Схемы инфильтрационных бассейнов систем искусственного восполнения запасов подземных вод:
а – без загрузки дна; б – с песчаной загрузкой дна; в – с гравийной загрузкой дна: 1 – трубчатый водовыпуск; 2 – крепление откосов бассейна; 3 – аэрационный каскад; 4 – песчаная загрузка; 5 – гравийная загрузка; 6 – распределительная труба; 7 – распределитель; 8– разбрызгивающие сопла.
Эксплуатируются инфильтрационные бассейны обычно в двух режимах с постоянной подачей воды в бассейн или с постоянным уровнем воды в бассейне.
При первом режиме в бассейн в течение всего рабочего периода подается постоянный расход воды. При этом уровень воды в бассейне постоянно медленно подымается вследствие уменьшения фильтрующей способности его днища, обусловленного образованием на поверхности дна бассейна (или загрузки) слоя илистой пленки и кольматажа грунта основания. К концу рабочего периода уровень воды достигает своего максимума.
При втором режиме в бассейн сразу же после его пуска в работу подают повышенные расходы воды, доводя уровень воды в бассейне до максимально возможного. В дальнейшем этот уровень поддерживается на протяжении всего рабочего периода. При этом с понижением фильтрационной способности бассейна расход подаваемой воды уменьшается. Работа инфильтрационных бассейнов в таком режиме целесообразна при мелкозернистых песках или супесях, слагающих его дно, а также в тех случаях, когда пуск бассейна совпадает с временем наступления отрицательных температур.
По истечении рабочего периода, фильтрационная способность бассейна снижается до такого уровня, при котором дальнейшая его эксплуатация становится нецелесообразной, подачу воды в бассейн прекращают. Бассейн опорожняется, то есть уровень воды в бассейне и расход из него падают практически до нуля. Далее бассейн чистят (восстанавливают его первоначальную фильтрующую способность). Совокупность этих периодов: рабочего, опорожнения и чистки – называется рабочим фильтроциклом, а общее их время – продолжительностью фильтроцикла.
4.3.3. Закрытые инфильтрационные сооружения
В качестве закрытых инфильтрационных сооружений, служащих для искусственного восполнения запасов подземных вод, используют вертикальные сооружения – скважины, шахтные колодцы, шурфы и горизонтальные закрытые сооружения – трубчатые дрены, галереи и штольни.
Климатических ограничений для искусственного восполнения запасов подземных вод способом внутригрунтовой инфильтрации с помощью закрытых сооружений практически нет. Они с успехом могут применяться для восполнения, увеличения или создания запасов подземных вод в водоносных пластах, непосредственно выходящих на поверхность, в тех же условиях, что и открытые инфильтрационные сооружения, а также в межпластовых горизонтах, для которых способы поверхностной инфильтрации неприемлемы.
Чаще всего применяют вертикальные закрытые инфильтрационные сооружения в виде трубчатых колодцев. Реже для этих целей устраивают шахтные колодцы и шурфы, и совсем редко – горизонтальные сооружения, что объясняется сложностью их устройства на значительных глубинах, а также отсутствием эффективных методов восстановления их производительности и несовершенством их конструкции.
Трубчатые колодцы-скважины в системах искусственного пополнения запасов подземных вод по назначению и условиям эксплуатации можно подразделить на три типа: поглощающие, дренажнопоглощающие и двойного назначения.
Поглощающие трубчатые колодцы подают воду непосредственно в эксплуатационный пласт и могут работать как в режиме самопоглощения при самотечной подаче воды, так и в режиме принудительной закачки. Сооружают их, как правило, большого диаметра с установкой фильтров из антикоррозионных материалов и устройством гравийной обсыпки (рис. а).
Дренажнопоглощающие трубчатые колодцы принимают воду верхнего водоносного горизонта и подают ее в нижний предназначенный для эксплуатации водоносный пласт. Эти колодцы оборудуются фильтрами на оба горизонта (рис. б). Для улучшения перетока воды из одного горизонта в другой гравийная обсыпка может устраиваться не только в местах установки фильтров, но и в пределах водонепроницаемой прослойки.
Колодцы двойного назначения работают как поглощающие и как водозаборные. Используют их обычно в системах водоснабжения требующих дублирования источников водоснабжения или при больших колебаниях подземных вод по сезонам года, например, в системах водоснабжения, использующих в качестве источника водоснабжения периодически работающие мелиоративные каналы. В летнее время вода для водоснабжения забирается из канала и в это же время колодцами двойного назначения восполняются запасы подземных вод, которые в зимнее время, на период опорожнения канала, используют как источники водоснабжения.
