5. Визначення продуктивності відкритих інфільтраційних басейнів та встановлення режимів їх роботи

Штучне поповнення передбачається здійснити за допомогою інфільтраційних басейнів капітального типу з підпірними стінками (m=0), при їх експлуатації в складному режимі.

Вихідні параметри:

Ширина по дну басейну	B=20 м
Довжина басейну	L=150 м
Мутність води, що поступає в басейн	M=20 г/м3
Швидкість інфільтрації на початку першого періоду	V1=0,4 м/добу
Швидкість інфільтрації в кінці першого періоду	V2≈q2=2,0 м/добу
Глибина води в басейні протягом третього періоду	H3=2,0 м
Коефіцієнт фільтрації плівки	Kn=0,001 м/добу
Об’ємна маса скелету плівки	ск=0,8 m/м3
Гряземісткість піску	G=1,0 кг/м2
Фільтраційний опір сильно закольматованого шару піску	Ф1=0,1 доби
Коефіцієнт фільтрації чистого піску	К1=20,0 м/добу
Висота капілярного підняття чистого піску	hk=0,2 м
Тривалість фільтроциклу	Т=183,0 доби
Тривалість п’ятого періоду	Т5=15,0 діб

Визначити тривалість кожного періоду роботи басейну, загальну віддачу басейну за фільтроцикл, середню швидкість інфільтрації та побудувати розрахункові графіки Q=f(t) [або V=f(t)] та H= f(t).

Розрахунок

1. Знаходимо параметр А:

кг/(м²·добу) (3.2)

2. Розраховуємо площу дна басейну:

м² (3.3)

3. Обчислюємо тривалість першого періоду роботи басейну:

доби (3.4)

4. Знаходимо значення вакууму в підошві закомальтованого шару піску та глибину води в басейні в кінці першого періоду роботи басейну:

м (3.5)

(3.6)

5. Визначаємо об’єм води, яка профільтрувалася в грунт (віддача басейну) протягом першого періоду роботи:

м² (3.7)

При Н₂=0 → .

6. Обчислюємо тривалість другого періоду роботи басейну та його віддачу за цей проміжок часу:

доба (3.8)

м³ (3.9)

7. Визначаємо тривалість третього періоду роботи басейну:

(3.10)

м⁶/добу (3.11)

м⁶ (3.12)

Даємо наближену оцінку h_v:

м/с (3.13)

м (3.14)

Згідно формули м. (3.15)

При визначенні  товщина дуже закольматованого шару піску δ_к повинна прийматися за дослідними даними. В першому наближенні її допустимо призначати: для крупнозернистих пісків – 5 см; для середньозернистих пісків – 3 см; для мілкозернистих пісків та супісків – 1 см.

Для басейнів з непроникними укосами визначаємо параметр x за формулою:

(3.16)

де параметри a і d визначаємо за виразами

(3.17)

(3.18)

В нашому випадку m=0, тоді а визначається таким чином:

діб/м³

Визначаємо:

діб (3.19)

Тоді параметри d і x становитимуть:

діб (3.20)

В результаті розрахунків отримуємо:

діб (3.21)

8. Обчислюємо значення швидкості фільтрації для деяких моментів третього періоду роботи басейну за наступною формулою:

(3.22)

t, діб	0	10	20	50	99
V, м/с	2,0	1,42	1,16	0,82	0,61

9. Знаходимо тривалість четвертого періоду:

діб (3.23)

10. Розраховуємо віддачу басейну за третій період його роботи:

(3.24)

11. Знаходимо віддачу басейну за четвертий період його роботи:

(3.25)

В нашому випадку m=0, тоді

м³ (3.26)

12. Визначаємо середню швидкість інфільтрації V_ср за весь фільтроцикл із співвідношення:

м/с (3.27)

W – загальна віддача басейну за фільтроцикл, м³;

F_б – площа інфільтрації басейну, м²;

Т – тривалість фільтроциклу в добах.

13. За результатами розрахунків будуємо графіки Q=f(t) [або V=f(t)] та H= f(t), які приведені на рис. 1.11.

а)

б)

Рис. 1.11. Графіки V=f(t) (а) та H= f(t)(б).