Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

IX. 4. ИСКУССТВЕННОЕ ВОСПОЛНЕНИЕ ЗАПАСОВ



ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Искусственное восполнение запасов подземных вод вклю­чает в себя комплекс мероприятий, направленных на увеличе­ние количества подземных вод ;в (водоносных пластах, трещин­ных зонах, а иногда и целых ГГС высоких порядков или их час­тей. В условиях криолитозоны восполнение запасов подземных вод в аллювиальных водоносных горизонтах, приуроченных к


«подрусловым и пойменным грунтово-фильтранионным таликам, а такж£ в подмерзлотных пластах и трещинО1ватых зонах АБ (АдАБ) проводилось в Верхояно-Колымской ГСО А. И. Кала-биным, Л. Т. Мотр,ич, В. Г. Гольдтманом и П. Н. Калмыковым. Целью этих работ было улучшение водоснабжения поселков и горнорудных предприятий.

Рис. 53. Схема расположения «вися­чих» перемычек для регулирования стока аллювиальных вод в таликах при их эксплуатации: / — грубооб-ломочный аллювий, 2 — скальные породы, 3 —• «висячие» перемычки и суглинки, 4 — каптажное соору­жение, стрелками показано направ-* ление движения подземных вод

Увеличение запасов аллювиальных вод грунтово-фильтра-ционных таликов возможно путем проведения ряда мероприя­тий, которые направлены на увеличение степени обводненности таликов в водно-критический период, а иногда <и на расшире­ние их размеров. В суровых климатических и мерзлотных ус­ловиях поверхностный сток в малых и средних реках зимой обычно полностью отсутствует и аллювиальные 'воды не получа­ют питания за счет поверхностных вод. Грунтовые воды в аллю­вии постепенно в течение водно-критического периода срабаты­ваются от вершин долин вниз по течению, аллювий дренирует­ся и в значительной мере сезонно промерзает (см. VIII. 4). Часть вод идет иа образование наледей, которые возникают в местах сужения аллювиального потока: на перекатах, где вы­ходят коренные породы, на участках дробления русла, где уменьшается сечение таликов и т. д. Учитывая эти особенности, А. И. Калабин (1960) реко­мендует для увеличения запа­сов аллювиальных вод грун-тово-фильтрационных таликов на участках их использования применять следующие спо­собы.

1. Устройство •несколь­
ких неглубоких (висячих) пе­
ремычек из суглинка, находя­
щихся выше водозаборов и
прорезающих верхнюю, обыч­
но наиболее водопроницае­
мую часть аллювиальных от­
ложений. Этим создается

«торможение»- стока этих вод (рис. 53). Количество перемычек, глубина их заложения, расстояние между ними могут быть различными и зависят от уклоиа долины, мощности талика, фильтрационных свойств аллювия и других условий. При этом предусматривается комплекс мероприятий, обеспечивающий уменьшение промерзания талика, а по возможности и его рас­ширение (снегозадержание и др.).

2. Искусственное увеличение или создание водоносных грун-
таво-фильтрационных таликов выше водозаборов при помощи
оттаивания ММП фильтрационно-дренажными, гидроигловыми
или другими способами, а также путем сброса горячих вод от
электростанций или других промышленных предприятий. Пос-



Н. Романовский



леднёе мероприятие хорошо предохраняет водозаборы от за­мерзания.

При наличии в днище долин мощных, грубообломочных аллювиальных отложений с высокими фильтрационными свой­ствами иногда экономически выгоднее и технически удобнее соз­давать искусственные подземные бассейны вместо плотин и во­дохранилищ. В районах добычи россыпного золота открытым способом и драгами днища долин рек на многие километры за­няты отвалами перемытых и переотложенных галечников. Эти отвалы, как правило, размещаются в пределах отработанных площадей месторождений на месте аллювиальных отложений. Через несколько лет после отработки отвалы промерзают.

Крупнообломочные техногенные отложения, слагающие от­валы, в силу хорошей промытости и высоких фильтрационных свойств представляют весьма благоприятную среду для созда­ния в них (искусственных водоносных таликов для целей водо­снабжения. Образование и многолетнее существование устой­чивых грунтово-фшштрационных таликов в отвалах можно обе­спечить за счет фильтрации в них летом теплой речной воды. При этом планировку рельефа отвалов и проходку каналов це­лесообразно совмещать с рекультивацией поверхности в агро-и лесомелиоративных целях. При ширине полосы спланирован­ных отвалов 100—200 м основное русло реки рекомендуется располагать в ее средней части, а дренирующие каналы, глу­биной до 3—4 м, размещать по обеим сторонам полосы на рас­стоянии 40—100 м от русла. Продольный уклон этих 'каналов должен быть меньше продольного уклона долины. Сток из них от­водится в русло реки (рис. 54). За счет того, что уклоны между




 


 


Рис. 54. Схема расположения русла (1) и дренажных каналов (2) при планировке крупнообло­мочных отвалов с целью их кон­вективного оттаивания. Стрелка­ми указано направление течения и фильтрации воды (по В. Г. Гольдтману и Л. Т. Мот-рич, 1978)


Рис. 55. Схема искусственного не­сквозного талика для магазиниро-вания подземных вод: / — водопри­емная скважина, 2 — водоотборная скважина, 3 — подошва СТС, 4 — граница ММП, 56 — максималь­ный (5) и минимальный (6) уровни воды (по В. Г. Гольдтману и Л. Т. Мотрич, 1978)


руслом и каналами в целом больше продольного уклона доли» ны, возникает фильтрационный поток грунтовых вод, направ­ленный от русла к каналам. Последние собирают воду и сбра-


сывают ее обратно в реку. Осенью эти каналы способствуют глубокому и сильному дренажу техногенных пород в слое их сезонного промерзакия, понижению их льдистости в мерзлом состоянии и сохранению открытой пористости, которая обеспе­чивает фильтрацию с момента появления воды в реке. Уклон и длина создаваемых фильтрационных потоков подбираются на основании приближенных теплофизических расчетов.

3. Создание техногенного несквозного талика со статиче­скими запасами воды, ежегодно 'срабатываемыми зимой и вос­полняемыми в теплое время года. Эксперимент по созданию та­кого талика в пеючано-гравийном аллювии надпойменной тер­расы р. Берелех описан В. Г. Гольдтманом и Л. Т. Мотрич (1978). Талик был создан гидроигловым способом на участке террасы с небольшим уклоном, что является важным условием, обеспечивающим небольшую разницу в положении уровня грун­товых ©од в нижней и верхней по долине частях талика. Зимой вода из талика отбирается при помощи скважины, находящей­ся в нижнем по долине его конце и (специально оборудованной для продолжительных зимних откачек. Ряд обсаженных перфо­рированными трубами скважин находится в верхней по долине части талика. Через эти скважины летом в талик закачивается вода. В первую же зиму мощность промерзшего слоя превысила глубину летнего оттаивания и над техногенным несквозным та­ликом начал формироваться слой ММП (рис. 55). Этот слой обеспечивал благоприятные условия санитарной охраны вод в талике в течение летнего периода, но одновременно с этим уменьшил объем талых (водовмещающих отложений. Для того чтобы размеры талика не сокращались за счет многолетнего промерзания, каждые 2—3 года необходимо проводить прогре­вание талика путем,фильтрации через него летом теплой воды, подающейся в скважины, используемые для его заполнения, и откачивания из водозаборной скважины. Описанный способ яв­ляется по своему существу приемом магазинироеания вод в ис* кусственной грунтовой емкости.

4. Устройство водонепроницаемых перемычек в аллювии
ниже каптажных сооружений. Такие перемычки, представля­
ющие собой пленочные завесы или глубокие траншеи, заполнен­
ные суглинками, рекомендуется А. И. Калабиным применять
при большой мощности водоносного талика (см. рис. 53). Сле­
дует подчеркнуть, что перемычки замедляют движение вод в та­
лике и способствуют его промерзанию. Кроме того, как ниже,
так и выше их происходит образование техногенных наледей.
Поэтому расстояние перемычек от каптажных сооружений дол­
жно выбираться в зависимости от конкретных мерзлотно-шдро-
геологических условий. В целом чем меньше уклон долины и
чем больше мощность водоносной части талика, тем больше
должно быть это расстояние.

5. Мероприятия по устранению причин образования нале-

14* - 219


дей, возникающих выше водозаборных сооружений в лолосе эк­сплуатируемого водоносного талика и истощающих его водные запасы в критический период. Мерами борьбы с наледями мо­гут быть спрямление русел водотоков, «создание единого русла, взрывы скалыных перекатов, утепление русел !и таликов и др.

Искусственное восполнение запасов артезианских и трещин­ных вод подмерзлотного стокацелесообразно производить в тех случаях, когда естественное восполнение в течение года меньше количества воды, отбираемого при эксплуатации. Это может иметь место чаще всего в ГГС, изолированных сплошными мерз­лыми толщами, подземные воды (которых обладают ослаблен­ным водообменом. Следствием последнего часто являются по­вышенная минерализация подмерзлотных вод и неблагоприят­ный химический состав.

Опыт искусственного восполнения запасов таких вод име­ется в Аркагалинском межгорном АдАБ. ММП в пределах этого бассейна и его горного обрамления имеют сплошное распрост­ранение, мощности порядка 150 м и температуры около —5, —6°. Грунтово-фильтрационные талики под реками несквозные, таким образом непосредственная связь поверхностных и грунто­вых аллювиальных вод сартезианскими подмерзлотными вода­ми отсутствует. Последние имели высокие напоры, минерали­зацию около'1 г/л и гидрокарбонатно-сульфатный натриевый состав. Напорные подмерзлотные воды, использовавшиеся для водоснабжения поселка и горнорудных предприятий, были вскрыты эксплуатационной скважиной ниже мерзлой толщи на глубине 190 м и обладали напором 210 м (Мотрич, Калмыков, 1966). Дебит скважины при самоизливе составлял первоначаль­но 16 л/с. Через 10 мес после вскрытия водоносного горизонта самоизлив прекратился. Произошло общее снижение уровней подземных вод АдАБ вследствие их истощения и ухудшение ка­чества вод, что выразилось в увеличении общей жесткости до 9 мг-экв/л.

Для восстановления (запасов подземных вод ib скважину ле­том начали нагнетать аллювиальные воды с общей минерализа­цией 0,2 г/л и жесткостью 2 мг-экв/л, шлученные из несквоз­ного подруслового талика. Их нагнетание в скважину произво­дилось ежегодно в течение ряда лет. При этом количество воды, закачиваемой летом и отбираемой зимой, было увеличено за этот период соответственно с 38 000 до 110 000 м3 и с 78 000 до 105 200 м3. После летнего нагнетания напор подмерзлотных вод резко возрастал и скважина работала в режиме самоизлива. По­степенно в течение осени напор уменьшался, дебит снижался и отбор воды начинали 'вести при помощи откачки. Воды, закачи­ваемые в скважину, имели температуры от 9° в июле до 2,5° в сентябре, т. е. более высокие, чем температуры контактиру­ющих подмерзлотных вод в естественных условиях. Вследствие нагнетания относительно теплых слабоминерализо'ванных вод


температура воды в подмерзлотном горизонте повысилась. В зо­не действия скважины началось многолетнее оттаивание мерз­лой толщи снизу, а гидрогеохимические условия изменялись iB сторону улучшения качества вод. Это выразилось ©■ уменьше­нии их общей минерализации, изменении состава с сульфатного на гидрокарбонатный и снижении жесткости (рис. 56).


~Z_—_^—_^coaoно ватые _подмвр з ко /пнь^ ~*J~~~

~~I^— ~— ~Z-"Z- воды — ^""""ir^Z^Ji^^Er-zi

Рис. 56. Схема распространения закачиваемых вод в подмерзлот-ной трещиноватой зоне (по Л. Т. Мотрич)

В криогенных ГГС, достаточно изолированных, количество нагнетаемых (магазинируемых) вод и вод эксплуатируемых мо­жет быть примерно одинаковым. В структурах, имеющих связь с водами поверхностными или надмерзлотного стока, при ис­кусственном восполнении их запасов возможна как частичная потеря нагнетаемых вод за счет их ухода в стороны, за преде­лы площади водоотбора (Калабин, 1960), так и получение воды в существенно большем количестве, чем нагнетается летом. Во


втором случае дополнительное пополнение подмерзлотных водо­носных горизонтов происходит за счет вод, находящихся в раз­личных сквозных таликах и вовлекаемых в движение при нару­шении естественного режима в процессе эксплуатации (привле­каемые ресурсы).

Для оценки эффективности искусственного восполнения за­пасов подмерзлотных вод А. И. Калабин предложил пользовать­ся коэффициентом полезного использования объема закаченной воды:

где W — объем воды, нагнетаемой ,в аюдмерзлотный водоносный горизонт в летний период; W\ — объем той же воды, откачен­ной в период эксплуатации. При фильтрации закачиваемых вод за пределы площади водоотбора KnZl\ при наличии привлека­емых ресурсов /Сп>1. В изолированных криогенных ГГС /Сп~ 1. Планирование мероприятий по искусственному увеличению запасов подземных вод в условиях криолитозоны должно бази­роваться на детальных исследованиях мерзлотно-гидрогеологи-ческих условий и пропнозе их изменения под воздействием этих мероприятий (см. IX. 2).




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.