Особенности расчистки малых рек средствами гидромеханизма

Кривая 2 на рисунке 3 характеризует изменения удельных потерь напора при движении пульп, обладающих аномальным изменением вязкости. Гидротранспорт подобных пульп возможен в структурном и турбулентном режимах. В структурном режиме гидротранспорта изменение удельных потерь подчиняется закону Шведова—Бингама, представляющему движение упругого ядра по вязкому подслою. При движении таких пульп в структурном режиме наблюдают плавное изменение удельных потерь напора. По мере возрастания скорости движения ядро постепенно разрушается с увеличением зоны вязкого подслоя. При полном разрушении ядра, соответствующем наступлению турбулентного режима, проявление вязкопластичных свойств прекращается, и движение подобных пульп в турбулентном режиме мало чем отличается от движения вязких жидкостей. При низкой консистенции характер движения подобных пульп практически не отличается от движения условно «чистой» воды.

Донные отложения  в отдельных водных объектах содержат мелкозернистый минеральный материал и сравнительно мало органики (менее 20 %), например минеральные илы, мелкозернистые пески и более крупный материал (крупнозернистый песок, гравий, щебень).

Транспортирование подобных пульп осуществляют только в турбулентном режиме при критических  или близких к ним скоростях потока.

Кривая 3 на рисунке 3 характеризует изменение удельных потерь напора в зависимости от скорости движения пульпы, образованной из крупнозернистого материала. Минимальное значение удельных потерь напора соответствует так называемой критической скорости, при которой обеспечивается транспортирование частиц расчетного диаметра без оседания их на дно пульпопровода. При скоростях менее критических частицы начинают оседать на дно пульпопровода, что уменьшает площадь его поперечного живого сечения, а в связи с этим увеличиваются и потери напора. В неблагоприятных условиях пульпопровод может полностью закупориться. Перекачка пульпы со скоростями более критических резко увеличивает потери напора, расход энергии и способствует повышенному абразивному износу пульпопроводов.

 

               

Рис.3 Графики изменения удельных потерь напора V от скорости движения потока v:

1 — удельные потери напора при движении чистой воды; 2 — то же при гидротранспортировании вязкопластичных пульп, образованных из полидисперсных материалов; 3 — то же при гидротранспортировании пульп, образованных при разработке крупнозернистого материала

     В связи с этим методика расчета гидравлического транспорта зависит от вида разрабатываемых донных отложений.

При транспортировании  пульп, образованных из мелкодисперсного материала с высоким содержанием органического вещества, гидравлический расчет пульпопроводов выполняют в такой последовательности.

    Производительность землесосного снаряда по пульпе Q_n, м³/с, подобранного по технической характеристике , определяют по технической производительности по воде Q_B установленного грунтового насоса

                          

 

Среднюю скорость движения пульпы рассчитывают по сечению пульпопровода

                                    

         

 

Тогда удельные потери напора по длине при движении мелкодисперсных органоминеральных пульп

                        

 

 где g — ускорение свободного падения.

 

Учитывая, что  существующие землесосные снаряды  из-за их конструктивных особенностей не способны образовывать из донных отложений высококонцентрированные пульпы с преобладанием в них полидисперсного материала с высоким содержанием органического вещества, потери напора по длине пульпопровода можно вычислить по формуле Шези:

Общие потери напора по длине пульпопровода, м,

 

                           

 

                       

 

Потери напора в местных сопротивлениях гидротранспортной системы рассчитывают по формуле

                           

 

В предварительных  расчетах принимают потери напора в  местных сопротивлениях гидротранспортной системы как h_м = 0,1 hj.

Развиваемый напор, м, выбранного грунтового насоса должен быть больше или равным требуемому напору гидротранспорта:

 

 

После выбора диаметра берегового пульпопровода рабочий  режим гидротранспортной системы в целом определяют графически по точке пересечения напорно-расходной характеристики грунтового насоса Q_H =./(Нн) с напорно-расходной характеристикой пульпопровода Q_t= ./ (Hт) (рис.4.).

Напорно-расходную характеристику грунтовых насосов Qн принимают по справочнику-каталогу, а напорно-расходную характеристику пульпопровода Q_r рассчитывают с учетом принятых диаметров плавучего, берегового и распределительного участков пульпопровода при их проектных длинах.

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Напорно-расходные характеристики грунтового насоса ГрУ 1600/25 и системы пульпопровода: 1 — напорно-расходная характеристика  Q_H грунтового насоса; 2—напорно-расходная характеристика Q_т  пульпопро вода.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заводские характеристики грунтовых насосов получены при  заводских испытаниях на «чистой» воде и обычно при расчете гидротранспорта их пересчитывают для условий перекачки минеральных пульп. Однако плотность илистых пульп с повышенным содержанием органики, как правило, соизмерима с плотностью воды, и по опыту производства работ, заводские характеристики грунтовых насосов практически не отличаются от характеристик, получаемых при перекачке илистых пульп. Поэтому их пересчет с «воды» на «пульпу» не требуется.

При производстве работ по очистке русел рек и водохранилищ донные отложения в них часто представлены преимущественно крупно- и среднезернистыми грунтовыми частицами диаметром более 0,1 мм и их смесью с ограниченным количеством более мелких частиц и органики. Гидротранспорт подобного материала осуществляют в турбулентном режиме при скоростях, близких к критической скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Для выполнения дноуглубительных работ, очистки водоемов и очистки прудов мы используем самоходные земснаряды, позволяющие эффективно выполнять различные задачи за счет наличия различных рабочих органов, таких как землесос, ковш–насос, ковш–обратная лопата, грейфер. Земснаряды могут оперативно доставляться к месту работ по очистке водоемов различным транспортом.

       Очистка водоема, пруда очень важна для его дальнейшего использования. В случае засорения пруда различным мусором: опавшей листвой, хвоей, засохшими стеблями растений, пыльцой цветов, пухом, разного рода бытовыми отходами, появления на поверхности воды маслянистой пленки, потери растительности, - выполняются гидротехнические работы по его восстановлению, очистке дна от осадка и корней.

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных  вод от промышленных предприятий  и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и др.); изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т.д.

 

 

                                                   ПРИЛОЖЕНИЕ

Принципиальная схема  земснаряда:

1— грунтозаборное устройство; 2— всасывающий трубопровод; 3 — грунтовой насос; 4— напорный трубопровод; 5— свайно-опорный механизм; 6— корпус; 7— плавучий пульпопровод; Н_р — глубина разработки донных отложений

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИТОЧНИКОВ

1.  Сметанин В.И. С50 Восстановление и очистка водных объектов. — М.: КолосС, 2003. — 157 с: ил. — (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). ISBN 5-9532-0037-4.

2.   Анзигидов В.А., Воронов Ю.И., м/у «Оформление дипломных проектов»

3. Назаров И.А., «Справочник проектировщика». Изд. 2-е, перераб. и доп. – М., Стройиздат, 1977.- 288 с..

4. Репин Б.Н.,Запорожец С.С, Ереснов В.Н., Справочник. «Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения» , М., Высшая школа,1995.