Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сборник докладов ИСИ 2015

.pdf
Скачиваний:
148
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
19 Mб
Скачать

Рис. 3. Градиент напора в теле дамбы при ФПУ

Рис. 4. Результат расчета устойчивости дамбы при НПУ

Рис. 5. Результат расчета устойчивости дамбы при ФПУ

Для оценки устойчивости откосов дамбы программный комплекс использует метод Morgenstern & Price [4]. В этом методе поверхность обрушения предлагается круглоцилиндрической, тело обрушения расчленяется на плоские элементы. При оценке устойчивости грунтовых массивов этим методом используется допущение относительно сил взаимодействия между плоским элементами, на которые разбивается тело обрушения.

По расчетам коэффициент запаса устойчивости откосов дамбы при НПУ равен 1,376 и при ФПУ равен 1,312. Таким образом, коэффициент запаса устойчивости откосов дамбы в обоих случаях больше допустимого значения (1,1).

Следовательно, запроектированная плавкая вставка удовлетворяет всем требованиям по прочности и устойчивости.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин. М.: Изд-во АСВ. 2001. 384 с.

2.GeoStudio Tutorials. GEO-SLOPE International, Ltd. 2004, 416с.

101

3.Zienkiewicz O.C. and Taylor R.L. The finite element method: Volume 1 – The Basis, 5th edition, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000.

4.Bishop A.W., Morgenstern N.R. Stability coefficients for earths slopes. Geotechnique. 1960. Vol 10. Pp. 129-150.

УДК 627.841.07:532.543.2

Н.Т.Фам, В.Н.Бухарцев Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

ВЛИЯНИЕ ЭКСЦЕНТРИЧНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ НЕСКАЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ МАССИВНОГО СООРУЖЕНИЯ

В соответствии с нормативным документом [1] несущая способность нескального основания массивного сооружения оценивается по схеме предельного равновесия в рамках плоской задачи. При действии вертикальной нагрузки нарушение несущей способности (потеря устойчивости) сопровождается выпором грунта основания за пределами подошвы сооружения. По предложению В.Г. Березанцева [2] профиль призмы выпора условно расчленяется на три части, крайние из которых ограничиваются снизу прямыми линиями, а средняя часть логарифмической спиралью (рис. 1).

Рис. 1. Расчетная схема для оценки несущей способности основания

Учет эксцентриситета силы, прикладываемой к массивному сооружению, исследовал также В.Г. Федоровский [3].

Ниже изложена схема оригинального метода оценки устойчивости грунтового основания против глубинного сдвига с выпором грунта за пределами подошвы сооружения.

Границы первой части тела обрушения, называемой упругим клином, описывается функцией z(х), которую в безразмерных координатах можно представить зависимостями:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X 0; X B ;

 

 

 

 

 

Z A X A2 X

2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 1

1 4B Z 2 1 X

 

,

(1)

 

 

 

 

 

 

2 A

X X B ; 1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2B2 Z A

 

 

где

X

x xA

; Z

z zA

; В – ширина подошвы сооружения; А2 и В2 – числовые параметры;

 

 

 

 

 

B

 

B

 

 

 

 

 

 

 

– производная по Х, равная тангенсу угла наклона к оси x касательной к линии z(х) в

Z A

начальной точке А.

Производная от этой функции определяется выражениями:

102

 

Z

2A X ,

 

 

 

X 0; X

B

;

 

 

 

A

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

Z A

 

 

,

X X B ; 1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1 X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 4B2Z A

 

 

 

 

 

где X B и

X B – абсциссы бесконечно близких точек к точке перелома B с абсциссой X B , в

индексах плюс означает смещение в направлении оси х, минус – в противоположном направлении.

 

 

 

 

fk tg k

В соответствии с условием прочности Мора

ZA

2

fk , где

1 fk

критическое значение параметра прочности грунта, соответствующее состоянию предельного равновесия.

Параметры А2, В2 определяются из граничных условий в точке пересечения В:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

X B

 

 

 

 

Z X

 

A X 2

 

 

1 4B2 Z A

1

,

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

B

 

 

2 B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2B2Z A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arctg ZB arctg ZB arctg fk

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решая эти уравнения, получим

 

 

 

 

 

 

X B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

X B Z A

A2 X B Z A 1

,

 

 

 

 

(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2 X B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZA X B ZA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

A

4 fk Z A

1 X B X B 1 Z A

 

 

Z A

,

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z A

 

 

 

 

 

 

 

 

X B

 

где G 4 fk Z A 1 X B

X B 1 Z A

 

 

 

 

4 X B fk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16Z A X B 1 X B fk Z A 1 fk Z A .

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция σ аппроксимируется зависимостями:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

a X ,

 

X 0; X

B

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

X X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7)

 

 

 

 

 

Е

b 1 X ,

 

B

; 1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где а1, b1, – вещественные числовые коэффициенты.

В соответствии с теорией прочности Мора коэффициенты а1 и b1 связаны между собой граничным условием

А a1 X B Е b1 1 X B ,

откуда

b А Е a1 X B .

(8)

1

1

X B

 

 

 

Неизвестные пока параметры ХВ, а1 и ck определяются из уравнений равновесия упругого клина АВЕ.

Таким образом, создан расчетный метод в рамках схемы предельного равновесия, позволяющий анализировать влияние эксцентриситета вертикальной силы на несущую способность основания. Критерием запаса устойчивости в предложенном методе является удаление расчетных значений параметров прочности грунта основания от линии критических значений этих параметров.

ЛИТЕРАТУРА:

1.СП 23.13330.2011. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений. Министерство регионального развития Российской федерации, 2010.

2.Березанцев В.Г. Расчет оснований сооружений. Л.: Стройиздат, 1970.

3.Федоровский, В.Г. Несущая способность ленточного фундамента при действии эксцентричной наклонной нагрузки. Невесомое связное основание. «ОСиМГ». 2003, №5.

4.Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Гостехиздат, 1954.

103

УДК 627

А.О.Принцевский, Г.К.Чихрадзе, Н.П.Лавров Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

ВОДОЗАБОРНЫЙ УЗЕЛ НА Р.АССА ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ СУНЖЕНСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ ИНГУШЕТИЯ

Впоследнее время в Сунженском районе Республики Ингушетия наблюдается устойчивый рост потребления водных ресурсов. В с. Галашки только 50% дворов обеспечены водопроводной водой. Возрастает потребность в воде и у физкультурнооздоровительного комплекса.

Целью исследований является обоснование параметров водозаборного гидроузла на р. Асса на базе физического моделирования, проведенного сотрудниками кафедр ВиГС СПбПУ и ГТСиВР КРСУ в 2014 г.

Проектной организацией ККМ ОАО ПИ «СКП», г.Кисловодск рассматривался вариант водозабора с фильтрующими водоприемными устройствами конструкции А.С. Образовского

иЮ.И. Вдовина [1] в виде берегового водоприемника с каменной обсыпкой, заключенной в кассеты. Благодаря малым входным скоростям фильтрующие водоприемники менее, чем открытые водозаборы, подвержены воздействию шуголедовых факторов, при этом улучшение качества воды рассматривается как сопутствующий эффект. Существенным недостатком фильтрующего водозабора в условиях речных наносов является снижение пропускной способности в процессе эксплуатации вследствие кольматации фильтра. Регенерацию фильтра производят обратным током воды, что не всегда дает нужный эффект.

Всвязи с этим, был предложен вариант открытого автоматизированного водозаборного сооружения. Компоновочная схема этого варианта водозаборного узла представлена на рис. 1.

Рис. 1. Компоновочная схема открытого водозаборного сооружения:

1 – подводящее зарегулированное русло; 2 – водоприемный оголовок; 3 – грунтовая дамба (плавкая вставка); 4 – боковой отводящий канал; 5 – отводящее зарегулированное русло; 6 – головной регулятор; 7 – магистральный канал системы водоснабжения; 8 – сбросной тракт головного регулятора; 9 – отстойник

Применение приведенной компоновочной схемы с размываемой грунтовой дамбой 3 (плавкой вставкой) было продиктовано большой разностью наблюдаемых расходов воды в источнике 1. Забор воды в отводящий канал 4 с расходом 1,20 м3/с (без учета расхода промывки камер отстойника) необходимо проводить и при максимальном расчетном расходе 1% обеспеченности в реке Асса, равном 425,0 м3/с и при минимальном речном расходе 90%

104

обеспеченности, равном 6,0 м3/с. В качестве базовой конструкции головного регулятора 6 отводящего канала 4 первоначально была предложена компоновочная схема водозаборного сооружения для деривационных ГЭС (ВСДГ), которая положительно зарекомендовала себя при устройстве на малых реках Центральной Азии [2, 3].

Достоинством этого сооружения является применение средств автоматизации процессов водозабора: авторегулятора уровня на сбросном пролете регулятора и стабилизатора расхода воды в голове отводящего канала. Однако в связи с большой засоренностью речного потока, транспортирующим в период паводка ветки, стволы и корни деревьев, кустарник и пр., открытая водоприемная камера ВСДГ была заменена на донную водоприемную галерею, перекрытую решеткой. Авторами был выполнен поверочный расчет решетки водоприемной галереи в случае её засорения. Для расчета использована формула Е.А. Замарина [2]:

 

 

 

 

в = μКзас реш реш√2 ср,

(1)

где p – коэффициент просветов решетки; μ – коэффициент расхода, зависящий от уклона решетки; Кзас– коэффициент засорения решетки,

Поверочный расчет показал, что пропускная способность водоприемной галереи при заданных длине и ширине решетки реш = 4,7 м и реш = 1,5 мобеспечивается, т.е. расход неподтопленного истечения при расчетном напоре и полностью открытых боковых затворах галереи равна 2,44 м3/с.

Кроме того, пропускная способность поверхностной решетки водоприемной галереи исследовались на физической модели в масштабе 1:20, результаты эксперимента приведены в табл. 1.

 

 

 

 

Таблица1

 

Результаты исследований пропускной способности

 

 

поверхностной решетки водоприемной галереи

 

№ опыта

Глубина воды над

Полезная площадь

Расход воды через

Коэффициент

решеткой h1, м

решетки ω, м2

решетку Qnp, л/с

расхода m

 

1

0,008

0,012

1,27

0,40

2

0,010

0,012

1,45

0,41

3

0,015

0,012

1,79

0,41

4

0,020

0,012

2,16

0,43

5

0,025

0,012

2,48

0,44

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что назначенные размеры водоприемной галереи при заданном напоре и размерах прутьев решетки достаточны для обеспечения водозабора расходом до 2,0 м3/с. В то же время выполненный ранее расчет отстойника на отводящем канале р. Асса [4] показал, что во время промыва камеры отстойника необходима подача расхода не менее 2,4 м3/с.

Следовательно, во время промыва наносов в отстойнике придется либо ограничить подачу воды потребителям, либо увеличить размеры поверхностной решетки водоприемной галереи водозаборного сооружения.

ЛИТЕРАТУРА:

1.http://byrim.com/vodo/29.html – Устройство и эксплуатация водозаборов.

2.Гидротехнические сооружения для малой энергетики горно-предгорной зоны / под. ред. Н.П.Лаврова. Бишкек, 2009. 505 с.

3.Лавров Н.П., Логинов Г.И., Шипилов А.В. Новые типы водозаборных сооружений для малых ГЭС// Гидротехника. XXI век. №1 (8). СПб: РусГидро, ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 2012. С. 51-53

4.Отчет о НИР «Физическое моделирование и обоснование водоотведения от водозаборного сооружения на р. Асса Республики Ингушетия» (Договор № 143101401). СПбПУ-КРСУ, 2014. 120 с.

105

УДК 627.841.07:532.543.2

С.А.Калинин, Н.П.Лавров Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

СТАБИЛИЗАТОР РАСХОДА ВОДЫ НА ГОЛОВНОМ УЧАСТКЕ ОТВОДЯЩЕГО КАНАЛА ВОДОЗАБОРА НА Р. АССА

Стабилизаторы расхода воды в последнее время находят все большее применение на низконапорных гидроузлах, где требуется дискретная подача постоянного расхода воды потребителям [1, 2]. В данном случае рассматривается возможность применения гидравлического стабилизатора расхода в качестве головного регулятора на отводящем канале водозаборного сооружения на реке Асса для системы водоснабжения нескольких районов Республики Ингушетия. Цель применения стабилизатора – обеспечение потребителей постоянным расходом воды Q = 2,4 м3/с при определенном открытии затвора стабилизатора, независимо от колебаний уровня воды в верхнем бьефе.

Для выбора наиболее работоспособной в данных условиях конструкции проведем краткий анализ современных типов стабилизаторов расхода.

С целью повышения пропускной способности конструкции, О.В. Атамановой и В.В. Кругловой был предложен гидравлический стабилизатор расхода воды [3] с коническим козырьком (рис. 1).

Рис. 1. Стабилизатор расхода с коническим козырьком конструкции О.В. Атамановой и В.В. Кругловой: 1 – отводящий канал; 2 – закладные части; 3 – береговые устои; 4 – подъемный винт; 5 – полотнище плоского затвора; 6 – лицевая грань; 7 – внутренняя грань затвора; 8 – коробчатые секции;

9 – наклонная грань; 10 – внутренний наклонный козырек; 11 – конический козырек стабилизатора

Предлагаемая конструкция стабилизатора имеет большую пропускную способность за счет наличия конусообразного козырька 11 с шириной водосливной кромки в 1,4 большей ширины канала, что дает возможность сократить размеры регулирующего сооружения по ширине.

Последней известной конструкцией является стабилизатор расхода конструкции Г.И. Логинова [4], сходная по конструкции с коническим стабилизатором. Отличие стабилизатора Логинова состоит в том, что передняя стенка стабилизатора имеет параболический вырез и помещена в собственные закладные элементы береговых устоев. Такое конструктивное изменение позволяет облегчить очистку полых секций стабилизатора при их засорении. Замена ступенчатой передней стенки на стенку с параболическим вырезом позволяет повысить точность стабилизации расхода в отвод. Однако конструкции

106

рассмотренных стабилизаторов расхода достаточно сложные в исполнении, металлоемкие и требуют большого подъемного усилия.

Более простым по конструкции и самым распространенным в гидротехнической практике является стабилизатор расхода воды типа секционный ступенчатый коробчатый щит (ССКЩ) конструкции Я.Б. Бочкарева и А.И. Рохмана [2], не имеющий подвижных в работе частей, что делает подобную конструкцию наиболее надежной в эксплуатации. Стабилизатор типа ССКЩ (рис. 2), построенный на нескольких десятках водозаборных и водораспределительных сооружений Киргизии и Казахстана, одновременно может служить водомером.

Рис. 2. Предлагаемая конструкция стабилизатора расхода воды для водозаборного сооружения системы водоснабжения на р. Асса

Поэтому на водозаборном сооружении р. Асса предлагается установка стабилизатора ССКЩ за водоприемной галерей в голове отводящего канала системы водоснабжения. К достоинствам стабилизатора расхода, как простейшего средства автоматизации водоподачи, относится отсутствие подвижных в работе частей, высокая надежность в работе, нечувствительность к величине мутности воды, возможность дистанционного управления путем применения электроподъемников для изменения открытия стабилизатора.

К недостаткам гидравлических стабилизаторов расхода следует отнести более высокую по сравнению с плоскими затворами металлоемкость, и соответственно, большее подъемное усилие, а также засорение мусором проточной части секций. Однако в нашем случае нет необходимости обязательной защиты проточной части стабилизатора от плавника и мусора, так как над водоприемной галереей головного регулятора на р. Асса установлена сороудерживающая решетка.

Далее выполнен гидравлический расчёт стабилизатора расхода типа ССКЩ с целью определения основных размеров его конструкции, таких как размеры полотнища затвора, коробчатых секций, плоского и криволинейного козырьков. На рисунке 3 показаны основные конструктивные размеры стабилизатора расхода для рассматриваемого сооружения.

107

По результатам выполненного анализа и расчета стабилизатора расхода можно сделать следующие выводы:

1.В результате анализа современных конструкций стабилизаторов расхода для головного участка системы водоснабжения на р. Асса рекомендован стабилизатор типа ССКЩ, как наиболее простой в изготовлении и подтвердивший свою надёжность в эксплуатации.

2.Рассмотрен вариант установки стабилизатора расхода за водоприемной галереей водозаборного сооружения в голове отводящего канала системы водоснабжения.

3.В результате гидравлического расчёта получены основные конструктивные параметры стабилизатора, необходимые для его изготовления и установки. Стабилизатор расхода по своим размерам нормально вписывается в переходной участок между водоприемной галереей и отводящим каналом.

4.По результатам конструирования и расчета выполнены необходимые проектные чертежи стабилизатора расхода в ортогональных проекциях, а также модель стабилизатора в объёмной проекции 3D, позволяющие изготовить и смонтировать на головном регуляторе р. Асса конструкцию рекомендуемого стабилизатора расхода.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Hydraulic structures for small hydropower engineering of mountain and foot-mountain area/ Еdited by N.P.Lavrov, Bishkek: KRSU, 2009. 492 p.

2.Лавров Н.П., Логинов Г.И., Шипилов А.В. Опыт внедрения автоматизированных водозаборных сооружений для деривационных ГЭС// Научно-информ. журнал «Водное хозяйство Казахстана», №6 (56), ноябрь-декабрь 2013. Астана. с. 6-11

3.Атаманова О.В, Круглова В.В. Гидравлический стабилизатор расхода воды с коническим козырьком// сб. науч. тр. РГАТУ, вып. 5. Рязань, 2012. с.53-56

4.Логинов Г.И. Русловые и гидравлические процессы при водозаборе из горных рек в гидроэнергетические и ирригационные системы// Автореф. диссерт. докт. техн. наук. Бишкек: КРСУ

– КГУСТА, 2014. – 39 с.

УДК 627

И.Г.Долбилова, Н.П.Лавров Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

ОТСТОЙНИК С НЕСИММЕТРИЧНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ КАМЕР ДЛЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА РЕКЕ АССА

Повышение водопотребления населенными пунктами республики Ингушетия приводит к необходимости строительств новых систем водоснабжения. Проектной организацией «ККМ» ОАО ПИ «СКП» г. Кисловодска был выбран вариант водозабора из открытого источника – р.Асса, т.к. качество воды по химическому составу отвечает предъявленным требованиям. Эта горная река транспортирует большое количество наносов (в паводок мутность речного потока доходит до 3,0 кг/м3), поэтому необходимо устройство отстойника.

На сегодняшний день известно несколько типов отстойников:

отстойники с непрерывным промывом конструкции Дюфура, Ярошеня И.Ф., Соколова Д.Я. и др. [1] рациональны при относительном преобладании крупных, быстро оседающих фракций наносов. Такой отстойник представляет собой бассейн по дну которого прокладывается система параллельных сборно-промывных галерей. Эти галереи выходят в промывной коллектор, который заканчивается блоком затворов, при открытом положении которых, пульпа из промывного коллектора поступает в нижний бьеф через грязевой канал. Однако отстойники такого типа требуют применения специальных устройств по борьбе с мусором и повышенного промывного расхода.

108

отстойники с механическими устройствами для очистки от наносов, действующими в комбинации с гидравлическим промывом, применяются в случае недостатка воды для прямого промыва при весьма больших концентрациях наносов в воде или при необходимости освобождения воды от наносов мелких фракций. Очистка в таком отстойнике производится землесосами или землечерпалками. Основным недостатком такого типа являются большие затраты на оборудование и необходимость вывоза или складирования наносов.

однокамерные и многокамерные отстойники с периодическим промывом рационально применять во всех случаях, за исключением тех, когда требуется очистка воды от наносов мелких фракций, так как они требуют большей площади для размещения.

Вданном проекте [1] выбран последний тип отстойника, как наиболее простой и надежный в эксплуатации [2]. Конструкция данного отстойника представляет собой две камеры из износостойкого армированного бетона с уклоном дна камеры 0,0056 и шириной 2,0 м. Согласно расчетам, для пропуска заданного расхода достаточно одной камеры, но для обеспечения надежности и непрерывности водоподачи потребителям, приняты две камеры. Для того, чтобы промывная галерея второй (правой) камеры отстойника на пересекала глубокую первую камеру, принята несимметричная (разнесенная) схема компоновки. По этой схеме (рис. 1) правая камера отстойника вынесена на 29,0 м вперед по отношению к левой. Это позволяет выполнить промывную галерею этой камеры при значительно меньшем заглублении. Более того, если этого не сделать, то, согласно расчетам, расчетный (необходимый) перепад окажется больше топографического и более глубокая камера будет подтоплена со стороны реки.

Применение данной схемы позволяет заметно сократить длину холостой части подводящего водовода, несущего наносы от водозаборного сооружения до отстойника.

Следует отметить, что в проекте также принят вариант автоматизированного водозаборного гидроузла [3], способного не допустить в отводящий канал фракции твердых частиц наносов диаметром более 2 мм.

Рис. 1. Несимметричная схема расположения камер отстойника:

1 – подводящий канал; 2 – камера; 3 – промывная галерея; 4 – отводящий канал.

Были выполнены поверочные расчеты величины промывного расхода отстойникапр = 2,4 м3по ВСН-II-15-77 исходя из необходимости создания требуемой транспортирующей способности потока в камере. Поскольку промывной расход оказался равным максимальному расходу в подводящем канале по проекту, решено проводить промывку камер в ночное время, когда допустим перерыв в подаче воды. Уклон дна камеры определился из уравнения Шези для принятой ширины камеры и глубины мертвого объема для накопления наносов мо = 1,2 м. Длина камеры отстойника по расчету принята равной 50,0 м. За выходным порогом отстойника изначально предусматривался отводящий канал трапецеидального сечения, но по просьбе заказчика был канал был заменен на два напорных

109

трубопровода диаметром = 800 мм, подводящих очищенную воду от отстойника к потребителю. В то же время подводящий водовод от водозаборного сооружения до отстойника представляет собой бетонированный канал прямоугольного сечения длиной 500 м и шириной по

дну = 1,8 м, с уклоном дна = 0,0013, и строительной высотой стр = 1,5 м.

Время заполнения отстойника насосами исходя из объема и расхода твердой фазы равно 25 часов, поэтому периодичность промыва камер принята один раз в сутки. Расчетное время промывки камер равно 3,44 часа. Высота промывной галереи г между отстойником и рекой Асса из условия обслуживания принята равной ширине камеры г = г = 1,8 м, длина галереи г = 90,0 м. Расчетный перепад = 3,67 м, необходимый для промыва камеры, складывается из глубины воды в камере отстойника до промыва о = 3,0 м, потерь напора при истечении из под затвора в голове отстойника = 0,39 м, геодезический перепад от начала отстойника до реки равен 0,78 м, минус глубина двухфазного потока (пульпы) в галерее г = 0,5 м.

Поскольку имеющийся топографический перепад т = 4,2 м превышает необходимый для неподтопленного истечения расчетный перепад ∆ = 3,67 м, подтопления отстойника со стороны реки не будет.

С целью контроля проектных размеров отстойника автором выполнена выборочная проверка некоторых компоновочных размеров отстойника по методу В.Н. Бухарцева [4]. В частности, исходя из дифференциального уравнения интенсивности перемещения частиц воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=

 

 

 

,

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и наносов вдоль потока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=

 

,

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а также горизонтальной составляющей скорости движения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

,

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

определена длина рабочей части отстойника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4 ∙3,0

 

 

 

 

 

 

отст

=

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

= 44,44 м.

(4)

[ ]

0,027

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь – глубина воды в сжатом сечении камеры отстойника; , – вертикальная и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

горизонтальная составляющая скорости воды в отстойнике (до промыва наносов); – скорость оседания частиц наносов; – относительное заглубление частицы.

Время заиления камер отстойника определяется по формуле

 

 

=

нан

,

(5)

 

 

заил

 

 

 

 

 

Φ ( )

 

 

 

 

 

=

 

0

 

,

(6)

нан

 

 

где – скорость нарастания наносов; нан – высота наносов;

Φ – мутность; – зерновой

состав наносов; нан – удельный вес материала наносов.

 

По расчетам заил = 55,6 часов, что почти в два раза больше, чем в выполненных традиционным способом расчетах. Это дает определенный запас времени при заилении

отстойника. Выводы:

1. Применение данного варианта отстойника с несимметричным расположением камер наряду с применением наносозащитных приемов при водозаборе из р. Асса позволяет решить задачу очистки воды от твердых фракций речных наносов. Для санитарной очистки речной воды от органических примесей необходимо устройство второй очереди очистных сооружений.

110