу ее вентиль временно закрывают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что трубчатые дрены дренажной сети укладывают между желобами и дальше границы замкнутой канавы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дренажную сеть в виде трубчатых дрен и водосборник в виде железобетонного кольца с крышкой под слоем открытых песков укладывают в позднезимний период.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к способам водоснабжения в аридных зонах, в основном для сельскохозяйственных нужд.

Известна мелиоративная система для освоения такыров (тюрк. такыр - ровный, плоский), 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 спланирована и уплотнена с уклоном от осевой линии в сторону прилегающих щелей, при этом перпендикулярно щелям выполнены кротодрены (см. авторское свидетельство SU №1576049 А1, М. Кл.⁵ А01G 25/00. Мелиоративная система для освоения такыров. / Г.Г.Галифанов (СССР). - Заявка №4482484/30-15; заявлено 15.09.1988; опубл. 07.07.1990, бюл. №25. // Открытия. Изобретения. - 1990. - №25).

К недостаткам описанной мелиоративной системы, несмотря на схожесть решаемой задачи - сбор естественных осадков и направление их в нижележащие горизонты, относятся поверхностное распределение осадков и их утилизация солеустойчивыми растениями (солеросами).

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является 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 дневной поверхности до забоя лучевой скважины предыдущего шахтного колодца с последующим бурением из него лучевых скважин (авторское свидетельство SU №1390318 А1, 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 водосбора, принятого в качестве наиближайшего аналога, относится то, что разноглубинными шахтными колодцами, применительно к решаемой нами задаче - повышение пресной воды в линзе, плавающей на соленых грунтовых водах, невозможна круглогодичная подача пресной воды, т.к. в самом глубоком колодце в первую очередь поступает соленая вода, не пригодная для употребления. Описанный водосбор не обеспечивает пополнение пресной воды из выпавших естественных осадков и не обеспечивает повышение дебита пресной воды в линзе, расположенной на уровне грунтовых соленых вод.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение дебита пресной воды в линзе, плавающей на соленых грунтовых водах.

Технический результат - круглогодичное поступление пресной воды из водозаборной трубы, смонтированной над линзой пресной воды.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе повышения дебита пресной воды в линзе, плавающей на соленых водах и сформированной под открытыми песками, согласно изобретению, на разведанном участке с установлением границ линзы и дебита пресной воды на уровне соленых грунтовых вод создают в радиальных направлениях дренажную сеть в виде трубчатых дрен, в нижней точке схождения трубчатых дрен над их концами располагают бездонный водосборник в виде железобетонного кольца с крышкой, снабженной отверстием, в отверстии крышки железобетонного кольца размещают водозаборную трубу, нижний конец которой размещен в линзе на уровне соленых грунтовых вод, а ее верхний конец установлен выше уровня открытых песков и снабжен вентилем, на поверхности разведанного участка по его периферии создают замкнутую канаву треугольного профиля, а в радиальных направлениях - сборники естественных осадков в виде желобов, каждый из которых имеет уклон в сторону водозаборной трубы, естественные осадки перехватывают замкнутой канавой и желобами, осадки фильтруют песчаным слоем над дренажной сетью, воду естественных осадков трубчатыми дренами направляют в железобетонное кольцо водосборника, из водосборника пресную воду отбирают на хозяйственные нужды в объеме 60...80% от величины годовых осадков, растительность на открытых песках в зоне замкнутой канавы подавляют, а в случае поступления соленой воды в водозаборную трубу ее вентиль временно закрывают; трубчатые дрены дренажной сети укладывают между желобами и дальше границы замкнутой канавы; дренажную сеть в виде трубчатых дрен и водосборник в виде железобетонного кольца с крышкой под слоем открытых песков укладывают в позднезимний период.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображены кольцевая канава треугольного профиля, сборники естественных осадков в виде желобов, дренажная сеть в виде радиально уложенных трубчатых дрен, уложенных под слоем песка выше уровня грунтовых зональных труб, и водозаборная труба, вид в плане.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, вертикальный разрез кольцевой канавы и радиально смонтированных желобов с уклонами в сторону водозаборной трубы с вентилем над поверхностью открытых песков, линзы с пресной водой над поверхностью соленых грунтовых вод, бездонного водосборника и трубчатых дрен.

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

В аридной зоне Прикаспийской низменности местное население и в чабанских точках получают пресную воду с минерализацией не более 2 г/л из колодцев, которые располагаются среди открытых барханных песков. Наличие пресной воды на песках обусловлено инфильтрацией естественных осадков и формированием линзы пресной воды над солеными грунтовыми водами. В аридной зоне на песках процесс аккумуляции воды осуществляется тогда, когда на участке отсутствует растительность и нет поверхностного стока. В этом случае большая часть осадков фильтруется через зону аэрации и накапливается в грунтовых водах в виде пресной линзы. Остальная часть годовых осадков расходуется на физическое испарение. Роль водоупора выполняют зональные минерализованные грунтовые воды. Поступающая пресная вода, как имеющая меньшую плотность, размещается над слоем соленой грунтовой воды в виде линзы и не смешивается с ней. Минерализация пресной воды составляет 1-2 г/л, а в зональных грунтовых водах достигает до 50 г/л и выше. Верхняя поверхность линзы с пресной водой возвышается над уровнем зональных соленых вод на 0,5-1,5 м. Площадь линзы зависит от площади открытых песков. Мощность пресной воды в линзе меняется от нескольких сантиметров до десятков метров. В Прикаспийской низменности линзы с пресной водой от поверхности открытых песков располагаются на глубине 2-4 м.

Годовой объем воды, который поступает на формирование линзы на открытых песках, зависит от качества годовых естественных осадков. На песках Северного Прикаспия фильтруется до 150 мм осадков при общей сумме осадков до 250 мм.

Способ повышения дебита пресной воды в линзе 1, плавающей на соленой воде 2, предусматривает разведку бурением скважин для установления границ линзы 1 и ее мощности, объема линзы 1 с пресной водой.

Линза 1 с пресной водой в силу разности степеней минерализации и плотности соленой и пресной вод размещена на 1-2 м выше уровня соленых грунтовых вод 2. Для увеличения водосбора пресной воды на разведанном участке на глубине 2-4 м от дневной поверхности 3 открытых песков 4 в радиальных направлениях создают дренажную сеть в виде трубчатых дрен 5. Трубчатые дрены 5 размещают выше зеркала соленых грунтовых вод 2. В нижней точке схождения трубчатых дрен 5 над их концами располагают бездонный водосборник пресной воды в виде железобетонного кольца 6 с крышкой 7. Крышка 7 снабжена отверстием 8. В отверстии 8 крышки 7 железобетонного кольца 6 размещают водозаборную трубу 9. Нижний срез 10 указанной трубы 9 размещают в линзе 1 пресной воды на уровне зеркала соленых грунтовых вод 2. Верхний конец 11 упомянутой трубы 9 установлен выше уровня дневной поверхности 3 открытых песков 4 и снабжен вентилем 12.

На поверхности 3 разведанного участка по его периферии создают замкнутую канаву 13 треугольного профиля. В радиальных направлениях от водозаборной трубы 9 выполнены сборники естественных осадков в виде желобов 14. Каждый желоб 14 имеет уклон в сторону водозаборной трубы 9. Естественные осадки перехватывают замкнутой канавой 13 и желобами 14 сборника осадков. Осадки фильтруют песчаным слоем над дренажной сетью. Воду естественных осадков трубчатыми дренами 5 направляют в железобетонное кольцо бездонного водосборника. Пресную воду из водосборника отбирают с помощью водозаборной трубы 9 на хозяйственные нужды в объеме 60-80% от величины годовых осадков. Растительность на дневной поверхности 3 открытых песков в зоне замкнутой канавы 13 подавляют либо выпасом скота, сделав рядом водопой, либо прополками, либо скашиванием. В случае поступления соленой грунтовой воды 2 в водозаборную трубу 9 ее вентиль 12 временно закрывают. Трубчатые дрены 5 дренажной сети укладывают между желобами 14 и дальше границы замкнутой канавы 13. Этим увеличивают площадь водосбора. Дренажную сеть в виде трубчатых дрен 5 и бездонный водосборник в виде железобетонного кольца 6 с крышкой 7 под слоем открытых песков 4 укладывают в позднезимний период. Это продиктовано тем, что колебания уровня минерализованной соленой воды 2 в этот период года минимальны. Укладку трубчатых дрен 5 в большинстве случаев производят в узкую канаву, выполненную траншеекопателями или, при наличии мелиоративной техники, дреноукладчиком, например ЭТЦ-202 А или других моделей, для укладки пластмассового дренажа.

Кольцевую канаву 13 нарезают любым каналокапателем на глубину 0,3-0,6 м, например каналокапателем КЗУ-0,3. Вынутый песок из канавы 13 выполаживают, обеспечивая этим сток естественных осадков в канаву 13 со всей водосборной площади.

Аналогичным способом поступают при выполнении желобов 14. Желобы 14 при организации водопоя животных исключают перераспределение пресной воды на другие понижения.

Пример. По средним многолетним наблюдениям (данные государственных метеостанций) среднегодовое количество естественных осадков составляет 250-280 мм. При площади водосбора естественных осадков в 1 гектар с описанной дренажной сетью объем пресной воды в линзе составит 2500 м³ × 0,80 = более 2000 м³. 15-20% выпавших и учтенных осадков в виду их малости испаряются, лишь увлажняя верхний слой открытых песков. Этой пресной воды достаточно для круглогодичного поения до 1500 голов овец и 50 голов крупного рогатого скота и семьи до 10 человек в чабанской точке. Таким образом заявленный способ обеспечивает стабильное круглогодичное снабжение пресной водой.