Искусственное пополнение эксплуатационных запасов подземных вод
Искусственное пополнение эксплуатационных запасов подземных вод
Вынужденная мера, если эксплуатационный водоотбор не обеспечивается естественными источниками формирования ЭЗ, т.е. в процессе эксплуатации происходит перепонижение уровней в водозаборных скважинах. Возможны два выхода:
1) расширить действующий водозабор на флангах - однако, это далеко не всегда можно сделать (дорогая земля, сложность организации зоны санитарной охраны, взаимодействие с соседними водозаборами и т.п.);
2) применить искусственное пополнение запасов (ИПЗ).
Однако, ИПЗ может применяться и на вполне "благополучных" водозаборах с целью повышения их производительности для покрытия возрастающей потребности.
В тех или иных формах ИПЗ применяется еще с середины XIX века. В России ИПЗ применяется с конца XIX века (водозаборы г.г. Арзамаса, Винницы, Симферополя). В настоящее время во многих странах с дефицитом подземных вод с помощью систем ИПЗ обеспечивается до 25-50% общего хозяйственно-питьевого водопотребления (США - 30%, ФРГ, Нидерланды, Швеция..).
Специфические проблемы при осуществлении ИПЗ:
- техника сооружения и технология эксплуатации специальных устройств для пополнения,
- источник и качество "сырой" воды.
Наиболее сложным всегда является вопрос об источнике "сырой" воды. Основные требования к нему: достаточное количество и удовлетворительное качество - существуют нормативные требования к качеству воды, подаваемой на пополнение. Из физических показателей наиболее важный - мутность. Химические ограничения могут быть разнообразными в зависимости от состава пород зоны аэрации и водовмещающей толщи, состава пластовой воды, климатических особенностей. ИПЗ сопровождается рядом физических, физико-химических и биологических процессов - механическое осаждение взвешенных частиц, физическая и химическая сорбция, ионный обмен, коагуляция, микробиологические процессы и др.
Обычно для ИПЗ используют поверхностные воды, реже дренажные воды, очищенные стоки, воды смежных горизонтов.
Методы предварительной водоподготовки:
отстаивание (снижение мутности)
предварительные фильтры (часто в комплексе с коагулянтами)
микрофильтрация (задержка механической взвеси, планктона)
аэрация (насыщение кислородом с уничтожением анаэробных бактерий и разложением органических соединений)
хлорирование (обеззараживание и окисление органических соединений).
Балансово-гидродинамические особенности ИПЗ
Искусственно подаваемое в водоносный горизонт количество воды может входить в балансовую структуру ЭЗ как искусственные запасы или как искусственные ресурсы.
Создание искусственных запасов (применяется также термин "магазинирование") производится один или несколько раз в году путем единовременного затопления больших площадей вблизи водозаборного сооружения (естественные понижения, специально обвалованные участки пойм, террас..); обычно предварительно производится зачистка слабопроницаемого почвенно-растительного слоя. Полное насыщение пород в зоне аэрации над депрессионной воронкой (рис.6.7) происходит достаточно быстро:
При коэффициенте фильтрации пород в зоне аэрации K = 1 м/сут (глинистый песок), недостатке насыщения = 0.1, z ≈ 10 м, ≈ 0.5 - 1 м для полного насыщения зоны аэрации потребуется менее 1 суток.
Этот механизм ИПЗ достаточно прост в осуществлении, но и эффективность его не очень высока. Балансовое уравнение водоотбора в таких условиях приобретает общий вид:
где - период времени между циклами магазинирования, - объем воды, поступивший в пласт (не всегда используется полностью за счет бокового растекания).
В подавляющем большинстве случаев источником "сырой" воды в этой схеме служат поверхностные воды ближайших водотоков в периоды половодья; реже - снеготалые воды.
Рис. 6.7. Пополнение эксплуатационных запасов за счет создания искусственных запасов (магазинирование) |
Вместе с этим смотрят:
25 Экзаменационных билетов по географии за 11 класс с ответами
32-я Стрелковая дивизия (результаты поисковой работы группы "Память" МИВлГУ)