книги из ГПНТБ / Механизация и автоматизация оросительных систем и технология орошения сельскохозяйственных культур сборник научных статей гидромелиоративного факультета

Взяв за основу проведенные исследования для случая ис­ течения из-под наклонного щита с (3>90° в горизонтальный лоток и данные подсчитанные по формуле Н. Е. Жуковского, нами была получена новая зависимость для определения коэффициента вертикального сжатия е для щитовых отвер­ стий при истечении из-под щита наклоненного к горизонту более 90°:

(5)

а

где; ■/(=—— относительное открытие щитового отверстия;

3 — угол наклона щита к горизонту, выраженный в радианах.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Формулы А. Коха и К. Ф. Химицкого для случая наклон­ ного щита с |3>90° дают большое отклонение от наших опыт­ ных данных и данных, подсчитанных по формуле Н. Е. Жу­ ковского, а поэтому не приемлемы для данного случая.

2. Предлагаемая зависимость (5) хорошо согласуется с данными, полученными по формуле Жуковского Н. Е. и опыт­ ными данными для |3>90°, представленными в таблице 1, а поэтому, учитывая ее сравнительную простоту, можно реко­ мендовать ее для практических расчетов.

3.К. Ф. X и м и ц к и й. О коэффициенте сжатия при истечении из-под сег­ ментных затворов. «Гидротехническое строительство». № 11, 1964 г.

4.А. С. Л у г о в о й . Исследование истечения из-под’ наклонного плоского щита водовыпуска-сгабилизатора расхода. Вопросы механизации и ав­ томатизации оросительных систем, Фрунзе. 1973 г,

11-154-1

РАСЧЕТ ПРОМЫВА НАНОСОВ НА ИРРИГАЦИОННЫХ ОТ ТОЙНИКАХ С ТРАПЕЦЕИДАЛЬНЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ

ОТСТОЙНЫХ КАМЕР

Старший преподаватель ЯРЫГИН И. Е.

Одной из сложных задач при проектировании и эксплуа­ тации отстойников на оросительных системах горно-предгор­ ной зоны, аккумулирующих большой процент донных нано­ сов, является расчет гидравлического промыва наносов. Существующие научные проработки (в привязке к отстойни­ кам горно-предгорной зоны) (2, 3, 4, 5, 6, 7) были даны в ос­ новном для промыва верхних бьефов водозаборных узлов и отстойников с прямоугольным поперечным сечением отстой­ ных камер и конкретно для трапецеидальных отстойников, нашедших широкое распространение в практике строитель­ ства в Кирг. ССР, не разрабатывались.

Лабораторные и натурные исследования таких отстойни­ ков, проведенные на модельной площадке института «Киргизгипроводхоз» (8) и сотрудниками КиргНИИВХ (1, 6), по­ казали широкий диапазон изменения насыщенности промыв­ ного потока наносами в течение времени промыва, завися­ щий от погонного расхода потока, диаметра наносов и уклона верха смываемой призмы наносов. Учет изменения диаметра наносов в процессе промыва очень сложен и поэтому сущест­ вующие зависимости были даны в привязке к среднему диа­ метру отложений; для прямоугольных отстойных камер по­ гонный расход промывного потока является величиной по­ стоянной, а для трапецеидальных камер — переменной. Учет изменения уклона смываемой призмы во времени в сущест­ вующих расчетных зависимостях проводился с допущениями, по которым уклон принимался или постоянным, равным ук­

стоянные уклоны в период промыва наносов, что недостаточ­ но точно отражает действительный процесс промыва последних.

В связи с вышеизложенным возникла необходимость про­ ведения исследований процесса гидравлического промыва наносов на ирригационных отстойниках с трапецеидальным поперечным сечением отстойных камер.

Целью проведения исследований являлось изучение изме­ нения насыщенности промывного потока наносами в период промыва; ее изменения в зависимости от фракционного со-

162

Рис. 1. Графические зависимости уклона призмы наносов в отстойнике от среднего диаметра отношений.

става отложений, уклона верха смываемой призмы и расхода промывного потока в отстойных камерах трапецеидального поперечного сечения, в результате которых предполагалось получение расчетных зависимостей и составление методики расчета промыва подобных отстойников.

Лабораторные исследования проводились в лаборатории «Гидротехнические сооружения» Киргизского сельскохозяй­ ственного института на модели отстойника масштаба 1:20. В процессе исследований было проведено три серии опытов для

163

уклон;] дна отстойной камеры 0,01; 0,02 и 0,04; для одной се­ рии опытов былопринято три промывных расхода— 0,25 м3/сек; 0,75 м3/сек и 2,25 м3/сек и при каждом расходе проводились три серии опытов для смесей наносов различного фракционного состава.

В результате обработки материалов лабораторных иссле­ дований были получены:

а) зависимости уклона верха отложений при заилении от­ стойника от расхода и среднего диаметра наносов (рис. 1), на основании которой была получена расчетная формула вида

где: dcp — средний диаметр наносных отложений в отстой­ нике в мм;

К — коэффициент, принимаемый для условий приведен­ ных исследований равным 1 мм;

С— коэффициент, величина которого находится в за ­ висимости от расхода (значения «С» приведены в таблице 1);

б) зависимости насыщенности промывного потока от рас­ хода, уклона и диаметра наносов (рис. 2), на основании кото» рой получена расчетная формула.

q

где: N — величина, зависящая от крупности наносов и рас­ хода воды, может быть определена по зависимости

q — удельный расход промывного отверствия м3/сек. п. м.; i— уклон фронта смываемой призмы наносов;

dcp— средний диаметр наносов в отстойнике.

Анализ формулы (2) показал, что она идентична расчет­ ной зависимости, приведенной В. А. Мухиным на основании преобразования формулы В. Н. Гончарова, но дает большие значения насыщенности в диапазоне тех же уклонов (в кон-

164

Рис. 2. Графические зависимости насыщенности водного потока на­ носами при промцве отстойника.

це периода промыва наносов), что объясняется уменьшением поперечного сечения камеры и увеличением погонного рас­ хода в последней.

На основании исследований и полученных расчетных зави­ симостей предлагается нижеследующая методика расчета вре­ мени промыва трапецеидальных отстойников, которая заклю­ чается в суммировании интервалов времени промыва отдель­ ных участков призмы наносов.

Расчетная схема отстойника приведена на рис. 3.

166

Порядок расчета времени промыва следующий: 1. Определяется погонный промывной расход

(4 )

Q„— расчетный промывной расход ы3/сек; Ьо— ширина промывного отверстия.

2. По данным значений среднего диаметра наносов в от­ стойнике с1ср и промывного погонного расхода q„ определяет­

ся величина N по зависимости (3)

гд е :тох— коэффициент заложения откоса отстойника камеры,

шк — то же канала,

b — ширина канала по дну, м;

В— ширина камеры отстойника в начальной части на

уровне дна подводящего канала, м.

4.Определяется уклон верха призмы наносов при полном заилении отстойника по зависимости (1).

5.Определяется расстояние I\ (рис. 3) гребня фронта

призмы наносов и ее отметка в пределах (2-f-4)H, где Н — наполнение в конце отстойной камеры (что будет приблизи­ тельно соответствовать полному объему заилеваиия камеры).

При этом, отметка гребня фронта призмы наносов опреде­

167

получекного на основании сокместного решения зависимостей

(2) и

Тв

где: h0 — каполнение при равномерном движений промывно­ го потока в очищенной or наносов отстойной ка­ мере;

7В— объемный вес воды т/м3 ( = 1,0); с1ср— средний диаметр наносов в отстойнике, мм.

Hi = A 4—Д 5 (см. расчетную сйему, рис. 3).

7. Задаваясь рядом промежуточных значений уклонов in ti интервале между максимальным уклоном фронта призмы накосов i[ и уклоном дна отстойной камеры ia, определяют для каждого принятого уклона насыщенность потока по за­ висимости (2).

8. Для каждого промежуточного уклона и соответствую­ щей ему насыщенности потока наносами определяется напол­ нение перед промывным отверстием hn по зависимости (7).

9. Определяется расстояние 1П от промывного отверствия до рассматриваемых сечений, соответствующих принятым про­ межуточным уклонам, по зависимости

10. Определяется высота призмы наносов в каждом про жуточном сечении:

а) при /П< Ь

11.Определяются объемы элементарных смываемых пр

наносов:

при /п< L

(индекс «1» обозначает последующее сечение, считая от про­ мывного отверстия).

* Расчетная зависимость Приведена в статье автора «Красчету про­ пускной способности отверстий промывных шлюзбв отстойников с учетом насыщенности потока наносами»; находящейся в печати.

168

М>И= (Ьо + mh нп) hHII

где: in — коэффициент заложения откосов отстойной камеры; hHr,— подсчитаны в и. 10-а;

при /П<Х

AW——AWn \Wn+i

где: AW и AWn+i считается по формуле

li цП— подсчитаны в и. 10-6.

12. Определяются интервалы времени промыва элемент ных смываемых призм наносов по зависимости

AW- ун ■1000

(13)

Рср ■Qи ■60

где: Рср — средняя насыщенность потока в интервале про­ межуточных уклонов;

Pcn:= ° . 5 ( P n + P n + i )

Ти— объемный вес наносов (1,6—1,65 т/м3).

Время полного промыва определится, как сумма отрезков времени промыва элементарных призм.

T = SAt

Расчет времени промыва рекомендуется проводить в таб­ личной форме, приведенной выше.

Предлагаемая методика расчета промыва дает возмож­ ность определения максимальных размеров отстойника и наз­ начения уклона дна отстойной камеры. Уклон дна камеры в этом случае принимается равным промежуточному уклону фронта смываемой призмы наносов, при котором обеспечи­ вается промыв отстойника за принятый интервал времени.

170