RU2410500C2 - Device to accumulate precipitation and accumulation of fresh underground waters - Google Patents
Device to accumulate precipitation and accumulation of fresh underground waters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410500C2 RU2410500C2 RU2009113218/03A RU2009113218A RU2410500C2 RU 2410500 C2 RU2410500 C2 RU 2410500C2 RU 2009113218/03 A RU2009113218/03 A RU 2009113218/03A RU 2009113218 A RU2009113218 A RU 2009113218A RU 2410500 C2 RU2410500 C2 RU 2410500C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- water
- accumulation
- precipitation
- pebbles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам водоснабжения в основном для сельскохозяйственных нужд в аридных зонах. В засушливых маловодных районах при наличии атмосферных осадков население имеет возможность получать пресную воду на участках, где отсутствует растительность, отсутствует поверхностный сток, где дневная поверхность способна быстро пропускать дождевую воду в нижележащие горизонты. В большинстве случаев таким условиям отвечают массивы незаросших барханных песков и каменные щебнистые россыпи. В этих условиях часть атмосферных осадков в виде гравитационного вертикального стока мигрирует вниз через зону аэрации и накапливается над водоупорным слоем, образуя горизонт пресных вод. Накапливаемая пресная вода используется для хозяйственных нужд с помощью колодцев, скважин, кяризей, если позволяют гидрогеологические условия.The invention relates to methods of water supply mainly for agricultural needs in arid zones. In arid low-water areas, in the presence of atmospheric precipitation, the population has the opportunity to receive fresh water in areas where there is no vegetation, no surface runoff, where the day surface is able to quickly let rain water into the underlying horizons. In most cases, such conditions are met by massifs of overgrown sand dunes and stone gravel placers. Under these conditions, part of the atmospheric precipitation in the form of a gravitational vertical runoff migrates downward through the aeration zone and accumulates above the water-resistant layer, forming a freshwater horizon. The accumulated fresh water is used for household needs with the help of wells, boreholes, karizy, if hydrogeological conditions allow.
Наиболее успешно пропускает атмосферные осадки в нижележащие горизонты каменная галька или щебенка. Фильтрация гальки обеспечивает поступление осадков любой интенсивности, а при толщине галечного слоя более 0,3 м нижележащие горизонты предохраняются от иссушения. Важнейшим свойством галечников является то, что они длительный период (более 100 лет) не зарастают растительностью.Most successfully passes precipitation into the underlying horizons of stone pebbles or gravel. Filtration of pebbles ensures the entry of sediments of any intensity, and with a pebble layer thickness of more than 0.3 m, the underlying horizons are protected from drying out. The most important property of pebbles is that they do not overgrow vegetation for a long period (more than 100 years).
Исследованиями установлено, что слой гальки размером 3-5 см и толщиной насыпи 20 см в летний период в течение пяти дней теряет на испарение 1,13 мм влаги. На шестые сутки величина испарения и сорбции (конденсации) паров атмосферного воздуха при суточном ритме температур поверхностных горизонтов выравнивается, что свидетельствует о прекращении испарения из запасов воды ранее выпавших осадков. Эти показатели позволяют сделать следующий вывод: если разовая величина осадков не превышает 1,13 мм, они целиком идут на испарение, если осадки превышают 1,13 мм - часть из них (1,13 мм) идет на испарение, а все, что превышает эту величину, погружается в нижележащие горизонты и накапливается на водоупоре в виде пресных грунтовых вод.Studies have established that a pebble layer 3-5 cm in size and an embankment thickness of 20 cm in the summer during five days loses 1.13 mm of moisture by evaporation. On the sixth day, the value of evaporation and sorption (condensation) of atmospheric air vapor at a daily rhythm of temperature of surface horizons is equalized, which indicates the cessation of evaporation of previously precipitated water from water reserves. These indicators allow us to draw the following conclusion: if the single precipitation does not exceed 1.13 mm, they entirely go to evaporation, if the precipitation exceeds 1.13 mm - some of them (1.13 mm) go to evaporation, and all that exceeds this value is immersed in the underlying horizons and accumulated on the water storage in the form of fresh groundwater.
На гидрологическом комплексе Всероссийского НИИ агролесомелиорации (г.Волгоград) поверхность лизиметров (6,3 м2), имеющих объем 20,5 м3 (см. Н.Ф.Кулик и др., 1996), в 2005 г. покрыли 20-см слоем гальки размером 3-5 см (фиг.1). Еженедельные замеры вытекающей из лизиметров воды показали, что в течение года в грунтовые воды, фильтруется 68-83% выпадающих осадков (202-254 мм). В течение 3 лет на галечном покрытии не появилась растительность. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что покрытая каменной галькой или щебенкой поверхность почвогрунта обеспечивает накопление осадков в почвогрунте и способствует формированию пресных грунтовых вод.At the hydrological complex of the All-Russian Research Institute of Agroforestry (Volgograd), the surface of lysimeters (6.3 m 2 ) having a volume of 20.5 m 3 (see N.F. Kulik et al., 1996), in 2005, 20 cm layer of pebbles with a size of 3-5 cm (figure 1). Weekly measurements of water flowing from the lysimeters showed that during the year 68-83% of precipitation (202-254 mm) is filtered into groundwater. For 3 years, vegetation did not appear on the pebbled surface. Studies have shown that the surface of the soil covered with stone pebbles or gravel provides the accumulation of precipitation in the soil and contributes to the formation of fresh groundwater.
Ф.И.Зибольд (1904) приводит описание каменных куч в Крыму, имеющих толщину до 5 м и объем 1200-2900 м3. Он предположил, что они конденсировали атмосферную влагу, которая использовалась жителями г.Феодосия. Однако его раскопки показали, что описываемые кучи не имели дренажных труб. А.А.Роде (1978) приводит описание других подобных каменных куч, которые также должны были конденсировать атмосферную влагу. А.Волков (1968) предлагает насыпать каменные кучи, где будет конденсироваться атмосферная влага и орошать расположенные рядом деревья. В.И.Алексеев и М.Ю.Березин (электронный ресурс) предлагают на побережье морей создавать каменные насыпи для конденсации паров атмосферного воздуха за счет суточных и сезонных колебаний температуры. Недостатком описанных каменных куч является их большая масса и малая поверхность, способная принимать и аккумулировать атмосферные осадки. А.А.Роде (1978) обосновал невозможность в природных условиях конденсации атмосферной влаги в объемах, позволяющих каптировать ее для хозяйственных нужд.F.I. Zibold (1904) gives a description of stone piles in the Crimea, having a thickness of up to 5 m and a volume of 1200-2900 m 3 . He suggested that they condensed atmospheric moisture, which was used by residents of Theodosius. However, his excavations showed that the described heaps did not have drainage pipes. A.A. Rode (1978) provides a description of other similar stone heaps, which also had to condense atmospheric moisture. A. Volkov (1968) proposes to pile up stone heaps where atmospheric moisture will condense and irrigate nearby trees. V.I. Alekseev and M.Yu. Berezin (electronic resource) suggest creating stone embankments on the coast of the seas to condense atmospheric air vapor due to daily and seasonal temperature fluctuations. The disadvantage of the described stone heaps is their large mass and small surface, capable of receiving and accumulating precipitation. A.A. Rode (1978) substantiated the impossibility in natural conditions of condensation of atmospheric moisture in volumes that allow capturing it for household needs.
Аналогов устройства галечного или щебнистого покрытия почвогрунтов для аккумуляции атмосферных осадков и последующего отбора их для хозяйственных нужд при помощи дренажа не обнаружено. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить аккумуляцию воды выпадающих осадков для последующего использования их в хозяйственных целях. Указанный результат достигается следующим путем. В необходимом месте делается расчет на потребность в воде. Например, в зоне выпадения 250 мм осадков для чабанской животноводческой бригады или персонала газоперекачивающей станции требуется в год 1500 м3 воды. При КПД сбора осадков 60% эту воду можно собрать на площади 1 га. Оптимальная конфигурация этой площади - круг. На выбранной площади создается трехслойный объект, конструкция которого выбирается в зависимости от местных условий (фиг.2, 3, 4). Первый горизонтальный слой - это приемная поверхность (горизонт поглощения), второй слой - горизонт накопления и третий слой - водоупорный горизонт. Приемная поверхность также трехслойная. Первый слой (1) толщиной 20 см состоит из гравия (щебня) размером 5-10 см. Его основное назначение - предохранение приемной поверхности от зарастания растительностью. Второй слой (2), также толщиной 20 см, отсыпается галькой или щебенкой размером 3-5 мм. Его назначение - предохранение выпадающих осадков от испарения. Слой этот активно пропускает влагу вниз и предохраняет ее от испарения. Третий слой (3) толщиной 10 см отсыпается средне-крупнозернистым песком. Он обеспечивает разрыв капиллярных токов влаги с нижних влагоемких горизонтов и служит для временного поглощения интенсивных осадков. Общая толщина горизонта поглощения 50 см.No analogs of the device of pebble or gravelly soil cover for the accumulation of atmospheric precipitation and their subsequent selection for household needs using drainage were not found. The proposed device allows for the accumulation of water precipitation for subsequent use for economic purposes. The specified result is achieved in the following way. In the right place, the need for water is calculated. For example, in a zone of 250 mm of rainfall for a shepherd livestock brigade or personnel of a gas pumping station, 1,500 m 3 of water is required per year. With an efficiency of 60% precipitation collection, this water can be collected on an area of 1 ha. The optimal configuration of this area is a circle. On the selected area creates a three-layer object, the design of which is selected depending on local conditions (figure 2, 3, 4). The first horizontal layer is the receiving surface (absorption horizon), the second layer is the accumulation horizon, and the third layer is the waterproof horizon. The receiving surface is also three-layer. The first layer (1) 20 cm thick consists of gravel (gravel) 5-10 cm in size. Its main purpose is to protect the receiving surface from vegetation overgrowing. The second layer (2), also 20 cm thick, is sprinkled with pebbles or gravel 3-5 mm in size. Its purpose is to protect precipitation from evaporation. This layer actively passes moisture down and protects it from evaporation. The third layer (3) with a thickness of 10 cm is sprinkled with medium-coarse sand. It ensures the rupture of capillary currents of moisture from the lower moisture-intensive horizons and serves to temporarily absorb intense precipitation. The total thickness of the absorption horizon is 50 cm.
Второй слой - это горизонт водонакопления. Он представлен супесчаным или суглинистым грунтом (4), имеющим полевую (наименьшую) влагоемкость 18-22%. Толщина его 150 см. Эти показатели являются оптимальными для того, чтобы поглотить годовые осадки ≤350 мм и равномерно сбрасывать их для хозяйственных нужд. Если горизонт водонакопления отсыпать песчаным грунтом, у него будет быстрая водоотдача, глинистые грунты обладают малой полезной водо-вместимостью.The second layer is the water storage horizon. It is represented by sandy loam or loamy soil (4), which has a field (least) moisture capacity of 18-22%. Its thickness is 150 cm. These indicators are optimal in order to absorb annual precipitation ≤350 mm and dump them evenly for household needs. If the horizon of water accumulation is poured with sandy soil, it will have rapid water loss, clay soils have a small useful water capacity.
Третий слой представляет собой водоупор (6). Наиболее целесообразно для этого использовать глину. Водоупор имеет уклон к водосборнику. На нем устраиваются дренажные трубы (5) или отсыпается галечный слой толщиной 10 см.The third layer is a seal (6). It is most advisable to use clay for this. The seal has a bias towards the catchment. Drainage pipes (5) are arranged on it or a pebble layer 10 cm thick is poured.
Устройство водосборного сооружения может быть осуществлено по различным вариантам. Вариант первый (фиг.2): На поверхности участка (7) отсыпается глинистый водоупор с водовыпуском. На водоупорный слой насыпается водонакопительный грунт в виде усеченного конуса. Грунт покрывается трехслойным горизонтом поглощения. Такое сооружение можно строить на такырах, где поверхность практически водонепроницаема. Второй вариант (фиг.3): На участке, где водоупорный слой, в том числе уровень соленых грунтовых вод 2-4 м (9), устраивается дренажная сеть с водосборником на глубине их залегания (см. патент №2288329 РФ). На поверхность участка отсыпается трехслойный горизонт поглощения. Используется пресная линза (8), которая формируется за счет просачивания осадков. Третий вариант (фиг.4): По периметру водонакопительного участка строится каменная или металлическая водонепроницаемая стена высотой 1,5 м (10). Внутри участка устраивается водонепроницаемое ложе и дрена с водовыпуском. Пространство, огороженное стеной, заполняется супесчаным или суглинистым грунтом, который покрывается трехслойным горизонтом поглощения. Для всех вариантов должны быть выдержаны несколько условий. Водонакопительный грунт должен быть влажным и иметь минимальное засоление (<0,1%), и вокруг сооружения должны отсутствовать подвижные пески. Засоленные грунты требуют много времени для промывки, сухие грунты также потребуют год для естественного увлажнения, а подвижные пески могут быстро засыпать галечное покрытие.The catchment structure can be implemented in various ways. Option one (figure 2): On the surface of the plot (7), a clay stop with a water outlet is poured. Water-accumulating soil in the form of a truncated cone is poured onto the waterproof layer. The soil is covered by a three-layer absorption horizon. Such a structure can be built on takyr, where the surface is practically waterproof. The second option (figure 3): In the area where the water-resistant layer, including the level of saline groundwater 2-4 m (9), a drainage network with a water collector is arranged at a depth of their occurrence (see RF patent No. 2288329). A three-layer absorption horizon is poured onto the surface of the site. A fresh lens (8) is used, which is formed due to the seepage of precipitation. The third option (figure 4): A stone or metal waterproof wall 1.5 m high is built around the perimeter of the water storage area (10). Inside the plot, a waterproof bed and drain with a water outlet are arranged. The space enclosed by the wall is filled with sandy loam or loamy soil, which is covered by a three-layer absorption horizon. For all options, several conditions must be met. The water-accumulating soil should be moist and have minimal salinity (<0.1%), and there should be no moving sands around the structure. Saline soils take a long time to flush, dry soils also require a year for natural moisture, and moving sands can quickly fill a pebble.
Источники информацииInformation sources
1. Алексеев. В.В., Березин М.Ю. - М.: МГУ, географ, ф-тет [Электронный ресурс]. Режим доступа http//www.intersolar.m/bulletin/3/alekseev, shtm.1. Alekseev. V.V., Berezin M.Yu. - M.: Moscow State University, geographer, faculty [Electronic resource]. Access mode http // www.intersolar.m / bulletin / 3 / alekseev, shtm.
2. Волков И. Реальная фантастика/Наука и жизнь, 1968, №11. - С.66-67.2. Volkov I. Real science fiction / Science and Life, 1968, No. 11. - S.66-67.
3. Зибольд Ф.И. Роль подземной росы в водоснабжении г.Феодосия / Почвоведение, 1904, №4.3. Siebold F.I. The role of underground dew in the water supply of Feodosia / Soil Science, 1904, No. 4.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113218/03A RU2410500C2 (en) | 2009-04-08 | 2009-04-08 | Device to accumulate precipitation and accumulation of fresh underground waters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113218/03A RU2410500C2 (en) | 2009-04-08 | 2009-04-08 | Device to accumulate precipitation and accumulation of fresh underground waters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009113218A RU2009113218A (en) | 2010-10-20 |
RU2410500C2 true RU2410500C2 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=44023579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009113218/03A RU2410500C2 (en) | 2009-04-08 | 2009-04-08 | Device to accumulate precipitation and accumulation of fresh underground waters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410500C2 (en) |
-
2009
- 2009-04-08 RU RU2009113218/03A patent/RU2410500C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Абрамов Н.Н. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982, с.191-200. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009113218A (en) | 2010-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Woo et al. | Hydrological connectivity and seasonal storage change of tundra ponds in a polar oasis environment, Canadian High Arctic | |
Bruins | Desert environment and agriculture in the Central Negev and Kadesh-Barnea during historical times | |
Serrano et al. | Influence of groundwater exploitation for urban water supply on temporary ponds from the Donana National Park(SW Spain) | |
Woo | Permafrost and hydrology | |
US20110303388A1 (en) | System and Method for Using Recyclables for Thermal Storage | |
WO2000006486A2 (en) | Porous medium in an integrated hydrologic circuit | |
Parsons | Surface water: groundwater interaction in a Southern African context | |
Salvigsen et al. | Large-scale karst features and open taliks at Vardeborgsletta, outer Isfjorden, Svalbard | |
RU2410500C2 (en) | Device to accumulate precipitation and accumulation of fresh underground waters | |
Montes et al. | Late Pleistocene and Holocene geomorphologic evolution of Laguna Las Vueltas area, Tierra del Fuego (Argentina) | |
Junyent et al. | Water and defense system in Els Vilars fortress (Arbeca, Catalonia, Spain): A multiproxy approach | |
Hernández et al. | Late cenozoic geohydrology of extra-Andean Patagonia, Argentina | |
Kleo et al. | The sustainable development of Kuwaiti Sabkhas | |
Thompson | Emergency Water Supplies for Military, Agricultural and Colonial Purposes: Based on Experience of the Mediterranean Expeditionary Force Operations, with Special Reference to the Use of Drive Tube Wells and Drilling | |
Nitschke et al. | Influence of wind-blown dust on landscape evolution in the Flinders Ranges, South Australia | |
Аkhmedov | SCIENTIFIC SUBSTANTIATION OF THE NEGATIVE IMPACT OF GROUNDWATER SOURCES ON INDUSTRIAL CROPS | |
Raju et al. | Climate Change Impact on Water Resources and Rainwater Harvesting Systems in the Semi-arid Regions of India | |
Prasad et al. | Rain water harvesting through tanka in Western Rajasthan | |
Mou | Rainwater utilization for sustainable development in north China | |
Singh et al. | Potential of rainwater harvesting in Himachal Pradesh | |
Skinner | A Sketch of the Medical Geology of South Africa | |
Ciupa et al. | Hydrological conditions of the Pietraszki water reservoir designed for the River Sufraganiec (Kielce) | |
Kiernan et al. | Contrasting Lake Formation and Late-Glacial Aeolian Activity Between the Tasmanian Central Plateau and Adjacent Midlands Graben | |
WO2003051775A1 (en) | Aquitransistors for integrated hydrologic circuit | |
Sala | Mediterranean landscapes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110409 |