Искусственное пополнение подземных вод (ИППВ): назначение, сущность метода ИППВ, источники, типы инфильтрационных сооружений, конструкции, условия применения

Поверхностные воды, проникнувшие в грунт, становятся грунтовыми. Дальнейшее движение вод по порам грунта обус­ловливает отличную очистку их от загрязнений и делает их пригодными для водоснабжения. Но не всегда производительность естественных водоносных пластов бывает достаточна для потребителя. Поэтому возникла мысль образовать новые водоносные пласты из водопроницаемых пород или обогатить ста­рые. Для этого поверхностные воды заставляют фильтровать в грунт и заполнять поры водопроницаемых пород.

Давно известен способ искусственной инфильтрации поверх­ностных вод в грунт посредством орошаемых лугов, воду к ко­торым подводят по открытому каналу самотеком и далее по системе более мелких каналов распределяют по всей орошаемой площади. Специальная дренажная система захватывает профильтровавшуюся в грунт воду, уже более или менее очищен­ную. При этом часть подводимой воды в грунте теряется и не используется захватными сооружениями. Для инфильтрации посредством орошаемых лугов необходима весьма значительная площадь, кроме того, орошаемые луга не могут нормально ра­ботать в районах с суровым климатом.

Более совершенный способ создания или увеличения под­земных водных ресурсов — устройство инфильтрационных бас­сейнов. Поверхностная вода подается в трапецеидальные от­крытые бассейны, вырытые в водопроницаемом грунте. На дно бассейнов насыпают дополнительный слой песка для предва­рительной очистки поверхностных вед и уменьшения заиления пор водоносного грунта. Из бассейна вода фильтрует через дно в водоносный пласт, откуда ее забирают вертикальные или горизонтальные водозаборы (рис. 1).

Используемые населением Турк­менской ССР так называемые такыры, по существу говоря, устройства для обогащения грунтовых вод за счет инфильтрации в водоносный пласт поверхностных вод.

Рис. 1. Схема искусственного пополнения подземных вод (ВНИИВодгео, 1978):

1 — открытый водоем (река, водохранилище, канал); 2 — водозабор из водоема; 3 — насосная станция I подьема; 4 — предварительное улучшение качества воды (при необходимости); 5 - —водозаборные скважины; 6 — инфильтрационные бассейны; 7 — сооруже­ния для улучшения качества воды; 8 — насосная станция II подъема; 9 — резервуар чистой воды; пунктирные линии — водоводы, подводящие сырую воду в бассейны.

Рис. 2. Схема такыра: 1 —бессточное блюдце с водонепроницаемым ложем; 2 — водоотводная канава; 3 — по­глощающий колодец; 4 — водозаборные колодцы; 5 — водонепроницаемый слой; S — во­доносный слой.

В такырах инфильтрация в грунт происходит не в течение всего года, а только весной, при на­личии поверхностного стока. Такыры — пониженные бессточные площадки-блюдца. Дно этих площадок покрыто естественным глинистым водонепроницаемым покровом. Весной блюдца за­полняются водой поверхностного стока. В начале лета вода вся испаряется, и блюдца остаются сухими. Воду посредством ка­нав, подводимых к наиболее пониженным точкам дна блюдца, отводят весной в поглощающие колодцы, устраиваемые на бе­регу блюдца (рис. 2).

Из колодца вода инфильтруется в грунт. В течение всего го­да берут воду из колодцев, расположенных в непосредственной близости от поглощающего колодца. Весной запасы подземных вод вновь пополняются.

В большинстве случаев под такырами залегают соленые грунтовые воды. Однако при инфильтрации пресных поверхностных вод в грунт над со­леными водами образуется линза пресных, которая в дальнейшем и используется для водоснабжения. Таким образом, в такырах используются запасы поверхностных вод, сохра­няемые в течение года в по­рах грунта.

Грунтовые воды могут обогащаться также за счет перевода части поверхност­ного стока в подземный.

Рис. 3. Схема устройств для обога­щения грунтовых вод за счет поверх­ностного стока: 1— мокрый овраг с горизонтальным водозабо­ром; 2 —плотина; 3 — пруд; 4 — лиманы; 5 — земляные валики; 6 — подземная диафрагма из глины; 7 — канава для питания лиманов из пруда.

Весьма интересный при­мер такого обогащения дает водоснабжение одного из городов, получавших воду из родников (рис. 3). Во­досборная дрена длиной 400 м и сечением 0,35×0,45 м захватывала воду в количестве, которое силь­но менялось в течение года (от 195 до 97,5 м³/сут). Для обогащения водоносного пласта был построен в верховье оврага пруд 3, который задерживает большую часть поверхностного стока. Кроме того, на правом, а затем и на левом берегах посредством системы земляных ва­ликов 5 высотой 0,4... 0,7 м были созданы лиманы 4, наполня­ющиеся весной. Эти лиманы служат инфильтрационными бас­сейнами, из которых вода, фильтруя в грунт, значительно обо­гащает водоносный пласт. В течение всего года делаются попуски воды из пруда по канаве 7 в нижние лиманы. Для регулирования подземного сто­ка в боковых отвершках оврага были вырыты траншеи и забиты мятой глиной — диафрагма 6. Эти глиняные диафрагмы — подземные плотины для задержания грунтового потока.

Подземная плотина может не доходить до водоупора. Толь­ко одно уменьшение живого сечения грунтового потока влечет за собой повышение уровня грунтовых вод перед плотиной и, следовательно, увеличение запасов последних. Но, конечно, водонепроницаемая диафрагма, доведенная до водоупора, дает большее увеличение ресурсов грунтовых вод.