- •Предисловие
- •Введение
- •Глава I развитие гидрогеологии и инженерной геологии
- •Глава II вода в атмосфере и на поверхности земли
- •Влажность воздуха
- •Температура воздуха
- •Атмосферные осадки
- •Испарение
- •Инфильтрация
- •Глава III вода в земной коре состояние воды в земной коре, понятие о подземных водах
- •Теории происхождения и формирования подземных вод
- •Глава IV физико-механические и водные свойства пород температурные зоны в земной коре
- •Механический (гранулометрический) состав горных пород
- •Виды воды в горных породах
- •Водные свойства горных пород
- •Механические свойства горных пород
- •Глава V
- •Классификация подземных вод
- •Верховодка
- •Грунтовые воды
- •Артезианские воды
- •Трещинные и карстовые воды
- •Подземные воды в районах многолетней мерзлоты
- •Минеральные воды
- •Режим подземных вод
- •Влияние леса и болот на режим подземных вод
- •Глава VI
- •Физические свойства подземных вод
- •Химический состав подземных вод
- •Химический анализ воды; отбор проб для анализа
- •Формы выражения химического анализа воды
- •Химическая характеристика и классификации подземных вод
- •Глава VII
- •Основные законы движения подземных вод
- •Расходы потока подземных вод и построение кривой депрессии
- •Приток воды к водозаборным сооружениям
- •Движение подземных вод в трещиноватых породах
- •Определение водопритока в карьеры
- •Глава VII!
- •Гидрогеологические наблюдения при разведочных работах
- •Определение водопроницаемости горных пород
- •Определение скорости движения подземных вод
- •Глава IX обводненность месторождений
- •Классификация месторождений полезных ископаемых по гидрогеологическим условиям и степени обводненности
- •9 Богомолов г. В. 257
- •Глава XI
- •Глава XII
- •Водоснабжение
- •Оценка запасов подземных вод и их охрана
- •Искусственное восполнение запасов подземных вод
- •Орошение
- •Осушение
- •Глава XIII
- •Глава VIII. Гидрогеологические исследования 227
- •Глава IX. Обводненность месторождений полезных ископаемых и борьба
- •Глава XI. Главнейшие физико-геологические явления, связанные с деятель ностью поверхностных и подземных вод 267
- •Глава XII. Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования
- •Глава XIII. Применение геофизических методов при гидрогеологических и
Искусственное восполнение запасов подземных вод
Под искусственным восполнением подземных вод следует понимать систему инженерных мероприятий по дополнительному питанию водоносного" горизонта и увеличению ресурсов воды за счет фильтрации. Это достигается нагнетанием воды в водоносные пласты через скважины или копаные колодцы, строительством прудов, инфильтрационных бассейнов, временным затоплением территории, строительством водозаборов,вблизи рек, озер и водохранилищ (инфильтрационные водозаборы). Установки для восполнения запасов подземных вод включают сооружения трех видов: инфильтрационные (скважины, колодцы, галереи, пруды, водохранилища, каналы) ; вспомогательные (сооружения для очистки воды, трубопроводы, насосные станции и т. д.) и каптажные (колодцы, галереи). Вспомогательные и каптажные сооружения такие же, как и при эксплуатации естественных запасов подземных вод. Если вода, подаваемая в подземный водоносный горизонт, содержит глинистых частиц менее 10 мг/л, ее предварительно не очищают. При большей величине мутности и повышенной загрязненности подаваемая вода проходит первоначальную очистку и отмучивание в отстойных бассейнах, а при мутности более 100 мг/л и бактериологической загрязненности ееч фильтруют через скорые и медленные песчаные фильтры с добавкой или без добавки химических реагентов. При наличии в исходной воде повышенного содержания железа и сероводорода она предварительно подвергается естественной аэрации. -
В настоящее время искусственное восполнение запасов подземных вод применяется в СССР, США, странах Европы, Азии, Африки, Латинской Америки. По данным Г. В. Богомолова, В. Н. Григорьева и др. исследователей, доля искусственных подземных вод в общем балансе потребляемых водных ресурсов составляет в ФРГ и ГДР более 30%, Швейцарии и Голландии —25%, США и Голландии — 24%, Англии и Швеции 12—19%.
На территории СССР первая установка по искусственному восполнению подземных вод относится к 1891 г. В результате мероприятий по восполнению запасов подземных вод, выполненных под руководством инженера Ф. И. Владимирского, производительность водопровода г. Арзамаса была увеличена в три раза.
В СССР, США, Франции, ФРГ, Швеции и .других странах искусственное пополнение подземных вод наиболее широко осуществляется через постоянные или временные водохранилища для задержки вод поверхностного стока и фильтрации воды из них^в водоносный пласт через верхние слои. С помощью таких водохранилищ для ряда районов могут решаться две задачи — регулирование паводков и увеличение запасов подземных вод.
Большое количество временных водохранилищ для пополнения запасов подземных вод имеется в неглубоких долинах Африки, Индии и других стран. Поступление вод поверхностного стока в во-
2&5
доносныи пласт можно значительно увеличить путем устройства специальных борозд и поглощающих колодцев. По данным Ф. Дик-си (1959), в Швейцарии временные водохранилища, сооружаемые на песчано-гравелистых породах, с 1 км2 поглощали в сутки до 3,6 млн. м3 воды. По его же данным, полная очистка воды от загрязнения наблюдалась при горизонтальном движении в течение двух месяцев на расстояние 152—244 м. При увеличении времени движения до 6 месяцев летние и зимние температуры воды выравнивались.
Устройство инфильтрационных водохранилищ требует специальных исследований по определению коэффициента фильтрации, степени возможности заиления грунтов водохранилища, мощности водоносного пласта, химического состава подземной и поверхностной воды, направления подземного потока, а также геологии и геоморфологии района будущего водоема.
Для усиления пополнения запасов подземных вод и их охраны специалисты СССР и зарубежных стран считают необходимым облесение районов питания подземных вод.
В настоящее время сооружения по искусственному восполнению запасов подземных вод работают в Прибалтийских республиках, Белоруссии, различных районах Украины, РСФСР и республиках Средней Азии. Наиболее крупная установка более 20 лет работает в одном из районов Латвийской ССР. Здесь сооружены инфильтра-ционные бассейны глубиной 3 м и общей площадью свыше 150 тыс. м2. Откосы бассейнов закреплены цементными плитами. Для отвода поверхностного стока на некотором расстоянии от бассейнов проложены цементные канавы.
В ряде районов Литовской ССР работают водозаборы с искусственной инфильтрацией воды, подаваемой из рек и озер через песчаные грунты. Мутность исходной воды колеблется от 20 до 30 мг/л, скорость инфильтрации 0,45 м/сут. Площадь отдельных бассейнов от 4000 до 5000 м2. Продолжительность фильтроцикла 9—10 месяцев. По истечении цикла слой заиленного песка (15 см) заменяют слоем среднезернистого песка. Установлено, что наибольший эффект инфильтрации наблюдается в первые 3 месяца с начала заполнения водозабора.
В США, кроме открытых сооружений, для перевода поверхностного стока в подземный используются поглощающие скважины, производительностью от 3 до 60 л/с. Для открытых сооружений характерно большое разнообразие форм, в том числе сочетание каналов и систем канав с инфильтрационными площадками. Из бассейновых систем наиболее дешевым считается двухбассейновый вариант (Г. В. Богомолов, Ю. Г. Богомолов).
Во всех случаях искусственного восполнения запасов подземных вод требуется тщательное химико-бактериологическое изучение воды, идущей в инфильтрационные бассейны и получаемой из водозаборов. В Академии коммунального хозяйства РСФСР разработаны требования по основным показателям к качеству воды,
286
подаваемой на инфильтрационные сооружения, с рекомендацией схем предварительной ее подготовки.
Районы, где осуществляются работы по искусственному восполнению запасов подземных вод, объявляются заповедными и для них устанавливаются зоны строгого санитарного режима.