127

Министерство образования и науки Российской федерации

Тверской государственный технический университет а.Н. Болтушкин, о.В. Пухова, а.Е. Тимофеев гидротехника

Учебное пособие

Издание первое

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Горное дело» специализация «Открытые горные работы»

Тверь 2013

УДК 622.

ББК

Болтушкин А.Н.,. Гидротехника: учебное пособие / А.Н Болтушкин, О.В. Пухова, А.Е. Тимофеев. Изд. 1-е, Тверь: ТГТУ, 2013. С.

ISBN Тверской государственный

технический университет, 2013

 Болтушкин А.Н., Пухова О.В.,

Тимофеев А.Е., 2013

Введение

Гидротехника – прикладная наука, занимающаяся вопросами проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений, с помощью которых осуществляются различные водохозяйственные мероприятия по использованию водных ресурсов или по борьбе с вредным воздействием вод. Гидротехника, как прикладная наука, связана с гидрологией, гидравликой, гидромеханикой, а также с инженерной геологией, механикой грунтов, строительной механикой, наукой о строительных материалах и др.

В зависимости от обслуживания отрасли водного хозяйства гидротехника имеет направления:

• использование водной энергии (гидроэнергетика);

• водоснабжение населения, промышленных предприятий, отведение и очистка сточных вод;

• обеспечение судоходства и лесосплава;

• обеспечение условий для рыбного хозяйства;

• защита населенных пунктов, сооружений, объектов народного хозяйства от вредного воздействия водной стихии и др.

Применительно к мелиорации гидротехника развивается по направлениям: орошение, обводнение и осушение сельскохозяйственных и других угодий; водоснабжение производств и различных объектов; охрана водных ресурсов.

В торфяной промышленности гидротехника играет весьма важную роль. В ней рассматриваются гидротехнические мероприятия, направленные на коренное изменение естественного водного режима торфяного месторождения, связанного, главным образом, с осушением торфяной залежи, обеспечение противопожарного водоснабжения на полях добычи торфа, при недопущении ухудшения состояния природных водных объектов, включая грунтовые воды на территориях, прилегающих к торфяному месторождению.

Основным технологическим процессом при добыче торфа является удаление избыточного количества воды. В естественных условиях залегания торф, в зависимости от типа и степени разложения, имеет влажность в пределах We = 88–92 %. Влажность готовой продукции, в зависимости от её вида и назначения, находится в пределах Wк = 40–60 %.

Примем среднюю естественную влажность равную 90 %, а влажность готовой продукции – 40 %. При этих значениях влажностей из 1 м³ залежи нужно удалить 800 кг воды или 5 кг на 1 кг готовой продукции. За счет осушения (при снижении влажности примерно на 3 %) удаляется 221 кг воды, остальная вода удаляется путем испарения при полевой сушке. Чем больше воды удаляется при осушении, тем меньше ее нужно испарять в технологическом процессе добычи торфа. Испарение является мало интенсивным процессом, поэтому каждый процент снижения эксплуатационной влажности существенно сказывается на улучшении технико-производственных показателей добычи торфа.

При снижении эксплуатационной влажности увеличивается выход готовой продукции из 1 м³ торфяной залежи, а при увеличении выхода увеличивается производительность торфодобывающих машин, увеличиваются цикловые и сезонные сборы торфа, что, в конечном счете, отражается на улучшении технико-экономических показателей добычи торфа.

Кроме того, при осушении торфяной залежи за счет уплотнения верхнего слоя увеличивается несущая способность залежи и создаются необходимые условия для проходимости болотно-подготовительных и торфодобывающих машин. Без предварительного осушения, особенно сильно обводненных верховых месторождений, зачастую невозможно начать подготовку месторождения к эксплуатации.

Добыча торфа сопряжена с повышенной пожарной опасностью. Сухой торф является легковоспламеняющимся материалом. Основным средством тушения пожаров на участках добычи торфа является вода. Поэтому одной из основных задач гидротехники на торфяных предприятиях является обеспечение надежного противопожарного водоснабжения.

С гидротехникой тесно связаны и мероприятия по очистке сточных вод и сбросу их в водоприемник. Конструкция отстойников для очистки сточных вод, расчет их основных параметров ведется на основе методов гидротехники.

И, наконец, рекультивация выработанных торфяных месторождений, которая в настоящее время все чаще заменяется обводнением и созданием условий для вторичного заболачивания, также использует методы и способы гидротехники.

К гидротехнике в горном деле относятся совокупность мер, способов и техники ограждения открытых и подземных выработок от поступления грунтовых (подземных) и поверхностных вод. Кроме того к комплексу гидротехнических работ относится отвод вод, откачиваемых из горных выработок, в водоприемники. К гидротехнике также относятся все мероприятия, связанные с осушением или другими водохозяйственными работами, проводимыми после окончания горных работ при рекультивации нарушенных земель, например, заполнение водой с целью создания водоемов различного назначения остаточных выработок карьеров. К гидротехнике относятся и мероприятия по предотвращению вредных последствий понижения или повышения уровня грунтовых вод при проведении горных работ.