Розрахунок відстійника на замулення

 

Встановлені в першому наближенні розміри відстійника перевіряються тривалістю його замулення, після чого уточнюються остаточно.

Промивати камеру рекомендується не більше 2-х разів на добу, але не рідше одного разу на дві доби (під час найбільшої мутності води в річці).

Порядок розрахунку відстійника на замулення наступний:

1. Встановлюється тривалість розрахункового інтервалу часу, на протязі якого вважають, що глибини у відстійнику не змінюються. Інтервал ΔТ приймається 2-4 години (з метою переходу від нерівномірного повільно-змінного потоку у відстійнику до розрахункової схеми сталого потоку).

2. Визначається товщина шару наносних відкладень δ і найбільша довжина відльоту L частинок кожної з груп фракцій, що дозволяє визначити загальну товщину відкладень за один інтервал та їх об’єм. При цьому товщина шару наносних відкладень для кожної з груп фракцій більших за розрахунковий діаметр визначається за формулою

, м, (1.9)

а шару з діаметром фракцій менше розрахункового за формулою

, м, (1.10)

де – робоча витрата камери, м³/с;

L – відстань відльоту часток наносів даної фракції, м;

– прийнята довжина камери, м;

– інтервал часу замулення, год.;

μ – об’ємна мутність води, л/м³.

Довжина відльоту кожної з груп фракцій визначається за формулою Є.А.Замаріна

, м, (1.11)

де w приймається в залежності від даної фракції наносів, м/с.

Дрібні наноси (розміром меншим за розрахунковий) повністю не випадають у відстійнику, частина їх виноситься в канал. Щоб знайти ту частину, що осідає в камері, потрібно знайти глибину h₂, з якою ще можливе осідання часток в камері. Частки, розташовані в шарі потоку вище цієї глибини, вже не будуть випадати на дно камери.

Величина h₂ знаходиться за формулою Є.А. Замаріна

, м, (1.12)

де w – гідравлічна крупність фракцій, діаметр яких менший за розрахунковий, м/с;

і – швидкості, відповідно на початку і в кінці камери, м/с.

, м. (1.13)

3. Враховується зміни глибин і швидкості, що відбулися за період часу з відкладенням наносів загальним шаром .

4. Розрахунки повторюються по інтервалам часу до тих пір, поки відстань відльоту частинки розрахункової фракції не стане дорівнювати довжині відстійника, тобто , або швидкість в камері не збільшується до 0,5÷0,6 м/с – розмиваючої швидкості для свіжих наносних відкладень. Оскільки в обох цих випадках розрахункові фракції почнуть потрапляти в канал, робота камер завершується.

Число інтервалів часу дозволяє визначити величину міжпромивного періоду Т

, год, (1.14)

де п – кількість інтервалів.

Міжпромивний період Т повинен бути в межах год.

Остаточну довжину відстійника приймають враховуючи результати розрахунків на замулення.

Вона приймається з таблиці для розрахункової фракції таким чином, щоб міжпромивний період був 12 год.

У випадку, якщо розрахункові частки стали виноситися раніше, ніж через 12 годин, то розрахунок за таблицями можливо продовжити по часу до 12 годин і ту довжину відльоту розрахункової фракції, яка при цьому буде знайдена, можна прийняти за кінцеву довжину відстійника.

Розрахунки зручно вести за двома таблицями 1.3 і 1.4.

 

Таблиця 1.3 - Визначення гідравлічних параметрів наносів в часі

 

Інтервали часу	Н 1, м	Н 2, м	, м/с	, м/с	h 2, м	h 1, м
І
ІІ
ІІІ
ІV

Таблиця 1.4 - Визначення товщини шарів наносів в часі

d, мм	μ, л/м^3	w, м/с	І інтервал	ІІ інтервал	ІІІ інтервал
L, м	δ, м	Lδ, м^2	L, м	δ, м	Lδ, м^2	L, м	δ, м	Lδ, м^2
> 0,5
0,5-0,4
0,4-0,3
0,3-0,2
0,2-0,1
<0,1
	Σ δ	Σ δL		Σ δ	Σ δL		Σ δ	Σ δL

 

Спочатку записують всі дані для першого інтервалу в таблиці 1.3, на базі чого розраховують всі три графи для першого інтервалу таблиці 4, з яких Σ δ використовується для обчислення даних таблиці 3 для другого інтервалу часу тощо.

, м (1.15)

, м (1.16)

де – повна товщина наносних відкладень за даний інтервал часу;

– товщина наносних відкладів за даний інтервал часу часток діаметром менше розрахункового;

Індекс п +1 – глибина в наступному інтервалі (за часом);

індекс п – позначує глибину в попередньому інтервалі.

 

Промивка камер відстійника

 

Перед промивкою в кожній камері загальний об’єм наносних відкладень дорівнює

, м³, (1.17)

де В_к – ширина камери;

Σ(Σ δL) – сумарна площа наносів за фракціями і інтервалами, береться з таблиці 1.4 за міжпромивний період.

За міжпромивний період в камеру потрапляє наносів

, м³. (1.18)

В камері затримується наступний відсоток наносів

. (1.19)

Зважених наносів в канал потрапляє (у відсотках),

, %. (1.20)

або

, кг/м³, (1.21)

де – мутність відвідного каналу, кг/м³.

Мутність потоку в камері і пульповоді під час промивки визначається за формулою

, кг/м³, (1.22)

де – загальна вагова мутність;

– промивна витрата;

– час промивки, зазвичай приймається 20÷25 хв.;

– об’ємна вага наносних відкладень (1300÷1500 кг/м³).

Транспортуюча здатність в камері в кінці промивки можна визначити за формулою Б.М. Шкундіна

, (1.23)

де – глибина в камері під час промивки, м;

, м, (1.24)

де – промивна швидкість в камері, м/с.

Необхідно, щоб .

 

Розрахунок пульповоду

 

Ширину пульповоду приймають рівною =2÷3 м. Визначають питому втрату в пульповоді за залежністю

, м²/с. (1.24)

При відомих питомій витраті і мутності потоку визначають швидкість у пульповоді за таблицею 1.2 або за формулою (1.23). Тоді визначаємо наступні параметри.

Глибину води у пульповоді

, м. (1.25)

Площу живого перерізу потоку

, м². (1.26)

Змочений периметр

, м. (1.27)

Гідравлічний радіус

, м. (1.28)

Гідравлічні елементи промивного потоку визначаємо при коефіцієнті шорсткості = 0,025.

Коефіцієнт Шезі рівний

. (1.29)

Похил обчислюємо за формулою

. (1.30)

Після чого визначають транспортуючу здатність пульповоду

. (1.31)

Необхідно, щоб виконувалася наступна умова

. (1.32)

Ув’язка горизонтів води

 

Ув’язка горизонтів води виконується для визначення висотних розмірів споруд, що входять до складу гідровузла. Для ув’язки горизонтів води в магістральному каналі, відстійнику, верхньому і нижньому б’єфах головного вузла необхідно викреслити планове розташування (М 1:1000 або 1:2000) річки, водозабору, відстійника з пульповодом і магістрального каналу.

Вода з річки в різних водозаборах забирається по-різному. В одних це відбувається за допомогою головного шлюзу, в інших для цієї мети влаштовуються спеціальні траншеї (гірський водозабір) тощо.

У більшості водозаборів можна встановити характерний кут відводу води. Кутом відводу α називається кут, що утворений віссю споруди з початковим (до моменту забору води) стрижнем річки (рис. 1.2). Для водозабору з карманом і виносною полкою α зазвичай приймається 90÷100°.

Для гірського водозабору α =135÷150°, для фронтального α =180°. Пульповід в плані влаштовується з двома або трьома поворотами. Кути повороту повинні бути не менше 130÷140°. Повороти пульповоду, разом з косими впусками від камер в пульповід утворюють гвинтовий потік з підвищеною транспортуючою здатністю. По кресленню (рис. 1.2) встановлюється довжина пульповоду і відстань від виходу його в річку до осі греблі . Ці розміри для попередніх розрахунків в курсовому проекті наближено можна приймати:

- для водозабору з карманом і боковим відводом,

, (1.33)

- для гірського водозабору і фронтального:

. (1.34)

Ув’язка горизонтів води (рис. 1.2) виконується за умови, що при промивці камери відстійника пульпа повинна вільно поступати в річку, тобто пульповід не має бути затопленим зі сторони річки.

При ув’язці горизонтів приймається до уваги зазвичай паводок, тривалість якого більше від міжпромивного періоду відстійника.

Відмітка глибини води в річці в створі греблі (до побудови греблі) буде дорівнювати

, м. (1.35)

де – відмітка нуля гідрометричної рейки або відмітка дна річки.

Відмітка глибини води в річці в місці виходу пульповоду на відстані створу греблі L річки при Q_5%

, м, (1.36)

де – ухил річки.

Режим в пульповоді може бути бурхливим або спокійним. При бурхливому режимі в місці виходу пульповоду в річку необхідно забезпечити відігнаний стрибок. У разі спокійного режиму достатньо мати рівні горизонти в річці і в кінці пульповоду.

При бурхливому режимі, на виході потоку з пульповоду, стрибок має бути відігнаним.

Для цього розраховують другу спряжену глибину в кінці пульповоду

, м. (1.37)

Відмітка дна в кінці пульповоду дорівнює

, м. (1.38)

Відмітка дна на початку пульповоду

, м. (1.39)

 

 

Рисунок 1.3 - Компоновка гідровузла

 

 

Відмітка поверхні води при промивці на початку пульповоду

, м. (1.40)

Відмітка горизонту води при промивці в кінці камери відстійника

, м. (1.41)

Відмітка дна в кінці камери відстійника

, м. (1.42)

Відмітка робочого горизонту води у відстійнику

, м. (1.43)

Відмітка дна на початку камери відстійника

, м. (1.44)

Відмітка горизонту води аванкамери

, м. (1.45)

Відмітка максимального розрахункового горизонту води в каналі

, м. (1.46)

Після встановлення всіх необхідних відміток починають розрахунок водозабора та пергороджуючих пристроїв.

 

Водозабірні споруди

 

Водозабірні споруди влаштовують з метою забору води в джерела живлення і подачі її в канал або водоводи для транспортування в зрошувальну, обводнювальну, гідросилову та інші с системи. Оскільки ці споруди розташовують в голові водогосподарської системи, то інколи їх називають головними.