Способ подъёма подрусловых вод временных водотоков в горных районах зоны аридного климата
METHOD FOR RAISING UNDER-WATER BODIES OF TEMPORARY WATER COURSES IN MOUNTAIN AREAS OF ARID CLIMATE ZONE

Изобретение относится к области водоснабжения и добычи полезных ископаемых (подземной воды), а именно к подъему подрусловых вод временных водотоков в горных районах зоны аридного климата.
Известен «Способ возведения подруслового фильтрирующего водозабора комбинированной конструкции» RU 2518456 С2 [1], заключающийся в заборе воды на участках рек со сложными гидрологическими условиями. Способ заключается в устройстве фильтрирующего водоприемника, изготавливаемого из металлической решетки и, уложенных поверху водосборной галереи в два плотных ряда, фильтрирующих гибких тюфяков, которые выполняют из легких фашин, завернутых в геосетку, при этом первый ряд тюфяков укладывают вдоль продольной оси галереи, а второй ряд - в поперек галереи и по направлению руслового потока, а также с уклоном большим уклона русла реки.
Недостатком этого способа является ограниченная область применения, техническая неприспособленность для добычи воды, высокая стоимость, технологическое несовершенство, громоздкость.
Прототип заявляемого изобретения отсутствует.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в подъеме подрусловых вод временных водотоков от естественного уровня их залегания до пьезометрического уровня находящегося выше дневной поверхности.
Технический результат достигается использованием трубопровода состоящего из трех взаимосвязанных участков, где первый участок входа подземных вод в трубопровод выполняют в виде перфорированного трубопровода фиг. 3 поз. 8. Второй участок транзита подземных вод выполняют в виде герметичного трубопровода, погруженного в подрусловый водоносный слой параллельно поверхности воды этого слоя фиг. 3 поз. 9. Во втором участке создается напор воды равный превышению абсолютной отметки воды в точке сопряжения первого участка со вторым над абсолютными отметками воды в трубопроводе на втором участке. Третий участок разгрузки подземных вод выполняют в виде вертикального герметичного трубопровода, выходящего из водоносного слоя на высоту 1,2-1,5 м от поверхности земли с запорным краном фиг. 3 поз. 11.
С помощью герметизации потока на отрезке пьезометрической поверхности на уровне отметки области питания, в герметичной трубе создается напор, увеличивающийся по мере понижения герметичной трубы.
Сущность заявляемого способа состоит в подъеме подрусловых вод на отметку выше уровня земной поверхности, при этом обеспечивается бесперебойность его использования.
При отсутствии атмосферных осадков поверхностный водоток отсутствует.
Подрусловой поток временного водотока изменяет мощность в зависимости от режима выпадающих осадков. Подземная вода подруслового потока формируется за счет следующих источников:
1) Атмосферные осадки проникающие с поверхности земли в водоносный поток (инфильтрация);
2) Конденсация влаги из атмосферного воздуха в водоносный поток;
3) Приток (разгрузка) трещинных, трещино-грунтовых вод в водоносный поток.
Способ поясняется рисунком поперечного разреза эрозионно-тектонической долины временного водотока в горной местности, представленным на фиг. 1, где обозначены: 1 - дневная поверхность; 2 - делювиальные, склоновые разрушенные горные породы, (щебень, дресва, супеси, суглинки, гравий, песок); 3 - уровень поверхностных вод временного водотока. Русло временного водотока, существующее при выпадении атмосферных осадков; 4 - уровень подземных вод подруслового потока; 5 - дно временного водотока; 6 - делювиально-аллювиальные породы (полуокатные, окатные гальки, глыбы, валуны, щебень, дресва, гравий, песок). 7 - скальные горные породы. (магматические, осадочные сцементированные, метаморфические).
Горно-складчатые структуры в результате тектонических и эрозионных процессов расчленяются на более мелкие возвышенности, разделенные эрозионно-тектоническими долинами временных водотоков. По тальвегам этих долин формируется временные поверхностные и постоянные подземные водотоки, источниками водного питания которых являются атмосферные осадки выпадающие на площадях водосборных бассейнов, стекающие по поверхности склонов долин, внутрипочвенные воды в делювиальных породах склонов, формирующихся в результате инфильтрации атмосферных осадков и разгрузки трещинных вод подстилающих массивов скальных пород. Атмосферные осадки выпадают неравномерно и режим их выпадения предопределяет наличие или отсутствие поверхностного стока. На фиг. 1 показан уровень поверхностных вод временного водотока, положение которого изменяется в зависимости от продолжительности и интенсивности выпадающих атмосферных осадков. Продолжительность существования временного поверхностного водотока незначительна - в течении нескольких часов, первых суток после выпадения атмосферных осадков поверхностный водоток иссякает. Уровень воды в долине понижается и занимает положение уровня вод подруслового потока.
Подрусловой поток существует постоянно его питание обусловлено разгрузкой подземных вод скального массива и подземных вод деллювиального покрова.
На фиг. 2 представлен продольный разрез по руслу временного водотока, где обозначены: 3 - уровень поверхностных вод временного водотока. Русло временного водотока, существующее при выпадении атмосферных осадков; 4 - уровень подземных вод подруслового потока; 5 - дно временного водотока; 6 - делювиально-аллювиальные породы (полуокатные, окатные гальки, глыбы, валуны, щебень, дресва, гравий, песок); 7 - скальные горные породы, (магматические, осадочные сцементированные, метаморфические).
На фиг. 3 представлена схема способа подъема вод подруслового потока временного водотока, где обозначены: 4 - уровень подземных вод подруслового потока; 5 - дно временного водотока; 6 - делювиально-аллювиальные породы (полуокатанные, окатанные гальки, глыбы, валуны, щебень, дресва, гравий, песок); 7 - скальные горные породы, (магматические, осадочные сцементированные, метаморфические); 8 - перфорированная часть трубы участок - поступления грунтовых вод в трубу (зона питания); 9 - участок движения воды по герметичной трубе от зоны питания до зоны разгрузки - зона формирования напор; 10 - сформированная пьезометричекая поверхность; 11 - участок разгрузки - вертикальная герметичная труба с запорным краном.
Подъем подземных вод подруслового потока осуществляется посредством трубы ∅60-80 мм погруженной ниже уровня подземных вод параллельно поверхности грунтового потока. Труба разделена на три участка. Первый участок трубы перфорирован, является зоной питания. Скважность его находится в пределах 20-30%, что обеспечивает свободное поступление воды в трубу. Длина этого участка 2,5-3 м. Второй участок транзита подземных вод представлен герметичной трубой длиной 10-15 м, в пределах которого движется поток воды и создается напор на высоте точки сопряжения участка питания с участком транзита. Третий участок - участок разгрузки подземных вод представлен вертикальной герметичной трубой выступающей над поверхностью земли на 1,2-1,5 м. снабженный запорным краном. Подрусловая вода поступает в зоне питания в герметичную трубу, двигается вниз по уклону по зоне транзита при этом формирует напор под действием которого вода поднимается вверх в зоне разгрузки до уровня отметки зоны питания.
Полагаем, что заявленное техническое решение «Способ подъема подрусловых вод временных водотоков в горных районах зон аридного климата», обладает всеми критериями изобретения, так как совокупность заявленных ограничительных и отличительных признаков формулы изобретения не найдена при проведении патентного поиска для таких способов, и, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Наиболее эффективно предлагаемый способ подъема подрусловых вод временных водотоков в горных районах зон аридного климата может быть использован для добычи воды на территориях с засушливым климатом и труднодоступных районах обеспечения водой.
Совокупность признаков формулы изобретения предложенного способа неизвестна на данном уровне развития техники и не следует общеизвестным способам добычи воды из временных водотоков в горных районах зон аридного климата, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Реализация и внедрение предложенного «Способа подъема подрусловых вод временных водотоков в горных районах зон аридного климата» не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, что доказывает соответствие критерию «промышленная применимость».
Список литературы:
1. Патент на изобретение RU 2518456 С2 «Способ возведения подруслового фильтрирующего водозабора комбинированной конструкции».
2. Кислицын Л.В. К методике определения расхода потока подземных вод аллювиальных отложений горных рек. Геология. Материалы конференции посвященной 75-ти летию Томского политехнического института. Издательство Тоского университета, 1973 г.