|
25 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 на 12, 6, 9,6 и 7 тыс. м3/сут. (на 73, 60, 25 и 30 %). Эти водозаборы заложены в гравийно-галечниковых 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 150-200 м/сут два 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 так же 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, равна 18,0 тыс.м7сут., менее чем за четыре года снизилась до 5,0 тыс. м3/сут. на 72 % или в 3,6 раза. Показательно, что водозабор использовался лишь для покрытия пиков водопотребления и работал, поэтому периодически. Горизонтальные скважины трех лучевых водозаборов на р. Нижний Рейн (Германия), заложенные на расстоянии 200 м друг от друга в подрусловой части реки, уже по истечении 2,5 лет значительно уменьшили свою производительность из-за кольматации русловых отложений в радиусе 100 м водозаборов. Исследования показали, что закольматированный слой имеет толщину 10 см. Другой водозабор на этой же реке у г. Карлсруэ после трех лет эксплуатации также резко снизил производительность, причем снижение отметки инфильтрата в шахтном колодце при одних и тех же уровнях воды в реке достигло более 2,0 м. Лучевой водозабор на р. Зелье расчетным дебитом 3000 м3/ч через три года эксплуатации снизил производительность почти в пять раз и стал давать всего 600-800 м3/ч, да и то после длительной противоточной промывки водоносных дрен. В целом 32 % всех инфильтрационных водозаборов в Германии быстро обнаружили падение дсбитов из-за кольматации, а из весьма крупных водозаборов инфильтрационного типа надежно работает только один, отличающийся от других сравнительно малым дебитом (600 м3/ч). Результаты наблюдений за инфильтрационными водозаборами, построенными в Германии, позволили установить, «что грунт дна реки, лежащий под скважинами, постепенно так сильно забивается |
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 требления и работал поэтому периодически. Горизонтальные скважины трех лучевых водозаборов на р. Нижний Рейн (Германия), заложенные на расстоянии 200 м друг от друга в подрусловой части реки, уже по истечении 2,5 лет значительно уменьшили свою производительность из-за кольматации русловых отложений в радиусе 100 м водозаборов. Исследования показали, что закольматированный слой имеет толщину 10 см. Другой водозабор на этой же реке у г. Карлсруэ после трех лет эксплуатации также резко снизил производительность, причем снижение отметки инфильтрата в шахтном колодце при одних и тех же уровнях воды в реке достигло более 2,0 м. Лучевой водозабор на р. Зелье расчетным дебитом 3000 м3/ч через три года эксплуатации снизил производительность почти в пять раз и стал давать всего 600-800 м3/ч, да и то после длительной противоточной промывки водоносных дрен. В целом 32 % всех инфильтрационных водозаборов в Германии быстро обнаружили падение дебитов из-за кольматации, а из весьма крупных водозаборов инфильтрационного типа надежно работает только один, отличающийся от других сравнительно малым дебитом (600 м3/ч). Результаты наблюдений за инфильтрационными водозаборами, построенными в Германии, позволили установить, "что грунт дна реки, лежащий под скважинами, постепенно так сильно забивается влекомыми наносами и прочими мельчайшими взвесями, что имевший место в начале приток к скважинам исчезает. Поэтому при значительной загрязненности воды в реках и большом содержании в воде взвешенных наносов строительство инфильтрационных водозаборов должно быть тщательно обосновано" [13]. Большое внимание работе инфильтрационных водозаборов уделяют объединенные координационные совещания по вопросам проектирования, строительства, эксплуатации и исследований водозаборов и рек, водохранилищ и морей научно-исследовательскими организациями ВНИИ ВОДГЕО и ВНИИГ им. Б. 3. Веденеева. Так, в решениях Международного конгресса 2000 г. (г. Москва) отмечено, что "широко применяемые речные инфильтрационные водозаборы в результате кольматации резко снижают свой дебит". Совещание сочло необходимыми широкие исследования инфильтрационных водозаборов, на основании которых должны быть составлены нормативные указания об условиях эффективности их применения с учетом особенностей бассейнов рек отдельных географических районов, в том числе на Урале и в Сибири. Совещание 1966 г. (г. Тбилиси) отметило, что в связи с целым рядом положительных особенностей инфильтрационные водозаборы должны найти более широкое применение во многих районах РФ и особенно на севере страны, где реки характеризуются большой амплитудой колебаний горизонтов и суровым ледовым режимом. Чрезвычайная шугоносность рек этих районов и крайне тяжелые ледовые условия требуют обращать здесь особое внимание на инфильтрационные водозаборы и связанную с ними проблему возможность борьбы с кольматацией фильтрующей толщи. На этих совещаниях было определено, что основные усилия в области ис82 |