Особенности расчистки малых рек средствами гидромеханизма

Введение

    Целью курсовой работы  является решение одной из  важнейших задач расчистки малых  рек средствами гидромеханизации.

    Основными целями работы  являются:

- рассмотреть общие сведения  по данному вопросу;

- изучить особенности расчистки  малых рек средствами гидромеханизации;

- изучить работу землесосных  снарядов;

- показать расчет гидравлического  транспорта донных отложений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

        Экологическая безопасность и рациональное использование водных объектов как источников чистой воды в прямой степени зависит от степени их загрязненности и заиленности донными отложениями. Загрязняющие вещества совместно с поверхностным стоком, образующимся на водосборе, промышленными и бытовыми сбросами, и привносимые из атмосферного воздуха,  поступают в водные объекты и по мере их накопления ухудшают их экологическое благополучие и провоцируют интенсивное образование донных отложений. Накоплению органических донных отложений способствует осаждение отмирающей водной флоры и фауны, а также листвы и веток околоводной растительности. Сапропели – донные отложения с содержанием органики более 15% и наличию в них органоминеральной составляющей, делают их прекрасным органоминеральным удобрением.

Количество сапропелевых отложений в водоемах Российской Федерации ежегодно увеличиваются  на 1×10⁶ м³, а их общий запас исчисляется миллиардами кубических метров. Накопленные в огромных количествах сапропели являются хорошим органо-минральным удобрением и источником органического сырья для сельского хозяйства, промышленности, строительства, медицины.

Известны различные  технологические приемы очистки  водных объектов от донных отложений, например, ручной, механизированный и  гидромеханизированный способы. Однако, в настоящее время, выпуск машин  и механизмов для очистки водных объектов в России практически прекращен.

В связи с этим для очистки водных объектов от донных отложений и добычи сапропелей необходимы новые подходы к созданию современных  машин и новых технологий.

   Гидромеханизация - способ работ, при котором часть технологических процессов проводится движущимся потоком воды под различным давлением. Основное оборудование для гидромеханизации: насосы, загрузочные аппараты, грунтонасосные станции, трубопроводы, земснаряды, гидроэлеваторы, эрлифты, гидромониторы. Гидромеханизация применяется в гидротехническом и ирригационном строительстве: возведение дамб, плотин, насыпей, систем орошения, намыв грунта под застройку местности, добыча песка из-под воды.

         Специальное оборудование выполняет разрушение горных пород напорным или безнапорным гидравлическим транспортом, создаёт отвалообразование, намывает земляные сооружения.  Водоснабжение гидроустановок осуществляется из рек или озёр без создания водохранилищ (прямое водоснабжение) или при помощи накопления воды в водохранилищах. Земснарядами выполняется очистка водоемов(прудов, рек, озер), а также дноуглубительные работы, что ведёт к обеспечению безопасности судоходства.

        Дноуглубительные гидротехнические работы, очистка прудов и рек осуществляются, в основном, на участках с небольшой глубиной. Это, в большинстве случаев, малые реки и закрытые водоемы.

         Дноуглубление и очистка рек  и водоемов решает следующие  важные задачи:

- благоустройство береговых  линий, расчистка русел рек  и каналов, устройство мест  швартовки судов;

- создание пляжей, мест  отдыха, очистка дна от посторонних  предметов, удаление водной растительности;

- обеспечение судоходства  и устройства подходных каналов  и зон стоянки для маломерных  судов и яхт;

- оптимизация русловых  процессов в целях исключения  деформации русла и размыва  берегов;

- устранение последствий  техногенных воздействий, восстановление  биологического баланса водоемов;

- повышение коммерческой  стоимости земель, примыкающих к  водоемам за счет расширения возможностей их использования;

- намыв песка.

       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.

       Специальные услуги по устройству прудов и разведения рыбы на садовых участках, в местах отдыха, в настоящее время пользуются все большей популярностью. Возможно создание пруда как естественным, так и искусственным способом. Устройство пруда естественным способом выполнимо только при наличии глинистой почвы и грунтовых вод. Естественно, устройство пруда потребует довольно больших денежных вложений, но результат с лихвой окупает все вложения. Красивый, чистый и здоровый водоем дает возможность быть ближе к природе. Чистка прудов должна проводиться ежегодно.

     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.

       Водные объекты от донных отложений очищаются следующими способами: механизированным, гидромеханизированным, взрывным и ручным.

Наибольшее распространение  получили механизированный и гидромеханизированный  способы разработки донных отложений.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОСОБЕННОСТИ РАСЧИСТКИ МАЛЫХ РЕК СРЕДСТВАМИ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

Малые реки имели и имеют  важное значение для целей водоснабжения большинства городов, сельского хозяйства и промышленности. В прошлом на большинстве малых рек устраивали запруды и возводили водяные мельницы, на которых производили помол и обдирку зерна, а в прудах-водохранилищах разводили рыбу и водоплавающую птицу. Впоследствии многие водяные мельницы были переоборудованы в малые ГЭС. Однако в результате создания единой энергетической системы их эксплуатацию в дальнейшем сочли нерентабельной, хотя при их модернизации и автоматизации они могли бы быть конкурентоспособными с ТЭС, о чем убедительно свидетельствует опыт использования малой гидроэнергетики в развитых странах. Многие плотины с течением времени разрушились, пруды-водохранилища бывших мельниц и малых ГЭС спущены, реки заилились и заросли водной растительностью.

 Чистота крупных рек во многом определяется чистотой впадающих в них малых рек. В связи с этим актуально проведение работ по расчистке в первую очередь малых рек.

Организовать  расчистку малых рек с механизированным способом разработки донных отложений в большинстве случаев достаточно проблематично из-за зарастания берегов древесно-кустарниковой растительностью, сравнительно большой их ширины (20 м и более) и плохих условий прибрежной зоны для работы механизмов.

В России накоплен достаточный опыт проведения работ  по расчистке и дноуглублению малых рек средствами гидромеханизации с проведением комплекса водоохранных мероприятий, направленных на улучшение водного режима и экологической обстановки водного объекта в целом.  Расчистка малых рек средствами гидромеханизации сопряжена с природными трудностями — в основном это донные отложения, представленные тяжелыми грунтами, заросшие водной растительностью и камышом.

Например, в 1960—1965 гг. с помощью дизельного земснаряда ЗРС-2 была выполнена расчистка русла р. Шароновки в Гурьеве-кой области (ныне Казахстан). В условиях тяжелых связных грунтов, заросших камышом, русло было расчищено на длине 40 км. Работу вели земснарядом, оборудованным обычным фрезерным рыхлителем. Как показала практика, применение на земснарядах подобного типа рыхлителей не обеспечивает ожидаемого эффекта: фреза залипает глиной, всасывающий патрубок грунтозаборного устройства забивается корнями водной растительности и камышом, что резко снижает производительность.

Лучших показателей  разработки донных отложений достигают  при оснащении землесосных снарядов роторными рыхлителями.

При расчистке  рек с помощью плавучих земснарядов  вынимаемые донные отложения гидротранспортировать можно на расстояние до 1...2км, используя его для планировки оврагов, замыва болот и низин. При расчистке малых рек первоначально применяли малые земснаряды типа ЗРС-2, которые расчищали русла реки шириной до 15 м по дну при минимальной глубине разработки 1,5 м. Техническая производительность земснаряда по грунту НО м³/ч, производительность по воде 1000 м³/ч, корпус разборный, масса земснаряда 37 т . Земснаряд оборудован автономным дизельным приводом мощностью 235 кВт, а при наличии на объекте производства работ источника электроэнергии дизельный привод можно заменять электрическим. При расчистке малых рек выбор типа земснаряда имеет принципиальное значение. Обычно малые реки засорены мусором, их берега заросли лозой, а русло камышом, ложе и берега часто сложены тяжелыми суглинками и глиной. Подобные природные условия требуют применения мощных земснарядов производительностью 1600...4000 м³/ч (по воде) и более. Однако такие земснаряды не обладают необходимой мобильностью и требуют в большинстве случаев подвода электрической энергии значительной мощности. Кроме того, при их использовании размеры образующейся выемки по дну составляют более 25...30 м, что в отдельных случаях существенно превышает размеры поперечного сечения природного русла и увеличивает объемы работ по сравнению с необходимым сечением русла для малой реки по гидравлическим параметрам.  Малые земснаряды производительностью до 700 м³/ч (по воде) и менее могут обеспечить выемку канала шириной по дну до 20 м при глубине разработки до 2 м, но они практически не могут разрабатывать тяжелые и засоренные грунты.

Для расчистки малых рек  требуются мобильные земснаряды малого класса с автономным дизельным  приводом и мощным рыхлителем, способным  разрабатывать тяжелые и засоренные грунты. Для этих целей были разработаны специальные грунтозаборные устройства. Наилучшие показатели имеют ковшово-роторные, черпаково-роторные, шнекороторные и другие рыхлители к землесосным снарядам.

Землесосные снаряды, оборудованные  грунтозаборными устройствами с ковшово-роторными рыхлителями и с подводным размещением их гидропривода, эффективно разрабатывают тяжелые грунты, но отечественные гидромоторы, используемые для привода рыхлителей, не всегда надежны — возможен разрыв резиновых шлангов, загрязнение водного объекта нефтепродуктами.

Землесосные снаряды, оборудованные  грунтозаборными устройствами, шнекороторными рыхлителями, разрабатывают донные отложения и материковый грунт в выемке шириной Юм по дну русла за одну проходку при продольном перемещении землесосного снаряда по оси без папильонирования.

 

На расчистке русла  р. Тузлов на протяжении 9 км (Новочеркасск) использовали земснаряд типа 100-40К производительностью 1200 м³/ч (по воде), который обеспечивал расчистку русла шириной до 20 м при глубине разработки грунта до 3 м. Привод грунтового насоса ЗГМ-1 электрический, мощность 380 кВт, корпус земснаряда цельносварной, что существенно ограничивает его мобильность. Энергоснабжение от ЛЭП мощностью 6кВ.

С 1980 г. Рыбинский завод  гидромеханизации выпускает более  совершенные землесосные снаряды  типа 200-50БР с разборным корпусом и гидравлическим управлением сваями и рамой грунто-заборного устройства с помощью гидроцилиндров. По своим  габаритам он близок к земснаряду 100-40К, но блочная компоновка его и разборность корпуса обеспечивают высокую транспортабельность. За год земснарядом можно разработать 300...550 тыс. м³ грунта (в зависимости от группы грунта по трудности разработки) и расчистить русло протяженностью около 3,5 км.

С 1972 по 1991 г. в Ростовской области было расчищено более 60 км русл малых рек (стоимость расчистки  составила 123,4 тыс. р. за 1 км в ценах 1991 г.). В Волгоградской области с 1978 по 1994 г. средствами гидромеханизации расчищено 85,6 км малых рек (стоимость расчистки составила 111 тыс. р. за 1 км в ценах 1991г.). Природоохранные мероприятия и проектно-изыскательские работы составляют около 25...30 % стоимости строительно-монтажных работ, выполняемых средствами гидромеханизации.

При проектировании работ  по расчистке русла рек, выполняемых средствами гидромеханизации, необходимо увязывать технические возможности земснарядов с шириной расчистки русла и глубиной выемки. Исходя из опыта производства работ, минимальную ширину расчистки русла реки по дну можно рекомендовать 20 м при глубине воды в реке в межень до 3 м, а заложение подводных откосов берегов т = 1,5. Надводные откосы и береговые кромки целесообразно дорабатывать с помощью экскаватора (драглайна, или обратной лопаты). В некоторых случаях эту работу совмещают с расчисткой русла. Трассируют расчищаемое русло в основном по имеющемуся стрежню реки, в некоторых случаях его спрямляют.

При расчистке и расширении русла реки гидравлический уклон  ее водной поверхности положе старого, поэтому через каждые 2...3 км по ее длине устраивают перепады в виде запруд с водопропускными сооружениями. В отдельных случаях оставляют целики, выполняющие функцию естественных перепадов, а земснаряд перемещают по суше или через обводную прорезь, которую потом замывают грунтом.

Отвалы грунта по возможности  размещают по течению ниже забоя  земснаряда с целью исключения повторного замыва дна выемки. В некоторых случаях вынимаемые илистые плодородные грунты складируют на полях, используя их в качестве органо-минеральных удобрений.