|
29 Рис. 1.3. Водозабор на р. Амуре в г. Хабаровске: а план; б -разрез; 1 скважины в русле реки на песчаной отмели, затопляемые во время высоких горизонтов и соединенные дюкерами с системой колодцев; 2 — мерные шурфы для наблюдения за уровнем депрессионной кривой при фильтрации в береговые колодцы (размеры в метрах) Расчетный высокий горизонт воды при этом определяется максимальной концентрации взвешенных наносов р. Для рек с опережением или опаздыванием пика твердого расхода С =р ()(() расход воды) расчетный горизонт может не совпадать с максимальным расходом. Кольматация руслового аллювия при этом усиливается. В данных условия изучение такого вида сооружений является весьма сложной и актуальной задачей. 1.3.5. Водный режим и типизация гидрографов стоков для прогнозирования эффективности водозаборов инфильтрационного типа Таким образом, главный критерий при оценке влияния водного режима рек водоисточников на стабильность дебитов инфильтрационных водозаборов характер совпадения пиков воды и мутности от взвешенных наносов в весеннелетние паводки. Наиболее наглядно такая синхронность выявляется построением известных в речной гидрологии петель связи 0г~0,(О) в осях «расходы воды твердые расходы» («концентрация мутность от взвешенных наносов»), которые |
Рис. 4.3. Водозабор на р. Амуре в г. Хабаровске: а план; б разрез; 1 скважины в русле реки на песчаной отмели, затопляемые во время высоких горизонтов и соединенные дюкерами с системой колодцев; 2 -мерные шурфы для наблюдения за уровнем депрессионной кривой при фильтрации в береговые колодцы (размеры в м) В период его эксплуатации с 1939 по 1969 гг. питание береговых скважин производилось за счет поверхностных вод. Доказательством этому служит факт, что в зимнее время, когда запасы грунтовых вод минимальны, работали только те скважины, которые расположены около глубоких понижений (ям) в русле реки. Скважины у пологих участков зимой или совсем не работали, не обеспечивая поступления инфильтрата, или давали расход не более 10-12% от летнего поступления. Известно, что в период речного половодья и паводков при подъеме уровней создаются условия для инфильтрации поверхностных вод в русловой аллювий, а спад уровней приводит к стеканию этих вод обратно в русло. Взаимосвязь поверхностных и подземных вод характеризуется двумя 86 противоположными процессами: грунтовым питанием поверхностных водотоков и потерями речного стока на питание подземных вод. Это явление, называемое регулированием, приводит к перераспределению руслового стока во времени, в определенной мере трансформируя гидрографы половодья и паводка в более плавные кривые. По некоторым данным, подземный (подрусловой) сток в среднем за год достигает 0,01-0,0$ % от руслового (поверхностного) стока. Масштабы и особенности такого регулирования, определяемые гидрогеологическим строением речной долины и водным режимом реки, накладывают отпечаток и на работу инфильтрационных водозаборов. Будем рассматривать наиболее распространенные безнапорные водоносные пласты, имеющие постоянную гидравлическую связь с рекой. Режим питания водозабора для таких условий определяется дренирующим питанием реки и закономерностями водообмена при береговом регулировании, зависящем от соотношения уровня воды в реке с уровнем подземных вод. Если водозабор расположен близко к реке и радиус депрессионной воронки Я больше расстояния от сооружения до уреза воды I при высоких паводочных горизонтах, взмученные поверхностные воды подсасываются в водозаборные колодцы. Расчетный высокий горизонт воды при этом определяется максимальной концентрацией взвешенных наносов р. Для рек с опережением или опаздыванием пика твердого расхода 0=р расход воды) расчетный горизонт может не совпадать с максимальным расходом. Кольматация руслового аллювия при этом усиливается. В данных условиях изучение такого вида сооружений является весьма сложной и актуальной задачей. 4.5. Гидравлическиережимыинфильтрационныхсооружений иихвлияниепаинтенсивностьтермокольматационныхпроцессов Радиус депрессии Я для установившихся инфильтрационных потоков обычно достаточно велик: так, для ориентировочных расчетов он принимается от 100-150 до 80-1000 м соответственно для мелкозернистых и крупнозернистых грунтов. Это подтверждается также численными подсчетами Я по различным формулам: В. Зихарда 3 3 0 0 И . П. Кусакина 575-5(КИ)1/2, В. С. Ильина 0,25 Н/1 для установившегося режима фильтрации; Победоносцева [3()фХ/<рп-(2Н-}10)]1П, И. Козени (121/тл[0ф^ ) для ^установившейся фильтрации (5 понижение уровня в колодце, м; ^ф приток к колодцу, м3/с; ф ~2/3т\ т пористость грунта, Н мощность водоносного слоя, м; И0 глубина воды в колодце, м; 3гидравлический уклон фильтрационного потока). Поэтому большинство обследованных инфильтрационных водозаборов в Сибири и на Дальнем Востоке, за единичными исключениями, являются близкорасположенными сооружениями, для которых характерно подсасывание по87 2-3 лет работы снизилась в среднем в три раза с 1200 до 400 м2/ч. из-за несоблюдения мер, предотвращающих кольматацию, к которым прежде всего следует отнести снижение дебитов прохождения мутных паводковых вод, насыщенных взвешенными наносами и плывущим планктоном. Натурные обследования ряда водозаборов, построенных на реках европейской территории Российской Федерации, Урала, Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока, показывают, что колебания дебитов сооружений, зависящие от кольматации руслового аллювия в зоне их действия, можно оценить на основе типизации водного режима рек по принципу синхронности жидкого () и твердого С стоков. Эта гидрологическая характеристика для рек, где построены инфильтрационные водозаборы, с точки зрения стабильности дебитов весьма важна. На реках, где мутность может быть исключительно высокой, а твердые расходы очень большими и где, казалось бы, эффективность инфильтрационных водозаборов должна быть незначительной, натурные данные говорят о стабильности их дебитов в устойчивости против кольматации. Объясняется это совпадением пиковых значений жидких и твердых расходов с большими горизонтальными и вертикальными скоростями течения, интенсивными русловыми переформированиями дна и берегов во время мутных паводковых вод с большими концентрациями взвешенных наносов. Наоборот, если максимум взвеси (твердого расхода) проходит не в пиковые моменты жидкого расхода воды, когда русловые деформации, восстанавливающие водопроницаемость заиленных русловых отложений у водозаборов, незначительны, происходят кольматация этих отложений взвешенными наносами и снижение производительности водозаборов вплоть до полного выхода из строя. 4,7. Водныйрежимитипизациягидрографовстоков дляпрогнозированияэффективностиводозаборов инфильтрационпоготипа Таким образом, главный критерий при оценке влияния водного режима рек-водоисточников на стабильность дебитов инфильтрационных водозаборов характер совпадения пиков воды и мутности от взвешенных наносов в весенне-летние паводки. Наиболее наглядно такая синхронность выявляется построением известных в речной гидрологии петель связи ()=()(С) в осях "расходы воды твердые расходы" ("концентрация мутность от взвешенных наносов"), которые имеют сходные очертания для различных типов совмещенных гидрографов воды и твердых расходов. Типизация совмещенных гидрографов выполнима на основе общих закономерностей внутригодового распределения речного стока. Известно, что все реки России по преобладающему виду питания и характерному очертанию гидрографов жидких расходов можно разделить на три группы: 95 |