карта сайтаКонтакты Главная рассылка новостей контакты Библиотека Рассылка новостей

 
Мониторинг подземных вод
  
Главная Статьи Батовский Г.П. К концепции питьевого водоснабжения при эксплуатации приканальных линз пресных грунтовых вод в аридной зоне.
  

ANSDIMAT

Карты и атласы



рассылка новостей от мнц Гидрогеоэкологии



вепсский лес
Институт Геоэкологии РАН
ANSDIMAT - обработка ОФР



Батовский Г.П. К концепции питьевого водоснабжения при эксплуатации приканальных линз пресных грунтовых вод в аридной зоне.

К концепции питьевого водоснабжения при эксплуатации приканальных линз пресных грунтовых вод в аридной зоне.

Автор: Батовский Геннадий Павлович, инженер-гидрогеолог.
Адрес для связи: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Статья предназначена для инженеров-гидрогеологов, занимающихся сельским водоснабжением.

В большей части орошаемых оазисов аридной зоны единственным источником питьевого водоснабжения являются приканальные линзы пресных грунтовых вод [1]. Издревле этим источником пользуются посредством бытовых колодцев [2].
До сих пор в некоторых орошаемых, притом густо заселённых оазисах, до миллиона человек, не решена проблема водоснабжения на инженерной основе.
В статье рассматривается концепция решения этой проблемы. Предлагается эксплуатацию приканальных линз пресных грунтовых вод осуществлять малодебитными скважинами, не нарушая водный баланс линзы. Инженерное решение задачи возможно экономически выгодным способом.

В оазисах аридной (засушливой) зоны, имеющих сорокавековую историю ирригаций, зимнее питьевое водоснабжение, когда вода в каналах отсутствует, всегда осуществлялось за счет эксплуатации приканальных линз пресных грунтовых вод. Этот зимний период достигает четырех месяцев в году – с 1 октября по 1 февраля.
Такой режим водообеспеченности связан с тем, что земли оазисов подвешены к крупным рекам, такие как Амударья, Сырдарья и др., сток которых формируется за счет сезонного питания от таяния снегов и ледников горных систем.
В линзах содержатся питьевые воды кондиционного состава с общей минерализацией до 1,0 г/л. Сами линзы приканальных пресных грунтовых вод окружены (и снизу, и в плане) солеными грунтовыми водами с содержанием солей от 4 г/л до 5 г/л и более [3].
Ирригация в оазисах осуществляется системой каналов четырёх порядков, проложенных в земляном русле:
I - магистральные, с расходом до 70 куб.м/с;
II – межхозяйственные (Q = 10-20 куб.м/с);
III – хозяйственные (Q= 5-10 куб.м/с);
IV–бригадные оросители (Q< 1 куб.м/с).
Ежегодно, в течение восьми месяцев работы каналов, за счет фильтрации из них, формируются приканальные линзы пресных грунтовых вод. В то же время, формирование происходит в условиях непрерывного испарения с уровней грунтовых вод (двухфакторная фильтрация).
Доказано [1], что формирование приканальной линзы до стационарного состояния происходит за 30 лет. В результате тщательных исследований [4] установлены фильтрационные потери каналов всех порядков с приведением их к среднегодовым за 12 месяцев. В расчете на один погонный километр канала фильтрационные потери достигают в среднем:
I - 45-50 л/c;
II – 10-15 л/c;
III- 5 – 10 л/c;
IV- около 5 л/с.
Перечисленные фильтрационные потери принято считать эксплуатационными запасами приканальных линз пресных грунтовых вод. Эти эксплуатационные запасы могут быть приняты, если месторождение (линза) пресных грунтовых вод разрабатывается экономически выгодным способом.

На примере Ташаузского (город Ташауз с 1999г. носит название Дашогуз) оазиса республики Туркменистан (самая северная зона хлопководства на планете) изучение эксплуатации приканальных линз начато Управлением геологии Туркменской ССР с 1958г. Исследования велись вдоль магистральных и межхозяйственных каналов для решения вопроса водоснабжения областного центра и райцентров за счет пресных подземных вод.
С 60-х до 80-х годов прошлого столетия проведены детальные гидрогеологические работы. Установлены мощности и ширина приканальных линз пресных грунтовых вод на каналах всех четырёх порядков.
На магистральных каналах мощность линзы достигает в осевой части 44-48 м, а ширина – 200-400 м. Соответственно на каналах IV порядка мощность линзы не превышает 10-12 м при ширине 40-60 м [3].
Наши предки в течение четырех тысячелетий широко использовали опресненные грунтовые воды путем устройства цепочки колодцев вдоль каналов, при небольших водоотборах из каждого колодца. На каналах IV порядка колодцы устраивались в зимний период зачастую прямо в руслах каналов, в осевой части линз. Такое питьевое водоснабжение позволяло растить здоровое поколение и поддерживать высокую рождаемость населения[2].
В современных условиях эксплуатация приканальных линз пресных грунтовых вод может осуществляться только на инженерной основе и не только в зимнее время, а круглогодично.
Расчетами установлено, а на отдельных участках - прямой многолетней эксплуатацией скважин, водоотбор должен быть ограничен! Дебит скважины на конкретной линзе не должен в течение 4-х месяцев отсутствия воды в канале вызывать подсос солёных вод снизу. Тогда отбираемая вода в течение всего этого периода сохраняет кондиционный состав. Эксплуатацией и расчетами доказано, что дебит одиночных скважин из линз на каналах I-го порядка не может превышать 2 л/с, а на линзах вдоль каналов IV порядка составляет всего 0,04-0,05 л/с [3].
В течение четырёхмесячного водоотбора под скважиной образуется «купол» соленых вод, который своей вершиной приближается к нижней точке фильтра скважины. С пуском воды по каналу, за восьмимесячный вегетационный период «купол» солёных вод полностью возвращается в исходное положение. Нижняя граница пресно-соленых грунтовых вод линзы восстанавливается.
При водоотборе скважинами из линз пресных грунтовых вод следует различать образование «купола» и «конуса» солёных вод под фильтром скважины. Образование «конусов» происходит при водоотборах выше расчётных значений. Скважина буквально «захлёбывается» солёной водой. Это уже показатель разрушения линзы.
В 1976-80гг на линзе канала I порядка (г.Ташауз) была предпринята попытка использовать подземный водозабор из линейного ряда скважин, расположенных вдоль канала.
Концепцией этого водозабора было:
• интенсивным водоотбором скважинами дебитом в 16 л/с каждая создать значительное понижение уровня грунтовых вод вдоль канала;
• на фоне этого понижения соответственно увеличить фильтрацию из канала и таким образом повысить питание линзы.
В результате через 40-50 суток эксплуатации такого водозабора потребителю пошла вода с минерализацией 4 г/л!
При проектировании водозабора водобалансовые расчеты оказались недостаточными. Положительным моментом предпринятой попытки является инструментальное доказательство неприемлемости водоотборов высокодебитными скважинами.

Многолетняя эксплуатация линз пресных грунтовых вод каналов I порядка на небольшом участке г.Ташауза малодебитными скважинами установила допустимый суммарный водоотбор в зимнее время. Сработка статических запасов линзы не должна превышать 20%. При таком режиме зимнего водоотбора гарантируется полная реставрация линзы в вегетационный период (8 месяцев) на фоне непрерывной работы водозабора.
Подводя итоги приведённого анализа и характеристики особенностей эксплуатации приканальных линз пресных грунтовых вод, устанавливается общая концепция питьевого водоснабжения в орошаемых областях аридной зоны.
Экономически целесообразной эксплуатацией пресных грунтовых вод, представленных приканальными линзами, является использование малодебитных скважин в виде линейного ряда, пробуренных вдоль канала. Расстояния между скважинами на линзах I порядка составляют 40 м, а для линз IV порядка может быть принято в 10 м.
В виду малого дебита скважин, понижение уровня грунтовых вод в самих скважинах при откачке не превышает 2-3 м в летнее время и не более 8 м в конце зимнего периода.
В таком режиме работы скважин возможно использование поверхностных насосов. Целесообразно вести откачку одним насосом из нескольких скважин, объединённых всасывающим коллектором (так называемый «куст скважин»). Для этих целей существуют самовсасывающие насосы с глубиной всасывания 8-8,5 м (высота вакуумирования). Промышленность много десятилетий выпускала иглофильтровую установку «ЛИУ-2» с самовсасывающим насосом производительностью до 36 куб.м/ч (10 л/с) и электродвигателем мощностью 5,5 кВт. Насос способен обслуживать пять скважин на линзах I порядка. Весь линейный водозабор должен состоять из необходимого количества кустов скважин. Такой подход позволяет поддерживать бесперебойную работу водозабора.
На линзах IV порядка достаточно использовать иглофильтры с длиной фильтра стандартного размера в 1 м. Установка иглофильтров производится обычным способом – внедрением в пласт на глубину семи метров с помощью гидроразмыва вдоль берега канала на участке, где возможно обустройство «Санитарной зоны строгого режима». Расстояние между фильтрами стандартное – 10 м. Они также объединяются общим всасывающим коллектором по 25-30 штук.
Обычно на каналах IV порядка находятся посёлки с населением 150-200 человек. С учетом водопотребления на одного человека 300 л/сутки понадобится водозабор производительностью 45-60 куб.м/сут. или 0,5-0,6 л/с. Тогда длина иглофильтрового ряда составит 1100-1200 м. Для обслуживания такого водозабора достаточно иметь 3-4 самовсасывающих насоса с электродвигателями небольшой мощности.
На каналах II и III порядков и соответствующих им линз пресных грунтовых вод подземные водозаборы также состоят из линейного ряда малодебитных скважин. Производительность этих скважин определяется расчётом применительно к конкретным гидрогеологическим условиям на выбранном участке.

В 80-х годах прошлого столетия, из-за несанкционированных сбросов дренажных вод в реку Амударья, качество речной воды ухудшилось. Необходим обязательный контроль состава питьевой воды в приканальных линзах грунтовых вод.
В орошаемых оазисах аридной зоны питьевое водоснабжение за счет эксплуатации приканальных линз на инженерную основу до сих пор не поставлено. Насколько известно, в том же Ташаузском оазисе построили опреснительную установку, качают солоноватую воду до 4 г/л из зоны пониженной минерализации, опресняют её и развозят населению автоцистернами.
Последнее обстоятельство предполагает возможность применения приведённой в настоящей статье методики для снабжения питьевой водой населённых пунктов со схожими характеристиками.

Литература.
1. Аверьянов С.Ф. Труды ВНИИГиМ. М., 1956.
2. Толстов С.П., А.С. Кесь, М. А. Итина, Т. А. Жданко. Низовья Амударьи, Сарыкамыш, Узбой (история формирования и заселения). М., АН СССР, 1960.
3. Батовский Г.П. Отчёт по гидрогеологической съемке масштаба 1:50 000 на территории Ташаузского оазиса, Туркменской ССР, 1960-67гг., Ашхабад, фонды УГТССР.
4. Купершенский В.Б., Г.П.Батовский. Исследование КПД оросительной системы Ташаузского оазиса. Ашхабад, фонды Туркменгипроводхоза, 1979.

{jcomments on}

Последние новости

Ученые выяснили, как образовались льды Антарктиды

26 ноября 2021
Объединив геологические и палеоклиматологические данные, ученые построили модель эволюции динамики океана. Результаты показали, что произошедший 34 миллиона лет назад тектонический сдвиг привел к серьезной реорганизации течений в Южном океане, что вызвало сильное похолодание в антарктическом регионе. Статья опубликована опубликованы в журнале Nature Communications.Последние сухопутные мосты, соединяющие Антарктиду с окружающими ее континентами,...

Под Панамой дует «мантийный ветер»

26 ноября 2021
Специалисты Океанографического института Вудс-Хоул (США) выявили в недрах Земли под Панамой аномальный геохимический состав. Научная работа по теме была представлена в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.Ученые анализируют газовые выбросы вулканического происхождения, чтобы иметь представление о масштабных процессах в самых глубоких недрах нашей планеты. Изучая вулканические газы в центральной Панаме, ученые выявили аномальный...

Минэкологии края завершило мониторинг водных объектов Норило-Пясинской водной системы

26 ноября 2021
Мероприятия на территории Норильска и Таймырского Долгано-Ненецкого муниципального района проводятся второй год в рамках утвержденной программы наблюдений. Документ был разработан по поручению Губернатора Красноярского края.В этом году специалисты министерства и краевого Центра мониторинга качества окружающей среды работали на территории Норильского промышленного района летне-осенний период. Они отслеживали текущую экологическую ситуацию и...

Контроль уровня воды предотвратит цветение водохранилищ

23 ноября 2021
  Гидробиологи из Китая создали математическую модель, которая поможет эффективно предотвращать цветение водоемов. В ее основе — нелинейная зависимость между размножением фитопланктона и уровнем воды, полученная по данным наблюдений в заливе Сянси водохранилища «Три ущелья». Работа опубликована в Science of The Total Environment.Из-за медленного течения в водохранилищах возникают условия, в которых охотно размножается фитопланктон — сообщество...

Химики повысили эффективность очистки сточных вод от тяжелых и цветных металлов

23 ноября 2021
Стоки многих производств содержат токсичную смесь различных цветных и тяжелых металлов, а также солей, затрудняющих процесс очистки воды. Ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева показали, что с введением специальных добавок эффективность метода электрофлотации возрастает настолько, что 99% ионов металлов можно удалить из воды примерно за 3-5 минут. А дополнительная ступень очистки позволяет получить чистую воду даже из отходов высшего класса опасности....

 

Все книжные новинки

Поиск главная контакты карта сайта