СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОДОТОКОВ С ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ

Полезная модель относится к геоэкологии, в частности, к системам и устройствам для отвода и очистки вод от поверхностных и подземных водотоков загрязняющих веществ.
Из уровня техники известны водоочистные плотины, относящиеся к фильтрующим подпорным гидротехническим сооружениям, например, водоочистная плотина Л.И.Беленького, включающая основное тело и фильтрующий слой со стороны верхнего бьефа, в основном теле плотины расположена водонепроницаемая стенка с водосливным гребнем вдоль оси плотины, а тело плотины выполнено из крупнообломочного грунта, при этом водосливной гребень может иметь криволинейное или полигональное очертание в плане, может быть расположен на всем протяжении плотины и может быть расположен ниже верхней границы фильтрующего слоя. (А.с. СССР на изобретение №1392186, 4 МПК Е02В 7/06, опубл. 30.04.1988, бюл. №16).
Конструкция плотины позволяет производить очистку загрязненной воды поверхностных водотоков, однако не учитывает вид загрязнения и не предназначена для очистки от подземных вод ложкового (овражного) аллювия. Известно, что от источников загрязнения, расположенных на водосборных площадях, потоки загрязняющих веществ движутся не только по поверхностным водотокам, но и по несортированному овражному аллювию на глубинах от 4-6 до 8-12 м.
Наиболее близкой по назначению и совокупности существенных признаков, принятой за прототип, является предназначенная для очистки от подземных загрязнений установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа при локализации загрязненных флюидов, включающая водосборную трубу с расположенными на ее поверхности водоприемными отверстиями и укрепленными в них фильтрующими элементами, дренажную канаву, содержащую на ее крыльях две эксплуатационные скважины, оборудованные фильтром в интервале нескольких метров и обустроенные на всю мощность верхнего водоносного горизонта, шесть скважин меньшей глубины, расположенные вблизи каждой эксплуатационной скважины и обустроенные обсадными колоннами труб и специальными фильтрами, пять из которых засыпаны мелким щебнем, а шестая, оборудованная специальным фильтром, предназначена для наблюдений за уровнем грунтовых вод в процессе откачки. (Патент РФ на полезную модель №47914, 7 МПК Е02В 11/00, опубл. 10.09.2005, бюл. №25).
Установка обладает высокой водозахватной способностью на достаточно больших глубинах подземных водотоков, но при этом предназначена для использования при локализации загрязненных флюидов и не решает комплексную задачу очистки поверхностных и подземных водотоков от различных видов загрязнений.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей установки за счет обеспечения комплексной и универсальной очистки загрязненных поверхностных и подземных водотоков от различных видов загрязняющих веществ, преимущественно, на водосборах горнорудных районов.
Поставленную задачу решает предлагаемая система защиты водохозяйственных объектов от загрязнений водотоков с водосборной площади, включающая водосборную трубу с водоприемными отверстиями и фильтрующими элементами, дренажную канаву, содержащую на ее крыльях две эксплуатационные скважины, оборудованные фильтром в интервале нескольких метров и обустроенные на всю мощность верхнего водоносного горизонта, шесть скважин меньшей глубины, расположенные вблизи каждой эксплуатационной скважины и обустроенные обсадными колоннами труб и специальными фильтрами, пять из которых засыпаны мелким щебнем, а шестая, оборудованная специальным фильтром, предназначена для наблюдений за уровнем грунтовых вод в процессе откачки, дополнительно содержащая расположенную на поверхности водосборной площади напорную фильтрующую плотину, образующую верхний и нижний бьефы и включающую бетонное тело плотины и фильтрующий блок с наполнителем, состав которого зависит от вида загрязняющих веществ в поверхностных водотоках.
Техническим результатом, который достигается при использовании заявляемой системы, является повышение степени общей очистки поверхностных и подземных водотоков за счет дополнительного устройства напорной фильтрующей плотины, производящей очистку поверхностных водотоков от различных видов загрязнений с помощью фильтрующего блока со специальным наполнителем, состав которого зависит от вида загрязнения.
На фиг.1 приведен общий вид системы в разрезе, расположенной на поверхности водосборной площади и на всей мощности верхнего водоносного горизонта в разрезе. На фиг.2 - вид сверху части системы, предназначенной для очистки подземных водотоков. На фиг.3 - та же часть системы в разрезе.
Система состоит из бетонного тела плотины 1, возводимого на поверхности водосборной площади, образующего верхний 2 и нижний 3 бьефы. В бетонном теле плотины 1 предварительно устроен фильтрующий блок 4 с наполнителем 5. Состав наполнителя может быть различным и может содержать как природные материалы, например, активные в физико-химическом отношении породы, так и специально приготовленные составы, содержащие, например, достаточное количество пелитовых частиц наноразмеров и имеющие высокие адсорбционные свойства. В верхней части бетонное тело плотины 1 содержит лоток (канал) для аварийного сброса воды 6 в случае превышения уровня загрязненной воды в верхнем бьефе 2. В предназначенной для очистки подземных загрязнений части системы оборудуется дренажная канава 7, заполненная щебнем или ПГС с водосборной (дренажной) трубой 8 с перфорацией. На крыльях дренажной канавы 7 на всю мощность верхнего водоносного горизонта и весь уровень грунтовых вод (УГВ) пробурены две эксплуатационные скважины 9, снабженные погружными насосами (на чертеже не показаны). В непосредственной близости от каждой из эксплуатационных скважин 9 по окружности расположены пять скважин меньшей глубины 10 и шестая скважина - пьезометр 11, предназначенная для выполнения наблюдений за уровнем грунтовых вод в процессе откачки. Все скважины обустроены обсадными колоннами труб 12 и специальными фильтрами 13. В пяти скважинах засыпан мелкий щебень 14 с извлечением обсадных труб 12. В середине дренажной канавы 7 через водовмещающие образования ложкового аллювия 15 до подошвы водоносного пласта 16 установлена выводная труба 17 с погружным насосом (на чертеже не показан), в которую выходит водосборная труба 8.
Система работает следующим образом. Загрязненная вода с поверхности водосборных площадей поступает в верхний бьеф 2, образованный бетонным телом плотины 1, где она отстаивается и часть ее проникает в водовмещающие образования ложкового аллювия 14, а часть поступает в фильтрующий блок 4, где по мере прохождения через наполнитель 5 осуществляется ее фильтрация. Расчетное время фильтрации загрязненной жидкости обеспечивает необходимый уровень очистки и определяется экспериментально. Профильтровавшая часть воды поступает в нижний бьеф 3, после чего, малая часть также проникает в водовмещающие образования ложкового аллювия 14, а большая часть поступает в дренажную канаву 7 для дальнейшей очистки. В случае превышения уровня загрязненных вод в верхнем бьефе 2 отвод излишнего объема производится с помощью лотка для аварийного сброса воды 6. Одновременно осуществляется перехват и вертикальный дренаж потоков загрязненной воды из верхнего водоносного горизонта, которые проходят очистку, проходя через специальные фильтры 12 и мелкий щебень 13 скважин меньшей глубины 10, затем через фильтры поступают в эксплуатационные скважины 8, откуда производится откачка загрязненных вод погружными насосами. Замер уровня грунтовых вод при этом производится с помощью двух, оборудованных специальным фильтром скважин-пьезометров 11. Загрязненные воды поступившие в дренажную канаву 7 очищаются, проходя через щебень или ПГС и дополнительно проходят очистку поступая через отверстия перфорации, оборудованные фильтрами, в водосборную (дренажную) трубу 8. Из водосборной трубы 8 воды поступают в выводную трубу 16, откуда происходит откачка загрязненных вод погружным насосом.
Система позволяет осуществлять полномасштабный перехват потоков загрязняющих веществ как в поверхностных, так и в подземных водотоках с последующей локализацией компонентов загрязнителей.