Накопитель дренажного стока гидромелиоративных систем

Накопитель дренажного стока гидромелиоративных систем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к орошаемому земледелию при утилизации дренажного стока гидромелиоративных систем.

Известен локальный водоприемник для коллекторно-дренажных вод, содержащий ряд параллельно расположенных сообщающихся каналов шириной до 100 м, причем объем и площадь водной поверхности выбирают такими, чтобы обеспечить долговременный сброс дренажных вод с орошаемых земель. Часть дренажного стока из водоприемника опресняют различными способами и используют повторно, часть расходуется на фильтрацию и испарение с водной поверхности (Калантаев В.А. Мелиорация орошаемых земель и охрана окружающей среды. // Вопросы рационального использования водно-земельных ресурсов Туркменской ССР. / САНИИРИ. - Ташкент: САНИИРИ, 1987. - С.7-8).

К недостаткам данного водоприемника следует отнести отсутствие технического решения, обеспечивающего полезное использование высокоминерализованного дренажного стока, образующегося в результате его естественного испарения в пределах водоприемника, или рассолов как остаточного продукта процесса опреснения дренажного стока.

Известен также пруд-испаритель дренажного стока, содержащий ряд отсеков. Дренажная вода из коллектора поступает в один их них и далее перепускается в последующие, концентрация солей при этом возрастает. Последний отсек служит для окончательного осаждения солей. Например, в долине Сан-Хоакин (США) построен пруд с последовательным размещением 10 отсеков (Reuse and disposal of higher salinity subsurface drainage water. - A Review by D.W.Weatcot. Agricultural Water Management. - 1988. - Vol.14. - №1-4. - P.483-511. Повторное использование и отведение высокоминерализованных дренажных вод. Перевод №1254. - М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1989. - С.36-37).

Недостатком данного пруда-испарителя является отказ от возможного полезного использования части дренажного стока с высокой минерализацией, содержащегося в последнем отсеке.

Известен опыт проектирования, строительства и начального периода эксплуатации накопителей-испарителей дренажного стока гидромелиоративных систем в Волгоградской области, характеристика которых представлена в прилагаемой таблице. Параметры накопителей-испарителей определены из расчета практически полного естественного испарения всего объема дренажного стока, поступающего в них ежегодно.

Недостатком данных накопителей-испарителей является ежегодное образование в придонной зоне концентрированных рассолов и/или отложений солей, которые полезно не используются и представляют опасность как источник загрязнений для окружающей среды.

Известно предложение по созданию соляных солнечных прудов и использованию дренажного стока гидромелиоративных систем в качестве источника солей для них, согласно которому при ежегодном выносе солей с дренажным стоком со всех оросительных систем бывшего СССР, равным 100 млн. т, существует возможность ежегодно создавать соляные солнечные пруды общей площадью 200 км² и получать 1 млн кВт электрической мощности и 4 м³/с опресненной воды в год (Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии. - М.: Наука, 1988. - С.127-129).

Недостатком данного предложения является отсутствие технического решения, обеспечивающего концентрирование дренажного стока до значений минерализации 200-300 г/л, необходимых для реализации эффекта солнечного пруда.

Известен гелиоводоем, в котором с целью повышения эффективности аккумулирования солнечной энергии по глубине водоема установлена, по крайней мере, одна селективно-прозрачная пленочная перегородка (SU. Авторское свидетельство №308276. МПК F24J 3/02. Гелиоводоем / Г.Я.Умаров, Р.А.Захидов, Ю.У Усманов. - Заявка №1317120/24-6; Заявлено 10.03.1969; Опубл. 01.07.1971, Бюл. №21).

К недостаткам данного гелиоводоема следует отнести то, что не указан источник солевого раствора для его заполнения, а также невозможность применения дренажного стока для заполнения гелиоводоема без его предварительного концентрирования до значений минерализации 200÷300 г/л.

Известны водоем, аккумулирующий солнечную энергию, энергетическая установка и способ сохранения халоклина, при этом водоем, содержащий поверхностный перемешенный ветром слой, расположенный под ним халоклин, соленость которого имеет заданную функциональную зависимость от глубины, аккумулирующий тепло слой, находящийся с ним в контакте, средство для извлечения тепла и испарительный участок с впускным и выпускным средствами над и под халоклином, в котором с целью упрощения конструкции участок выполнен открытым в атмосферу и/или в виде отдельного более мелкого водоема; участок огражден вертикальным отрезком трубы, причем выпускное средство выполнено в виде отверстий в трубе, а верхний торец трубы закрыт и снабжен вентиляционным отверстием; отверстия выполнены селективно регулируемыми (SU. Патент №1218933. А. МПК⁴ F24J 2/42. Водоем, аккумулирующий солнечную энергию, энергетическая установка и способ сохранения халоклина. / Гэд Ассаф. - Заявка №3401849/24-06; Заявлено 11.03.1982; Опубл. 15.03.86 Бюл. №10).

К недостаткам данного водоема следует отнести следующее: не указан источник солевого раствора для его заполнения, невозможность применения дренажного стока для заполнения водоема без его предварительного концентрирования до значений минерализации 200÷300 г/л.

Известен солнечный водоем, снабженный устройством для перераспределения концентрации солевого раствора по глубине в результате отбора воды из верхнего конвективного слоя водоема, подачи по трубопроводу в вакуумный дистилляционный опреснитель и ее опреснения, при этом остаточный от опреснения рассол подается через трубопроводы и горизонтальные распылители в нижний конвективный слой водоема, а опресненная вода посредством вакуумного насоса - в верхний конвективный слой водоема, и решеткой из вертикально ориентированных плоских пластин, расположенной в пределах водной поверхности водоема поперек преобладающему направлению ветра и обеспечивающей снижение волнообразования (WO. Патент №81/03694. А1. МПК³ F24J 3/02. - Заявлено 19.06.1980; Опубл. 24.12.1981).

К недостаткам данного водоема следует отнести следующее: не указан источник солевого раствора для его заполнения, невозможность применения дренажного стока для заполнения водоема без его предварительного концентрирования до значений минерализации 200÷300 г/л.

Известен также солнечный пруд, содержащий заполненный водой резервуар с боковыми стенками и днищем, примыкающим к аккумулирующему слою воды, и наклонную крышку для конденсации паров, размещенную над верхним конвективным слоем воды, в котором с целью повышения надежности работы в резервуаре установлена вертикальная перегородка с образованием емкостей пресной и соленой воды, при этом нижняя кромка перегородки соединена с днищем, верхняя расположена выше уровня воды, а емкости сообщены посредством размещенного в емкости соленой воды трубопровода, один конец которого подсоединен к нижней части емкости пресной воды, а другой расположен на уровне конвективного слоя соленой воды, крышка выполнена светопрозрачной и наклонена в сторону емкости пресной воды (SU. Авторское свидетельство №1513341. А1. МПК⁴ F24J 2/34. Солнечный пруд. / М.А.Берченко, Е.М.Ставиский. - Заявка №4260325/24-06; Заявлено 11.06.1987; Опубл. 07.10.1989, Бюл. №37).

К недостаткам данного солнечного пруда следует отнести значительные затраты времени на выход солнечного пруда в рабочий режим вследствие ограниченности площади испарения с водной поверхности размерами емкости соленой воды, сложность конструкции в части создания светопрозрачной наклонной крыши над прудами большой площади, поддержания ее прозрачности в условиях естественной запыленности воздуха и сохранения целостности в зимних условиях при выпадении снежных осадков, низкую эффективность использования опресненной воды - только для поддержания постоянства уровня и градиента солености в емкости соленой воды.

Известны солнечная тепловая система с солнечным водоемом и способ его эксплуатации, в которых солнечный водоем заполнен соленой водой, например морской, и снабжен устройством для поддержания требуемой концентрации солей в верхнем слое водоема и очистки вновь поступающей воды от примесей (загрязнений) в результате ее испарения, отделения солей и примесей и конденсации пара в воде из верхнего слоя водоема, устройством для концентрирования воды из нижнего слоя водоема с отводом опресненной воды за пределы системы, а концентрата - в нижний слой водоема для поддержания требуемой минерализации воды и устройством для опреснения воды за счет перепада температур воды в нижнем и верхнем слоях водоема. Функционирование перечисленных устройств обеспечивает выполнение способа поддерживающего эксплуатационный режим солнечного водоема. Твердые соли, получаемые в результате работы устройств для поддержания требуемой концентрации солей в верхнем слое водоема, включая очистку вновь поступающей воды от примесей, и для концентрирования воды из нижнего слоя водоема, могут быть использованы при создании новых солнечных водоемов (US. Заявка №2004/0098998. А1. МПК⁷ F25B 27/00. - Заявлено 08.03.2002; Опубл. 27.03.2004).

К недостаткам данного солнечного водоема следует отнести сложность конструкции, значительную мощность дополнительных устройств для поддержания требуемой концентрации солей в верхнем слое водоема и очистки вновь поступающей воды от примесей (загрязнений), для концентрирования воды из нижнего слоя водоема и для опреснения воды за счет перепада температур воды в нижнем и верхнем слоях водоема при использовании для заполнения солнечного водоема дренажного стока гидромелиоративных систем, максимальная минерализация которых не превышает 20÷30 г/л и имеет существенную изменчивость в течение годового цикла работы дренажа.

Известны способ и устройство для утилизации (избавления, размещения) солевых отходов и рассолов (или морской воды), в которых солевые отходы, и/или рассолы, и/или морскую воду концентрируют в испарительных водоемах до значения концентрации солей в нижнем слое с высокой температурой солнечного водоема и вводят полученный концентрат в данный слой воды солнечного водоема, снабженного установкой для производства энергии, при этом солнечный водоем выполняют более глубоким, чем при обычном исполнении (~2,5 м и более), солевые отложения в донной части водоема служат в качестве противофильтрационной защиты и/или могут быть использованы для создания новых солнечных водоемов (US. Патент №4719759. МПК⁴ F03G 7/02. - Заявлено 16.12.1986; Опубл. 19.01.1988).

Основными недостатками данного способа и устройства являются следующие: не рассматривается в качестве объекта утилизации дренажный сток гидромелиоративных систем; не учитываются возможные изменения минерализации утилизируемых солевых отходов, рассолов, морских и поверхностных вод (далее - объект утилизации) во времени, вызванные особенностями их происхождения, которые собираются в едином испарительном водоеме, что существенно увеличивает его размеры, продолжительность их концентрации до требуемого значения минерализации и исключает из рассмотрения альтернативные варианты их прямого использования без привлечения дополнительных затрат; отсутствует техническое решение конструкции испарительного водоема; не учтены особенности концентрирования объекта утилизации в условиях климата с морозной зимой; не предусмотрена очистка солевого концентрата от примесей, влияющих на степень прозрачности воды в солнечном водоеме, что снижает эффективность прогрева нижнего конвективного слоя воды в нем и, как следствие, выработку энергии; способ и устройство предусматривают в качестве исходного положения наличие действующего солнечного водоема с энергетической установкой, а не его создание.

Кроме описанных известен накопитель дренажного стока гидромелиоративных систем, включающий плотины, дамбы обвалования, отсеки, насосные станции, регулирующие сооружения, водовыпуски, трубопроводы, лоток, каналы, аэраторы и биоплато из высшей водной растительности, который снабжен подводящим каналом с датчиками минерализации и объема дренажного стока, содержащим аванкамеры, имеющие входные регулирующие сооружения с исполнительными механизмами, электрически связанными с датчиками минерализации и объема дренажного стока, и отводящими каналами с блоками химического регулирования качества дренажного стока и очистки его от пестицидов, биогенных веществ и тяжелых металлов, связанными с отсеками с противофильтрационным покрытием для дифференцированной аккумуляции дренажного стока по классам в зависимости от величины его минерализации; в условиях привязки на местности с односторонним или двухсторонним уклонами он снабжен нагорными канавами, гидравлически связанными с отсеком для аккумуляции талых и ливневых вод; отсеки накопителя гидравлически связаны между собой посредством сооружений в виде трубопроводов, насосных станций и/или водовыпусков в порядке возрастания класса воды для дополнительной корректировки минерализации воды путем смешивания; каждый отсек накопителя, для которого предварительно выбран потребитель дренажной воды определенного класса, снабжен водозабором, насосной станцией, линией в виде трубопровода, канала, лотка и других сооружений для подачи воды потребителю и установкой для предварительного опреснения дренажного стока с максимальной минерализацией; датчики минерализации и объема дренажного стока размещены в подводящем канале на расстоянии от аванкамеры, определяемом по предлагаемой математической зависимости; отсек для аккумуляции дренажного стока с максимальной минерализацией выполнен в виде естественного испарителя и имеет горизонтальное спланированное дно (RU. Патент №2214486. С2. МПК⁷ Е02В 11/00. Накопитель дренажного стока гидромелиоративных систем. / И.И.Конторович. - Заявка №23001127349/13; Заявлено 08.10.2001; Опубл. 20.10.2003, Бюл. №29).

К основным недостаткам данного накопителя следует отнести образование за период эксплуатации объекта значительных объемов рассола и отложений солей в отсеке с максимальной минерализацией дренажного стока, выполненного в виде естественного испарителя, и как побочного продукта функционирования опреснительной установки в специальном хранилище, которые полезно не используются и представляют опасность для окружающей природной среды в качестве потенциального источника загрязнений.

Этот накопитель дренажного стока, а также способ и устройство для утилизации солевых отходов, рассолов и морской воды по патенту №4719759 (US) как наиболее близкие к изобретению по технической сущности и достигаемому результату приняты нами за ближайшие аналоги.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - концентрирование дренажного стока, получение рассолов с минерализацией 200÷300 г/л и их использование для производства энергии и опресненной воды на основе применения эффекта солнечного водоема.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение эффективности функционирования накопителя за счет использования возобновляемых климатических источников энергии и полезного использования свойств концентрированных рассолов для производства энергии и опреснения воды, повышение экологической надежности накопителя.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном накопителе дренажного стока, включающем подводящий канал с аванкамерами, имеющими водораспределительные регулирующие сооружения с исполнительными механизмами, отводящие каналы с блоками химического регулирования качества дренажного стока и очистки от пестицидов, биогенных веществ и тяжелых металлов, гидравлически связанными с аванкамерами подводящего канала, отсеки с противофильтрационным покрытием для дифференцированной аккумуляции дренажного стока по классам в зависимости от величины его минерализации, гидравлически связанные с отводящими каналами, подводящим каналом и между собой в порядке возрастания класса воды и оборудованные сооружениями для подачи воды потребителям, один из отсеков для аккумуляции дренажного стока с максимальной минерализацией выполнен в виде естественного испарителя, установку для опреснения дренажного стока с максимальной минерализацией, нагорные канавы, отсек для аккумуляции талых и ливневых вод, гидравлически связанный с нагорными канавами и отсеком накопителя для аккумуляции дренажного стока с минимальной минерализацией, солнечный водоем с энергетической и опреснительной установками, гидравлически связанный с отсеком для аккумуляции дренажного стока с максимальной минерализацией, датчики минерализации и объема дренажного стока, размещенные в головной части подводящего канала и электрически связанные с исполнительными механизмами водораспределительных регулирующих сооружений аванкамер подводящего канала, в котором, согласно изобретению, он снабжен пунктами контроля минерализации и химического состава воды, блоком для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией, гидравлически связанным на входе с подводящим каналом посредством шлюза-вододелителя и водовыпусков, а на выходе соединен посредством трубопровода, распределительных колодцев и водовыпусков с солнечным водоемом для производства электроэнергии и опресненной воды; блок для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией снабжен по крайне мере двумя накопителями-испарителями, расположенными последовательно и имеющими уклон дна в направлении от первого накопителя к последующему, причем каждый из них гидравлически связан с подводящим каналом посредством шлюза-вододелителя и водовыпуска, между собой соединены шлюзом-регулятором, последний накопитель-испаритель имеет основной отсек и отводной канал с аванкамерой, разделенные дамбой и гидравлически связанные шлюзами-регуляторами, насосной станцией для подачи дренажных вод из аванкамеры последнего накопителя-испарителя в испаритель рассолов по трубопроводу, который в пределах основного отсека испарителя рассолов оборудован равномерно распределенными по длине водовыпусками, испарителем рассолов, разделенным дамбой со шлюзами-регуляторами на основной отсек и отводной канал с аванкамерой, причем уклон дна основного отсека выполнен в сторону отводного канала, бассейном кондиционирования рассолов, насосной станцией для забора рассолов из аванкамеры испарителя рассолов и подачи в его основной отсек и бассейн кондиционирования рассолов, забора рассола из бассейна кондиционирования рассолов и подачи его через фильтр очистки, трубопровод с распределительными колодцами и водовыпуски в солнечный водоем; пункты контроля минерализации и химического состава воды расположены на входе в блок для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией, в пределах основного отсека последнего накопителя-испарителя дренажного стока, аванкамеры испарителя рассолов, бассейна кондиционирования рассолов, солнечного водоема и снабжены приборами для контроля уровня минерализации и химического состава воды; уклоны дна отводных каналов последнего накопителя-испарителя и испарителя рассолов выполнены в сторону аванкамер и насосных станций; внутренние поверхности каждого накопителя-испарителя дренажного стока и испарителя рассолов окрашены в черный или близкий к нему по отражательной способности цвет; напорный трубопровод насосной станции с водозабором из аванкамеры испарителя рассолов снабжен отводным трубопроводом, гидравлически связанным с группой перфорированных трубопроводов и расположенных в придонной части аванкамеры; напорный трубопровод насосной станции с водозабором из бассейна кондиционирования рассолов снабжен отводным трубопроводом, гидравлически связанным с группой перфорированных трубопроводов и расположенных в придонной зоне бассейна; бассейн кондиционирования рассолов снабжен складом для хранения солей, дозирующим устройством и устройством для подачи солей; бассейн кондиционирования рассолов гидравлически связан с отсеком накопителя дренажного стока с минимальной минерализацией посредством трубопровода и насосной станции; блок для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией снабжен установкой опреснения воды из последнего накопителя-испарителя дренажного стока, гидравлически связанной с испарителем рассолов посредством трубопровода для отвода остаточных солей; каждый водовыпуск в солнечный водоем выполнен в виде двухзвенного трубопровода с шарниром, при этом первое звено смонтировано неподвижно, а расположенное в пределах солнечного водоема второе звено снабжено подъемным механизмом; солнечный водоем выполнен секционным и имеет теплоизоляцию со стороны грунта.

За счет того что накопитель снабжен блоком обработки дренажного стока с максимальной минерализацией, обеспечивающим получение рассолов с минерализацией 200÷300 г/л за счет использования возобновляемых климатических источников энергии (солнечной радиации и ветра) и их полезного использования для производства энергии и опресненной воды, достигается указанный выше технический результат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена принципиальная схема накопителя дренажного стока, вид в плане.

На фиг.2 - блок для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией, вид сверху.

На фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.

На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2.

На фиг.5 - разрез В-В на фиг.2.

На фиг.6 показаны осредненные формы гидрографа модуля дренажного стока (ДС) на орошаемых объектах с закрытым горизонтальным дренажем при различных положениях его максимума.

На фиг.7 - динамика минерализации дренажных и дренажно-сбросных вод на различных оросительных системах в течение года.

На фиг.8 - схема солнечного водоема (А) и график (В) изменения температуры рассола по глубине водоема, где 1 - верхний конвективный слой; 2 - градиентный (неконвективный) слой; 3 - нижний конвективный слой; 4 - солнечное излучение; Н - глубина солнечного водоема; t - температура рассола.

На фиг.9 - схема конструкции установки для комбинированного производства электроэнергии и опресненной воды на основе солнечного пруда, где СП - солнечный пруд; И - испаритель мгновенного вскипания; Т - турбина; ПВ - пресная вода; ХИ - холодный источник (Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии. - М.: Наука, 1988. - С.127-129).

Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения, заключаются в следующем.

Накопитель дренажного стока гидромелиоративных систем (фиг.1-5) снабжен подводящим каналом 1 с аванкамерами 2 и 3, имеющими водораспределительные регулирующие сооружения 4-9 с исполнительными механизмами 10, отводящими каналами 11 с блоками химического регулирования качества воды 12 и очистки 13 от пестицидов биогенных веществ и тяжелых металлов, гидравлически связанными с аванкамерами 2 и 3 подводящего канала 1, отсеками 14-17 с противофильтрационным покрытием (не показано) для дифференцированной аккумуляции дренажного стока по классам в зависимости от величины его минерализации (m≤a₁, a₁<m≤а₂, а₂<m≤а₃, а₃<m≤a₄), гидравлически связанными с отводящими каналами 11, подводящим каналом 1 водораспределительными регулирующими сооружениями 4-9 и между собой посредством сооружений 18 в виде трубопроводов, насосных станций и/или водовыпусков в порядке возрастания класса воды и оборудованными насосными станциями 19 и трубопроводами 20 для подачи воды потребителям 21-24, установкой 25 для опреснения дренажного стока с максимальной минерализацией, нагорными канавами 26, отсеком 27 для аккумуляции талых и ливневых вод, гидравлически связанным с нагорными канавами 26 и отсеком 14 для аккумуляции дренажного стока с минимальной минерализацией (m≤a₁), солнечным водоемом 28 с энергетической 29 и опреснительной 30 установками, гидравлически связанным с блоком 31 для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией (m>a₄), датчиками 32 и 33 минерализации и объема дренажного стока, размещенными в головной части подводящего канала 1 и электрически связанными посредством линии 34 с исполнительными механизмами 10 водораспределительных регулирующих сооружений 4-9, пунктами 35 контроля минерализации и химического состава воды, блоком 31 для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией (m>а₄), гидравлически связанным на входе с подводящим каналом 1 посредством шлюза-вододелителя 36 и водовыпусков 37 и 38, а на выходе соединенным посредством трубопровода 39, распределительных колодцев 40 и 41 и водовыпусков 42, 43 и 44 с солнечным водоемом 28 для производства электроэнергии и опресненной воды.

Датчики 32 и 33 минерализации и объема дренажного стока размещены в головной части подводящего канала 1 на расстоянии L от аванкамеры 2, равном L=k·V_max·t_ипз, где k - коэффициент запаса (k=1, 2); V_max - максимальная скорость потока в подводящем канале; t_ипз - продолжительность изменения положения затворов регулирующих сооружений 4-9.

Блок 31 (фиг.2-5) для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией (m>а₄) снабжен по крайней мере двумя накопителями-испарителями 45 и 46 дренажного стока. Они расположены последовательно и имеют уклон дна в направлении от первого накопителя 45 к последующему 46. Каждый из них гидравлически связан с подводящим каналом 1 посредством шлюза-вододелителя 36 и водовыпуска 37 и 38, а между собой соединены шлюзом-регулятором 47. Последний накопитель-испаритель 46 имеет основной отсек 48 и отводной канал 49 с аванкамерой 50. Они разделены дамбой 51 и гидравлически связаны шлюзами-регуляторами 52, 53 и 54.

В дополнение к перечисленным выше элементам блок 31 включает насосную станцию 55 для подачи дренажных вод после естественного сезонного испарения из аванкамеры 50 последнего накопителя-испарителя 46 в испаритель 56 рассолов по трубопроводу 57, через распределительный колодец 58 с арматурой (не показана) и по трубопроводу 59, который в пределах основного отсека 60 испарителя 56 рассолов оборудован равномерно распределенными по длине водовыпусками (не показаны), испаритель 56 рассолов, разделенный дамбой 61 со шлюзами-регуляторами 62, 63 и 64 на основной отсек 60 и отводной канал 65 с аванкамерой 66, причем уклон дна основного отсека 60 выполнен в сторону отводного канала 65, бассейн 67 кондиционирования рассолов для их обработки с целью доведения состава и свойств рассолов до требуемых значений и характеристик, насосную станцию 68 для забора рассолов из аванкамеры 66 испарителя 56 рассолов и подачи по трубопроводу 69, через распределительный колодец 58 и трубопровод 59 в его основной отсек 60, забора рассола из бассейна 67 кондиционирования рассолов и подачи его по трубопроводу 70 через фильтр 71 очистки рассолов и далее по трубопроводу 39 с распределительными колодцами 40 и 41, через водовыпуски 42, 43 и 44 в солнечный водоем 28.

Шлюзы-регуляторы 47, 52-54, 62-64 снабжены сороудерживающими решетками с механизмами очистки (не показаны).

Накопители-испарители 45 и 46 дренажного стока, испаритель 56 рассолов, бассейн 67 кондиционирования рассолов и солнечный водоем 28 снабжены противофильтрационной защитой (не показана).

Уклоны дна отводных каналов 49 и 65 последнего накопителя-испарителя 46 и испарителя рассолов 56 выполнены соответственно в сторону аванкамер 50 и 66 и насосных станций 55 и 68.

Внутренние поверхности каждого накопителя-испарителя 45 и 46 дренажного стока и испарителя 56 рассолов окрашены в черный или близкий к нему по отражательной способности цвет.

Для перемешивания рассолов в аванкамере 66 напорный трубопровод (не показан) насосной станции 68 с водозабором из аванкамеры 66 испарителя 56 рассолов снабжен отводным трубопроводом 72, который через распределительный колодец 73 с арматурой (не показана) гидравлически связан с группой перфорированных трубопроводов 74. Трубопроводы 74 расположены в придонной части аванкамеры 66.

Для перемешивания рассолов в бассейне 67 кондиционирования рассолов напорный трубопровод (не показан) насосной станции 68 с водозабором из бассейна 67 кондиционирования рассолов снабжен отводным трубопроводом 72, который через распределительный колодец 73 с арматурой (не показана) гидравлически связан с группой перфорированных трубопроводов 75. Трубопроводы 75 расположены в придонной зоне бассейна 67.

Бассейн 67 кондиционирования рассолов снабжен складом 76 для хранения солей, дозирующим устройством 77, устройством 78 для подачи солей и гидравлически связан с отсеком 14 накопителя дренажного стока с минимальной минерализацией (m≤a₁) посредством трубопровода 18 и насосной станции 19.

Блок 31 для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией (m>а₄) снабжен установкой 25 опреснения воды из основного отсека 48 последнего накопителя-испарителя 46 дренажного стока, гидравлически связанной с испарителем рассолов 56 посредством трубопровода 79 для отвода остаточных солей, распределительного колодца 58 и трубопровода 59 и с потребителем опресненной воды 80.

Солнечный водоем 28 выполнен на модульной основе секционным - секции 81, 82 и 83, и имеет теплоизоляцию со стороны грунта. Ввод в эксплуатацию каждой секции солнечного водоема 28 производят по мере накопления достаточного объема рассола и создания требуемого распределения концентрации солей по их глубине. Каждый водовыпуск 42 (43 и 44) в солнечный водоем 28 выполнен в виде двухзвенного трубопровода с шарниром (не показан). Первое звено трубопровода смонтировано неподвижно, а расположенное в пределах солнечного водоема 28 второе звено снабжено подъемным механизмом (не показан) для регулирования глубины подачи рассола.

Энергетическая установка 29 снабжена тепловыми трубами 84 для отбора тепловой энергии, размещенными в придонной части секций 81-83 солнечного водоема 28 (фиг.2, 3). Конденсатор отработанного пара (не показан), обеспечивающий получение опресненной воды, размещен в пределах отсека 16 или 17 накопителя дренажного стока. Энергетическая установка 29 электрически связана с потребителем 85 электроэнергии. Опреснительная установка 30 гидравлически связана с потребителем 80 опресненной воды.

Для осуществления технологического контроля процесса концентрирования дренажного стока пункты 35 контроля минерализации и химического состава воды расположены на входе в блок 31 для обработки дренажного стока с максимальной минерализацией, в пределах основного отсека 48 последнего накопителя-испарителя 46 дренажного стока, аванкамеры 66 испарителя 56 рассолов, бассейна 67 кондиционирования рассолов, солнечного водоема 28 и снабжены приборами для контроля уровня минерализации и химического состава воды.

Дренажный сток и сбросные воды, являясь отходами (нецелевыми продуктами) функционирования гидромелиоративных систем, могут вызывать загрязнение и последующую деградацию различных природных объектов - водотоков и водоемов, подземных вод, почвы и т.д. Заявленный накопитель предназначен для аккумуляции, обработки и использования дренажных вод.

Обработка систематических наблюдений за динамикой модуля дренажного стока на 16 участках горизонтального дренажа в Украине (Днепропетровская, Запорожская, Крымская, Николаевская, Херсонская области) и в Поволжье (Волгоградская область) за 35 лет (суммарно по всем объектам) позволила определить осредненные формы гидрографа модуля дренажного стока при различных положениях его максимума во времени, которые приведены на фиг.6. Установлено, что модуль дренажного стока подвержен существенной изменчивости в течение года: отношение максимального значения среднемесячного модуля к минимальному составляет 2,0÷5,6. Увеличение модуля дренажного стока, вызываемое весенним таянием снега, поливами в течение вегетационного периода сельскохозяйственных культур и осадками, приводит к уменьшению его минерализации, что подтверждают данные, показанные на фиг.7 (см., например, Тур Н.С. Орошение риса водой различной минерализации. // Мелиорация и водное хозяйство. - 1988. - №12. - С.27-28; Каримов Э.К. Улучшение эколого-мелиоративного состояния и повышение продуктивности орошаемых земель Узбекистана. - М.: Изд-во МСХА, 1994. - С.64; Генералов В.И. Основные направления и результаты исследований по утилизации дренажных вод в ландшафтах сухих степей Поволжья. //Орошаемое земледелие в агроландшафтах степей. / ВНИИОЗ. - Волгоград: ВНИИОЗ, 1994. - С.71; Болотин А.Г., Морозова А.С. Экологические аспекты повторного использования дренажно-сбросных вод оросительных систем Волгоградской области. // Агроэкологические аспекты орошаемого земледелия орошаемого земледелия в аридной зоне Поволжья. / ВНИИОЗ. - Волгоград: ВНИИОЗ, 1999. - С.32).

Динамика минерализации дренажного стока по перечисленным выше причинам в каждом конкретном случае будет определяться положением объекта в пределах ландшафта или ландшафтов, гидрогеологическими, гидрохимическими и литологическими условиями дренируемой толщи почвогрунтов, минерализацией и химическим составом грунтовых вод, степенью, характером засоления почв и подстилающих грунтов, техническим решением дренажа, техникой полива и режимом орошения сельскохозяйственных культур, минерализацией и химическим составом оросительной воды, количеством выпавших атмосферных осадков и др.

Таким образом, дренажному стоку гидромелиоративных систем свойственна существенная изменчивость минерализации и химического состава во времени, что отличает их как объекта утилизации от морской воды и солевых растворов различных производств.

Для конкретного орошаемого объекта с горизонтальным дренажем или группы объектов в некотором створе коллекторно-дренажной сети, где планируется создание накопителя дренажного стока, существует определенная динамика минерализации дренажной воды во времени m=f(T) - фиг.1. Весь диапазон изменения минерализации стока (m_min…m_max) можно разбить на классы: m≤a₁; a₁<m≤a₂; а₂<m≤а₃; …; m>a_n, где а - граничное верхнее и/или нижнее значения диапазона допустимой минерализации воды для ее потенциального (реально существующего или создаваемого совместно с накопителем) потребителя в зоне накопителя дренажного стока; индекс 1, 2, 3, …n - порядковый номер граничного значения диапазона допустимой минерализации воды. Например, для орошения среднесолеустойчивых сельскохозяйственных культур при 80% потенциале урожайности минерализация оросительной воды может быть 1,3<m≤2,3 (г/л), для очень сильносолеустойчивых - 3,9<m≤5,5 (г/л) - (см. Безднина С.Я. Качество воды для орошения: принципы и методы оценки. - M.: Издательство «РОМА», 1997. - С.145, рис.4.2); для водопоя взрослых овец может быть использована вода с минерализацией m≤5,0 г/л (Кульский Л.А., Гороновский И.Т., Когановский A.M., Шевченко М.А. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. - Киев: Наукова думка, 1980, ч.1. - 680 с., раздел 3.6.2.3) и т.д. Предлагается создавать накопитель, состоящий из (n+2) отсеков, (n+1) из которых предназначены для аккумуляции дренажного стока с минерализацией в заданных пределах (по классам), а один отсек служит для аккумуляции талых и ливневых вод в зоне действия накопителя. Классы дренажной воды по минерализации выбирают, исходя из требований потенциальных потребителей, так, чтобы максимально возможным образом избежать применения дополнительной обработки стока.

Дренажная вода с наибольшей минерализацией (m>а_n), не удовлетворяющая требованиям потребителей в зоне накопителя, может, например, по патенту RU №2214486 подвергаться естественному испарению в накопителях-испарителях или опресняться с помощью специальных устройств. Однако при этом образуются концентрированные рассолы, которые не используются и представляют угрозу для загрязнения окружающей среды.

Предлагается использовать испарители дренажного стока в составе заявленного накопителя для получения концентрированных рассолов с минерализацией 200÷300 г/л и последующего создания солнечных водоемов с целью получения тепловой и/или электрической энергии, опреснения воды.

Солнечный водоем (солнечный пруд, солнечный энергетический бассейн, гелиоводоем - синонимы, solar pond - англ.) - горизонтальный солнечный коллектор в виде водоема с высокими градиентами концентрации растворенной соли - концентрированный раствор в