Отстойное сооружение

СОЮЗ СОВЕТСНИХСО 4 НВЛЮЩеаежРЕСПУБЛИН ае св 2 В /02 ОПИСАН РЕТЕНИЯ ; ИЗОБ ЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт водных проблем и гидротехники Минводхоэа Армянской ССР (53) 628.163 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 819253, кл. Е 02 В 8/02, 1979.2. Инструкция по проектированию отстойников и наносоперехватывающих сооружений для оросительных систем. ВСН-П-77. М., 1977(54).(57) ОТСТОЙНОЕ СООРУЖЕНИЕ состоящее из камеры с дном, боковыми стенками, о т л и ч а ю щ е е с я ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПЮ К АВТОРСКОМУ С тем, что, с целью повьааения эффектнв ности работы сооружения путем интен: сификации процесса осаждения наносов при сокращении габаритов устройства, продольный профиль дна выполнен криволинейным, вогнутым на участке, прилегающем к подводящему каналу, длина которого равна отныению средней гид". равлической крупности наносов к средней скорости в подводящем канале, и выпуклым на остальном участке, при легающем к отводящему каналу, при этом уклон дна в начале отстойного сооружения равен уклону подводящего канала, а в конце его - 0,14, а ржрина сооружения выполнена равной ширине подводящего, канала. ЭИзобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, связанным с очисткой потока от содержащихся в нем наносов.Известны отстойные сооружения или отстойники с непрерывным или периоди ческим промывом как энергетического, так и ирригационного назначения .1,Известно отстойное сооружение, состоящее из камеры с дном, боковыми стенками. Осаждение наносов в отстой ном сооружении вызывается путем резкого уменьшения транспортирующей способности потока в нем по сравнению с таковой в подводящем канале, чтов свою очередь обусловлено значительным уширением и углублением камерыотстойника по сравнению с последним.Это пониженное значение транспортирующей способности потока устанавливается в определенном створе отстойника, после которого оно не меняется вследствие прямолинейности профиля его дна2.Снижение транспортирующей способности потока в известном сооружении достигается путем значительного увеличений поперечных размеров камеры отстойника (ширина и высота боковых стенок сооружения) вследствие чего соответственно увеличиваются объемы земляных, бетонных, железобетонных и других работ, связанных со строительством сооружения. Резкое снижение транспортирующей способности по" тока путем значительного уширения и углубления сооружения отрицательно влияет на гидравлику потока в нем: поток из подводящего канала .с малым живым сечением (большой скоростью) поступает в камеру отстойника с боль, шим сечением (малой скоростью). При,. 40 этом наличие сравнительно короткого переходного участка не может обеспечить плавного сопряжения указанных потоков. В результате образуется неустойчивое обойное течение с край не неравномерным и нестабильным распределением скоростей потока и концентрации наносов как по поперечному сечению, так и по длине сооружения, Вследствие этого понижаетя и интен О сивность осаждения наносов в отстойнике, что эквивалентно снижению КПД сооружения в целом.В соответствии со сказанным выев, поток стабилизируется лишь на больших расстояниях от начала отстойного сооружения, т.е. транспортирующаяся способность потока от сВОего значения в подводящем канале снижается до требуемого значения. в отстойнике на болйаом расстоянии от его входно го сечения. Это приводит к удлинению, сооружения, а следовательно, увеличению затрат на его строительство.Цель изобретения - повышение эфФективности работы сооружения путем 65 интенсификации процессе осаждения наносов при сокращении габаритов устройства,Укаэанная цель достигается тем,что продольный профиль дна выполненкриволинейным, вогнутым на участке,прилегающем к подводящему каналу,длина которого равна отношению средней гидравлической крупности наносовк средней скорости потока в подводящем канале и выпуклым на остальномучастке, прилегающем к отводящемуканалу, при этом уклон дна в началеотстойника равен уклону подводящегоканала, а в конце его - 0,14, а ширина сооружения выполнена равной ширине подводящего канала.На фиг, 1 изображены криволинейныйпродольный профиль дна отстойника икривая свободной поверхности потока;на Фиг, 2 - отстойное сооружение,вид сверху; на фиг. 3 - график распределения осадков на дне отстойногосооружения; на Фиг. 4 - график оптимальности выбора параметра уклонавыпуклого участка.Отстойное сооружение состоит изкамеры 1, включающей в.себя криволинейное дно 2 (снабженное промывнымиотверстиями) и боковые стенки Ь. Ширина его выполнена равной ширине подводящего канала.4. Профиль дна состоит из двух кривых: вогнутой на участке, прилегающем к подводящему каналу 4 (от начала профиля А до точки О)и выпуклой на остальном участке,прилегающем к отводящему каналу (отточки О до конца профиля Б). Приэтом точка О является точкой перегиба кривой, а расстояние Ойпропорционально отношению средней гидравлической крупности наносов к среднейскорости потока в подводящем канале(коэффициент пропорциональности определяется расчетом).Модель отстойного сооружения выполнена длиной1,2 м, шириной0,174 и высотой 0,2 м. Наносонесущийпоток по тупает.в сооружение черезпрямоугольный канал той же шириныс уклоном0,01, в котором обеспечивается равномерное движение срасходом Ю = 10 м/с, концентрациейнаносов.= 9,7 ко/мэ, при этом глубина потока пц = 6,12 см.Скорость потока в подводящем канале Уо = 0,94 и/с , средний диаметрнаносов бр= 0,4 мм, которому соответ.ствует средняя гидравлическая крупность Ю,= 0,043 м/с. ПроФиль дна отстойного сооружения выполнен криволинейным: сначала вогнутым на участ"ке длинойК ф, где значениезо окоэффициента пропорциональностиопределяется исходя иэ заданного условия, чтобы 80 из поступивших вотстойное сооружение наносов осталосьв нем, а остальные 20 ушпи за его пределы, при этом коэффициент пропорциональности М 15. Таким образом, 1 н 0= 0,7 м, остальная часть дна сооружения длиной 1 з = 1,2-0,7 = 0,5 м выполнена выпуклой.После этого дно отстойного сооружения выравнивают и делают прямолинейным в продольном профиле, а ширина его.увеличивается вдвое (0,37 м).Наносонесущий поток; поступая из подводящего канала 4 в камеру 1, встречает сначала вогнутую часть дна. Последняя заставляет поток цепрерывнь снижать свою транспортирующую способность по течению и тем самым 35 вызывать интенсивное осаждение наносов вдоль пути (напомним, что количество отложившихся наносов между двумя какими-либо сечениями потока пропорционально разности транспорти рующих способностей этих сечений). Описанный процесс осаждения наносов продолжается до точки О. Если и после этой точки кривую профиля дна выполнить вогнутой, то интенсивность осаждения там будет уменьшаться и мы,получим следующую картину; толщина слоя отложений будет возрастать в точке 0 и левее ее (против течения), а правее ее увеличение толщины отложения будет незначительно, что приводит к снижению эффективности работы сооружения. Во избежание этого профиль дна отстойника от точки. 0 конца камеры 1 выполнен выпуклым, что обеспечивает интенсивное осаждение наносов и на этом участке (ОВ) сооружения.На основании исследований установлено, что оптимальный уклон дна в начале отстойника равен уклону подводящего канала, а в конце его - 014, 40 что обусловлено безотрывным двйжейием потока в отстойном сооружении.КаК известно, поток не может плав".:, но обтекать криволинейные поверхности в тех случаях, когда угол Ы,между 45 касательной к ней и направлением по-. тока большой, В таких случаях поток отрывается от стенки и между ним и стенкой образуется зона отрыва, в которой возникают вихри (фиг. 3). 50 Они не только резко увеличивают потерн энергии на трение, но и наруша ют стабильную работу сооружения.В случае отстойного сооружения это явление приводит к резкому снижению эффективности осаждения наносов.Во избежание отрыва потока от стенки казанный угол ограничивают в определенных пределах. Например, для криволинейных переходных участков для жидкости без наносов оптимальным максимальным углом считается ц.= 12"30, Для расширяющихся на. порных каналов (диффузоров) этот угол принимается 5-6 0, Исследования показывают, что в случае наносонесущего потока оптимальное значение этого угла можно принять ср Вф, которому соответствует уклон наои ьо 8 = 0,14. Благодаря криволинейности профиля дна отстойного сооружения происходит плавное уменьшение транспортирующей способности потока в нем от своего начального значения, соответствующего потоку в подводящем канале, до требуемого значения в кон. це его. Это обеспечивает интенсивное осаждение наносов по всей длине сооружения.функцию снижения транспортирующейспособности потока на себя берет криволинейность профиля дна сооружения,а ие его ширина, поэтому ширина отстойного сооружения выполнена равнойширине подводящего канала.Ввиду того, что камера отстойникане уширена, гидравлическая картинапотока в ней значительно лучше, чему известного отстойникае нигде ненаблюдается таких неблагоприятныхявлений как неустойчивые по временисбойные течения, отрывные течения,воронкообразования и др,Применение предлагаемой конструкции дает значительный экономическийэффект, так как сокращает поперечныей продольные габариты сооружения,исключает устройство переходныхучастксу, сопрягающкх подводящий канал с отстойникси. Затратына строительство предлагаемого сооруженияпо сравнению .с.известным сокращаютсярочти .вдвое.1020498 Составитель, А. КолоскоПетраш Техред М.Тепер едакт Корректор М. Шар Заказ дписн П фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная 3855/25 Тираж 673 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж, Раушскак наб., д