|
24 1.3.2. Влияние термокольматационных процессов на работу водозаборов Опыт и наблюдения за эффективностью работы инфильтрационных водозаборов показывают, что их эксплуатация всегда сопровождается закупоркой (кольматацией) внутренних пустот руслового грунта взвешенными в воде частицами. Этот процесс неизбежно приводит к уменьшению производительности инфильтрационных сооружений. Неизученность механизма кольматации, трудность в более или менее четком предсказании направленности гидравлико-гидрологических процессов, протекающих в речном русле, вынуждают использовать натурные обследования работы водозаборов как основное средство комплексного изучения кольматации. Следует, прежде всего, отмстить данные А.И. Арцева о результатах многолетней работы инфильтрационных водозаборов на реках Южного Урала, Башкортостана и Татарстана. Он полагает, что при длительной работе водозаборов дебиты будут снижаться до тех пор, пока питание их будет осуществляться исключительно за счет грунтовых вод в водоносных горизонтах. В этом случае грунтовые воды, относящиеся к аллювиальным отложениям речных террас, могут представлять собой надежный источник водоснабжения. На основании своих наблюдений А.И. Арцев пришел к выводу, что мнение об интенсивном заиливании русел в зонах действия инфильтрационных водозаборов при их эксплуатации не всегда соответствует действительности. Снижение фактического дебита но сравнению с расчетным проявляется в первые же месяцы или в первый год эксплуатации водозабора, когда влияние кольматации не должно быть столь значительным. Происходит это тем раньше, чем меньше объем статических запасов грунтовых вод в зоне действия водозабора. Дебит сооружения, установившийся в течение первого года эксплуатации, остается затем в течении многих лет практически постоянным, хотя он должен был бы постепенно уменьшаться под влиянием кольматации при усилении ее во времени. А.И. Арцев, однако, считает, что кольматация, действительно, происходит, но размер и интенсивность се менее значительны, чем обычно принято считать. Несоответствие запроектированного дебита действительному связано не с заилением русла в связи с эксплуатацией водозаборов, а главным образом с давно сформировавшимися природными факторами, недостаточно полно выявленными при изысканиях и, следовательно, недоучтенными при проектировании, в том числе с уже существующей естественной закольматированностью русла реки. Создание подпорного горизонта воды в расчете на увеличение дебита инфильтрационных водозаборов не только не оправдывается, а наоборот приводит к уменьшению производительности сооружений за счет более интенсивной кольматации при застаивании воды, на что указывает также В.М. Григорьев [45]. Мнение А.И. Арцева о несущественном влиянии кольматации на производительность инфильтрационных водозаборов расходиться с |
ским расчетам, и к моделированию. Исключительное разнообразие естественных природных условий, крайне изменчивый в пространстве и во времени гидрологический режим рекводоисточников, невозможность заранее предусмотреть, в каком направлении он будет изменяться, все это обуславливает приближенность расчетов. Полностью избегать такой приближенности расчетов практически невозможно, так как подробное освещение естественной обстановки во многих случаях связано с необходимостью значительных затрат на изыскательские и гидрометрические работы. В этих условиях вполне справедливы приближенные прогнозы на основе схематизации природной обстановки и соответствующих аналитических решений. Вместе с тем следует подчеркнуть, что аналитические решения даже при неизбежной схематизации природной обстановки дают возможность в более полной мере выявить основные закономерности и относительную роль различных природных и эксплуатационных факторов, сопутствующих работе водозаборов. Они служат также и для разработки самой методики моделирования. 4.2. Термокольматационныепроцессыиихвлияние напроизводительностьводозаборныхсооружений Опыт и наблюдения за эффективностью работы инфильтрационных водозаборов показывают, что их эксплуатация всегда сопровождается закупоркой (кольматацией) внутренних пустот руслового грунта взвешенными в воде частицами. Этот процесс неизбежно приводит к уменьшению производительности инфильтрационных сооружений. Неизученность механизма кольматации, трудность в более или менее четком предсказании направленности гидравликогидрологических процессов, протекающих в речном русле, вынуждают использовать натурные обследования работы водозаборов как основное средство комплексного изучения кольматации. Следует, прежде всего, отметить данные Л. И. Арцева о результатах многолетней работы инфильтрационных водозаборов на реках Южного Урала, Башкортостана и Татарстана. Он полагает, что при длительной работе водозаборов дебиты будут снижаться до тех пор, пока питание их будет осуществляться исключительно за счет грунтовых вод в водоносных горизонтах. В этом случае грунтовые воды, относящиеся к аллювиальным отложениям речных террас, могут представлять собой надежный источник водоснабжения. На основании своих наблюдений А. И. Арцев пришел к выводу, что мнение об интенсивном заиливании русел в зонах действия инфильтрационных водозаборов при их эксплуатации не всегда соответствует действительности. Снижение фактического дебита по сравнению с расчетным проявляется в первые же месяцы или в первый год эксплуатации водозабора, когда влияние кольматации не должно быть столь значительным. Происходит это тем раньше, чем меньше объем статических запасов грунтовых вод в зоне действия водоза80 бора. Дебит сооружения, установившийся в течение первого года эксплуатации, остается затем в течение многих лет практически постоянным, хотя он должен был бы постепенно уменьшаться под влиянием кольматации при усилении ее во времени. Л. И. Арцев, однако, считает, что кольматация, действительно, происходит, но размер и интенсивность ее менее значительны, чем обычно принято считать. Несоответствие запроектированного дебита действительному связано не с заилением русла в связи с эксплуатацией водозаборов, а главным образов с давно сформировавшимися природными факторами, недостаточно полно выявленными при изысканиях и, следовательно, недоучтенными при проектировании, в том числе с уже существующей естественной закольматированностыо русла реки. Создание подпорного горизонта воды в расчете на увеличение дебита инфильтрационных водозаборов не только не оправдывается, а наоборот приводит к уменьшению производительности сооружений за счет более интенсивной кольматации при застаивании воды, на что указывает также В. М. Григорьев. Мнение А. И. Арцева о несущественном влиянии кольматации на производительность инфильтрационных водозаборов расходится с многочисленными данными натурных наблюдений целого ряда отечественных и зарубежных авторов. Так, А. Ф. Порядин сообщает, что на р. Томь в г. Новокузнецке (Кемеровская область) четыре инфильтрационных водозабора Кузнецкого металлургического комбината с расчетными дебитами в начале эксплуатации 44, 15, 12, 10 тыс. м3/сут из-за кольматации при усиленных режимах откачек воды из сборных колодцев снизили производительность соответственно до 12,6, 9,6 и 7 тыс. м3/сут (на 73, 60, 25 и 30 %). Эти водозаборы заложены в гравийногалечниковых грунтах с песчаным заполнителем, преобладание в весовом отношении приходится на фракции размером более 20 мм, мощность водоносных грунтов от 4,0 до 8,0 м, коэффициент фильтрации находится в пределах 150200 м/сут (2 водозабора производительностью 12 и 10 тыс. м3/сут шахтного типа, остальные с береговыми горизонтальными дренами; сооружения расположены от уреза меженного горизонта воды на расстоянии от 35 до 2110 м). Кольматация русла реки вызвала отрыв уровня грунтовых вод от уровня воды в реке; для меженного периода начальная отметка кривой депрессии у берега отошла от уреза воды на 0,9-1,5 м. Зарубежная практика работы инфильтрационных водозаборов также свидетельствует о сильном снижении производительности сооружений из-за кольматации. Так, в зоне работы одного из будапештских водозаборов на р. Дунай (Венгрия) кольматация русла реки привела к тому, что уровень грунтовых вод оказался на 2,74 м ниже, чем уровень воды в реке, и горизонтальная водосборная дрена сооружения стала получать питание только за счет берегового притока. Первоначальная производительность сооружения, равная 18,0 тыс. м3/сут, менее чем за четыре года снизилась до 5 тыс. м3/сут на 72 %} или в 3,6 раза Показательно, что водозабор использовался лишь для покрытия пиков водопо81 |