Как сделать подземное водохранилище

Обновлено: 06.07.2024

Водохранилище — искусственный водоём, предназначенный для хранения воды и регулирования стока специальными сооружениями, создания напора. Образованны:

- либо водоподпорным сооружением на водотоке;

- либо использованием естественной или искусственной впадины на поверхности земли;

- либо обвалованием части территории. Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Резервное водохранилище — водохранилище, являющееся резервным источником водоснабжения в случае перебоя подачи воды из источника регулярного водоснабжения.

Резервуар для воды — закрытое сооружение для хранения воды.

Регулирующий резервуар для воды — резервуар для воды, служащий для регулирования неравномерности водопотребления в системе водоснабжения.

Напорный резервуар для воды — резервуар для воды, служащий для создания напора в водопроводной сети.

Водонапорная башня — напорный резервуар для воды на искусственной опорной конструкции.

Подземные водохранилища — в данном случае, это подземные гидротехнические сооружения для хранения и распределения расходной или запасов воды в черте города. Как правило, располагаются на возвышенностях, для обеспечения водонапора. Действующие водохранилища охраняемы, т.к. являются стратегическими объектами.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Голованов, Борис Евгеньевич

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ.

1.1. Назначение искусственного пополнения и регулирования запасов подземных вод.

1.2. История развития искусственного пополнения подземных вод.

1.3. Регулирование подземного стока за счет создания подземных водохранилищ.

1.4. Особенности создания подземных водохранилищ как метода управления водными ресурсами для обеспечения бесперебойного водоснабжения.

Глава 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГИДРОЕОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПОДЗЕМНЫХ ВОД.

2.1. Исследование природно-климатических особенностей регулирования запасов подземных вод в дальневосточном регионе.

2.2. Проблемы обеспечения бесперебойного хозяйственно-питьевого водоснабжения.

2.3. Технологии регулирования запасов подземных вод на водозаборах Приморского края.

2.4. Анализ эффективности применения мероприятий по регулированию запасов подземных вод для исключения чрезвычайных ситуаций.

Глава 3. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.

3.1. Регулирование интенсивности разгрузки подземных вод из водохранилища.

3.2. Технология активного управления режимом водохранилища с помощью воздушного барража.

3.3. Водохранилища с мерзлотным барражем.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПОДЗЕМНЫХ В ОД НА ПРИМЕРЕ ДУ ШКИНСКОГО

4.1. Обоснование основных задач экспериментальных исследований.

4.2. Результаты экспериментальных исследований.

4.3. Оценка закономерностей гидрогеологической ситуации на участке подземного водохранилища.

Глава 5. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ.;.

5.1. Методика определения безразмерных гидравлических сопротивлений для расчета водоотбора подземных вод из подземного водохранилища.

5.2. Обоснование гидрогеодинамической модели для прогноза уровенного режима подземных вод.

5.3. Оценка прогноза уровней подземных вод.

Ресурсы пресных подземных вод Беларуси: Методика исследований, закономерности формирования, оценка и прогноз 2004 год, доктор геолого-минералогических наук Курило, Казимир Адольфович

Теплофизические особенности и повышение эффективности водозаборов инфильтрационного типа в условиях Сибири и Крайнего Севера 2000 год, доктор технических наук Матюшенко, Анатолий Иванович

Влияние сезонной изменчивости поверхностного и подземного стока на формирование эксплуатационных запасов подземных вод приречных месторождений 2004 год, кандидат геолого-минералогических наук Маслов, Алексей Анатольевич

Влияние равнинных водохранилищ на напорные водоносные горизонты: На примере Краснодарского водохранилища 2001 год, кандидат геолого-минералогических наук Берлизов, Сергей Евгеньевич

Гидрогеодинамические исследования на участках береговых водозаборов вблизи водохранилища 2008 год, кандидат геолого-минералогических наук Ван Пин

Чрезвычайные ситуации, вызванные нехваткой воды в водозаборах, возникают ежегодно в Приморском крае и других регионах страны. Наиболее характерна эта ситуация для небольших поселений, источником водоснабжения которых являются подземные инфильтрационные водозаборы на малых реках с маломощным водоносным слоем.

Неравномерность распределения подземных вод, ограниченность запасов месторождений аллювиальных водоносных горизонтов, наиболее доступных для освоения, сезонная неравномерность их естественного восполнения под влиянием резкоизменяющихся условий взаимосвязи с поверхностными водотоками приводит к существенным осложнениям при организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения вплоть до возникновения чрезвычайных ситуаций. Такие природно-климатические условия допустимо считать сложными по условиям обеспечения надежного водоотбора и, как показывает практика эксплуатации аллювиальных водоносных горизонтов, в таких условиях наиболее часто возникают ситуации вынужденного прекращения отбора воды или существенного сокращения объемов водоподачи. Такие ситуации в работе систем хозяйственно-питьевого водоснабжения квалифицируются как чрезвычайные и требуют применения мероприятий уменьшающих или полностью исключающих снижение вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций. При этом важнейшим условием является и минимизация экологической нагрузки на речные долины как на природные объекты.

По условиям питания подземных вод речных долин критическим в работе водозаборов является зимний период, когда водообеспечение населения снижается более чем на 30%, а длительность перебоев с водоснабжением достигает 30 суток и более. Такие режимы в работе систем хозяйственно-питьевого водоснабжения (СХПВ) недопустимы. В соответствии со СНиП 2.04.02-84 для потребителей 1-ой категории надежности допускается снижение подачи воды не более 30% расчетных расходов в течение до 3-х суток; более продолжительные периоды снижения подачи воды или больший объем снижения расходов квалифицируются, на основании ГОСТ Р 22.6.01-95, как чрезвычайные, требующие применения мероприятий, исключающих их возникновение.

Для повышения надежности водоотбора и исключения чрезвычайных ситуаций, связанных со снижением величины водоотбора и вынужденным ограничением подачи воды в СХПВ, применяются мероприятия, позволяющие искусственно пополнять и регулировать запасы подземных вод эксплуатируемых аллювиальных водоносных горизонтов. Однако, на практике приемы пополнения подземных вод, в частности в Приморском крае, не всегда в достаточной степени обоснованы и часто не дают ожидаемого эффекта, особенно при эксплуатации относительно маломощных водоносных горизонтов (до 10м). Для организации бесперебойного водоснабжения осуществляют строительство нерегулируемых (постоянно действующих) подземных водохранилищ. Это достигается путём создания непроницаемого подземного барража (плотины) ниже существующего водозабора, перпендикулярно подземному потоку. Однако, в многоводные периоды года происходит переполнение подземных водохранилищ, приводящее к подтоплению и заболачиванию значительных территорий, а в маловодные периоды года - осушение, т.е. значительное снижение уровней подземных вод ниже водохранилища, что приводит к чрезвычайным ситуациям.

Наиболее актуальным, при эксплуатации аллювиальных водоносных горизонтов в сложных природно-климатических условиях, является разработка новых технологий активного регулирования гидрогеологического режима при строительстве подземных водохранилищ, позволяющих исключить возникновение чрезвычайных ситуаций и обеспечить устойчивое и бесперебойное хозяйственно-питьевое водоснабжение населенных пунктов.

Цель работы: разработка новых технологий строительства подземных водохранилищ для исключения чрезвычайных ситуаций и обеспечения устойчивого бесперебойного хозяйственно-питьевого водоснабжения в сложных природно-климатических условиях.

Для реализации указанной цели поставлены следующие задачи: - провести анализ особенностей регулирования подземного стока в мировой практике организации хозяйственно-питьевого водоснабжения и, в частности, на объектах Приморского края; обосновать новые подходы к повышению надежности и эффективности работы водозаборов подземных вод речных долин;

- исследовать закономерности изменения гидрогеологических условий при регулировании подземного стока и режимов восполнения водоносных горизонтов при строительстве и эксплуатации подземных водохранилищ;

- разработать новые технологии активного регулирования запасов подземных вод речных долин и способы управления гидрогеологическим режимом при строительстве подземных водохранилищ с учетом сложных природно-климатических условий региона для обеспечения бесперебойного хозяйственно-питьевого водоснабжения и предотвращения возникновения чрезвычайных ситуаций;

- разработать методику определения безразмерного гидравлического сопротивления для расчета понижения уровня подземных вод или производительности водозабора, расположенного в пласт-полуполосе с учетом характера формирования фильтрационного потока подземных вод под влиянием взаиморасположения водозабора относительно границ пласта;

- создать гидрогеодинамическую модель и провести математическое моделирование для прогнозирования гидрогеологических условий (подпора и спада уровней) на территории подземного водохранилища и оценки вероятности подтопления или возникновения чрезвычайных ситуаций;

Методы исследований включают анализ и обобщение теоретических и технических решений, общепринятые методики изучения гидрогеодинамических объектов, геофизические работы, в т.ч. мониторинг гидродинамических параметров на натурном объекте, полевые работы, математическое моделирование.

Научная новизна работы:

- разработана классификация чрезвычайных ситуаций в водоснабжении населенных пунктов из подземных источников, приуроченных к долинам малых рек;

- впервые разработаны научно-обоснованные принципы создания подземных водохранилищ с регулируемой проницаемостью барражей для исключения чрезвычайных ситуаций в водоснабжении населенных пунктах;

- впервые разработаны технологии устройства воздушных и мерзлотных барражей при строительстве временно действующих подземных водохранилищ для бесперебойного водоснабжения;

- разработана методика определения безразмерного гидравлического сопротивления для расчета производительности водозабора и (или) понижения уровня подземных вод для обоснования бесперебойной эксплуатации инфильтрационных водозаборов в экстремальных ситуациях.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Технологии активного регулирования гидрогеологического режима при строительстве и эксплуатации подземных водохранилищ, суть которых заключается в создании мерзлотных и воздушных барражей для обеспечения бесперебойного водоснабжения и исключения чрезвычайных ситуаций. Особенность этих технологий дает возможность изменять размеры барража для увеличения или уменьшения оттока подземных вод за пределы водохранилища с учетом обеспеченности требуемого водоотбора.

2. Принципы создания и расчета барражей с регулируемой проницаемостью при строительстве подземных водохранилищ, позволяющие исключить подтопление территории, а также предотвратить недопустимое снижение уровней подземных вод на участках ниже водохранилища. Расчет воздушного барража сводится к определению продолжительности и интенсивности подачи воздуха в воздухопоглощающие устройства, а мерзлотного - к определению размеров ореола промерзания вокруг теплообменника в зависимости от температуры вентилируемого воздуха.

3. Методика расчета безразмерных гидравлических сопротивлений для определения производительности инфильтрационных водозаборов или понижения уровня подземных вод в пласт-полуполосе. Такая схема характерна для подземных водохранилищ с барражем в поперечном створе водоносного пласта. Методика позволяет осуществить прогноз гидрогеологической обстановки на участке водохранилища в различных условиях его эксплуатации для исключения чрезвычайных ситуаций.

Публикации. Результаты исследований изложены в 14-ти научных работах, в т. ч. 1-й монографии и 2-х патентах РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 104 наименований и приложения. Работа изложена на 160 страницах, включает 17 таблиц, 35 рисунков.

По данным Копачевского, с начала года сохраняются притоки водных ресурсов в Крыму. Аянское водохранилище практически полное, за несколько недель в него поступило 2,6 миллиона литров воды, в Симферопольское – 4,6 миллионов.

"Теория о том, что у нас цикличны засушливые и водообильные периоды, сейчас подтверждается, по всей вероятности новая засуха будет не раньше, чем через семь лет. Однако, если 2022-2023 будут слишком богаты осадками – вододефицитные времена наступят уже в 2024, так как по статистике региона после переизбытка осадков наступает их дефицит", - рассказал Копачевский.

Специалист подчеркивает, что в любом случае сейчас наступил период максимального водопритока – с января по апрель. И уже сейчас нужно разрабатывать стратегию для сохранения избыточных вод, так как важно быть готовыми к следующему засушливому этапу цикла.

"Я считаю, что формировать запасы пресных вод нужно в самые водообильные периоды, когда есть переизбыток пресных вод. Лучше всего создавать подземные накопители, новые водохранилища или подводить коммуникации к существующим. Также очистка сточных вод намного дешевле и экологичнее, чем допустим, опреснение морской воды", - продолжил гидролог.

Копачевский добавил, что в Крыму существуют реестры водных и подземных объектов, но для их актуализации потребуются работа большого количества специалистов и постоянное отслеживание движения подземных водных ресурсов.

По данным ученого Ильи Николенко, водохранилища Крыма наполнены на 75% от максимального объема, что в пять раз превышает показатели прошлого декабря. А получаемых сейчас водных запасов хватит более чем на полтора года.

Для орошения дач и садов требуется много воды, но не всегда поблизости имеются естественные водоемы. Если взяться дружно всем вместе, то можно устроить общий пруд, соорудив плотину.

• - Глина;
• - Грунт;
• - Торф;
• - Дернина.

Сначала необходимо выбрать место под пруд. По карте или на местности определите, место, которое будет иметь большую емкость и большую площадь водосбора. Водосборная площадь - это территория, с которой стекают ливневые и талые воды, чем она больше, тем больше будет прибывать воды в пруд. Хорошо если большая емкость достигается глубиной при малом зеркале и малом размере плотины.

Дно и берега пруда должны состоять из водонепроницаемого или малопроницаемого для воды грунта - глины, суглинка. Берега не должны быть слишком пологими, так как образуется много мелких мест, которые зарастают травой - вода портится, пруд мелеет. Слишком крутые берега быстро размоются. Очень хорошо, если на дне пруда или выше его будут бить родники, которые пополнят водоем свежей водой.

Плотину начинайте делать в самом узком месте ручья, балки или оврага - так вам придется меньше вести земляных работ. Чтобы они не размывали плотину, в непосредственной близости от нее не должно быть родников.
Сначала в месте расположения плотины проройте ров и заполните его хорошо утрамбованной глиной - это замок плотины. Затем делается глиняная стенка, которая заглубляется в дно и стенки оврага - это экран плотины, а часть, заглубленная в дно, называется зубом.

Грунт для строительства плотины используйте суглинистый или супесчаный, с содержанием глины 30-40%. Определить пригодность грунта можно таким способом - возьмите стакан и наполните его грунтом до половины, хорошо размешайте, через 2-3 часа муть отстоится и песок осядет на дно. Измерьте слой песка и слой глины, если слой песка равен 30 мм, а слой глины 20 мм, то это значит, что в грунте приблизительно 40% глины.

Гребень плотины должен быть выше самого высокого предполагаемого уровня воды на один метр. Ширина плотины рассчитывается из того, будет она пешеходной или проезжей. Ширина пешеходной плотины высотой 4 метра будет примерно 3 метра. Крутизна откосов зависит от типа грунта - с большим содержанием глины они более крутые.
Плотину не стоит делать при морозе и дожде. Следите за попаданием в грунт корней деревьев, когда они сгниют, образуются отверстия, через которые будет уходить вода. Поверхность плотины укрепите дерниной с плотно сросшейся мелкой травой. Со стороны пруда вместо дернины лучше взять торф - он представляет собой прочную негниющую покрышку.

Дернину и торф пришивают к плотине ивовыми прутьями.

У дна плотины вырывается логовище для того, чтобы туда помещалась рыба при спуске воды.

Как запрудить ручей. Как своими руками сделать пруд в овраге

Многие дачники всячески стараются украсить свой участок, выкапывая пруды. Сделать это несложно, если знать технологию действий. Главное: не торопиться. В этой статье вы узнаете, как сделать пруд в саду без усилий, а также особенности обустройства дамбы.

Как выкопать пруд в овраге своими руками

Чтобы выкопать пруд в овраге своими руками, необходимо выбрать подходящее место. Выбирайте участки, которые находятся вдали от растений и деревьев. Опавшие листья и ветки не должны загрязнять водоём. Следует также выбирать такие места, которые хорошо освещаются солнцем. Однако на них не должны попадать прямые солнечные лучи.

Знаете ли вы? Самой высокой дамбой в мире считается дамба Диккенс, которая находится в Швейцарии. Её высота — 285 м.

Старайтесь располагать водоём в низине, чтобы после осадков и сходящего снега влага стекала в пруд, а не разливалась по всей территории участка. Довольно часто водоём копают рядом с логом, тогда он будет наполняться благодаря ручью.

Следует учитывать и другие особенности:

• оптимальная почва — суглинок;
• угол наклона к берегу — 45°;
• глубина не должна быть одинаковой: с северной стороны — глубже, а с южной — на 50 см мельче;
• оптимальное направление — по направлению ветра, чтобы вода насыщалась кислородом.

Планировка

В первую очередь, нужно провести планировку участка. Если сделать водоём глубоким, то он будет чересчур холодным. Выкапывание мелкого прудика приводит к тому, что он начинает цвести.

Советуем узнать об использовании тюльпанов и нарциссов в ландшафтном дизайне .

Опытные садоводы рекомендуют делать водоём шириной 2,5 м и глубиной 1,3 м. Чтобы облегчить процесс работы, можно воспользоваться специальной техникой.

Процесс работы

Технология работы заключается в следующем:

1. Выкопайте яму нужного размера.
2. Сделайте гидроизоляцию с использованием глины. Для этого покройте ею стенки пруда (должно быть 2–3 слоя, толщиной 15 см каждый).
3. Выложите несколько слоёв мелких камней и засыпьте их песком.
4. Через 2–3 дня, когда наполнение осядет, заливайте воду.

Как сделать пруд из ручья в овраге

Если вы решили запрудить ручей в овраге, то придерживайтесь следующей инструкции:

1. Выкопайте обводную канаву.
2. Пустите ручей по новому руслу, чтобы появилось место, позволяющее сделать отстойник и прудик.
3. Выкопайте яму глубиной 60 см.
4. В верхней части сделайте 2 небольших щита из осины.
5. Насыпьте песок и покройте его несколькими слоями полиэтиленовой плёнки.
6. Поверх бросьте ещё несколько вёдер песка.
7. По стенкам уложите бутовый камень.
8. Заложите перелив, который прикройте небольшой сеткой, чтобы он не засорялся листьями и мусором.
9. Пустите ручей по старому руслу, прикопав обводную яму.

Как оформить овраг под пруд

Чтобы оформить овраг под пруд, необходимо срезать все отвесные стенки. Лучше всего это делать до возведения насыпи, чтобы предотвратить попадание земли в воду.

Важно! Осиновые щиты необходимы для того, чтобы со временем земля не сползала обратно в водоём.

Настоящая насыпь должна быть немного выше, чем было установлено по плану. Оптимальная величина расхождения — 8%.

Как сделать дамбу

Лучше всего, во время выкапывания, сразу делать дамбу. Для этого можно использовать ручей или водосбор. Перегораживать водоём рекомендуется в самой узкой части.

Технология заключается в следующем:

1. Выкопайте ров и выложите дно жирной глиной.
2. Возведите стенку из глины, углубляя её края.
3. Гребень дамбы возвысьте на 1 м от воды.

Ширина насыпи должна быть 1–1,5 м. Это необходимо, чтобы сооружение выдержало поток воды. Запруду можно заполнять после того, как дамба постоит несколько дней, для закрепления конструкции.

Итак, теперь вы знаете, как в домашних условиях можно сделать красивый пруд. Старайтесь правильно выбирать место для работ, чтобы избежать неприятных ситуаций. Если все действия будут выполнены верно, то вы сможете украсить свой сад необычными водоёмами.

Укрепление дамбы пруда. Габионами

Проведение работ с габионами отличается простотой и экономичностью. К достоинствам использования подобных конструкций относят следующее:

1. Материал эффективно сопротивляется натиску воды.
2. Отличается продолжительным периодом эксплуатации. Он составляет более 100 лет.
3. Считается доступным методом, который связан с незначительными затратами. При потребности можно сделать демонтаж.
4. Готовое сооружение считается экологически чистым и привлекательным.

Сделать такую конструкцию несложно. При этом стоит соблюдать такие рекомендации:

• монтировать сооружение в проблемной области и наполнить камнями;
• правильно рассчитать число габионов и подобрать метод их установки – это зависит от параметров высоты откоса;
• на завершающем этапе сделать декоративную отделку, используя грунт и семена растений, – это поможет укрепить сооружение.

Габионная конструкция достигает максимальных параметров прочности через 5 лет использования. За этот период времени береговая линия становится одним целым с ландшафтом.

Коробчатые

Габионы допустимо сделать самостоятельно. Для этого применяют металлическую сетку и проволоку. В таком случае удастся сэкономить. При этом процесс изготовления требует времени. Для укрепления берега прекрасно подойдет коробчатая конструкция. При изготовлении габионов можно использовать сварные соединения или связать их проволокой. Первые считаются прочными. Они могут быть достаточно большими.

При выборе второго метода соединения стоит делать меньшее изделие.

По высоте конструкцию делают 30-40 сантиметров. Ее длина должна составлять 1,5-2 метра, а ширина – 1. При изготовлении своими руками все процедуры стоит делать в предполагаемом месте расположения габиона. Там же его рекомендуется заполнять камнями. При покупке готовых габионов потребуется специальная техника.

Цилиндрические

Для изготовления цилиндрических габионов используется более мягкая сетка. Для этой цели подойдет сталь двойного кручения. В результате получается конструкция, напоминающая так называемую конфету. Цилиндрические габионы делаются быстрее, чем коробчатые. По длине их делают 2-4 метра, в диаметре – 65-95 сантиметров. Полученные конструкции располагают вдоль линии берега, делая из них своеобразную насыпь. Обычно хватает 2-3 ярусов, наполненных камнями.

Габион-матрица

Под этим термином понимают плоские и широкие сооружения. Они отличаются удобством и высокой эффективностью. Укладывать подобные габионы следует в 1-2 слоя. Для этого стоит выполнить следующее:

1. Сделать на проблемном участке песчаную отсыпку. Ее толщина должна составлять 10 сантиметров. Слой стоит выровнять, увлажнить и уплотнить. Для этого подойдет виброплита или любое тяжелое приспособление.
2. Постелить геотекстиль. Полотна должны перекрывать друг друга на 10-15 сантиметров.
3. Уложить габионы.
4. Укрепить их по углам колышками. Они могут быть изготовлены из деревянных брусков. Также отлично подойдет арматура. Это поможет избежать смещения габиона при наполнении камнями.
5. Заполнить свободное пространство камнями, закрыть крышки и зафиксировать их.

Читайте также:

  
• Как сделать титан матовым
  
• Как сделать перекат в мк 11
  
• Как сделать из яблок
  
• Как сделать промежуток чисел в паскале
  
• Как сделать рыбу хек в сметане