СПОСОБ БОРЬБЫ С НАНОСАМИ НА ВОДОЗАБОРНОМ УЗЛЕ Российский патент 1997 года по МПК E02B8/02 

Изобретение относится к способам борьбы с наносами на водозаборных узлах, расположенных на реках горно-пpедгорной зоны.

Известен способ очистки вод (Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М. 1958, рис. 285) путем осаждения примесей в нижней части вертикального отстойника в виде круглого (иногда квадратного) в плане бассейна с коническими или почти плоским днищем и периодическим удалением осадка.

Недостатком известного способа является нерешенность задачи удаления наносов с места их складирования, при решенности вопроса отвода наносов за пределы вертикального отстойника к месту складирования, т.е. они складируются в пойме реки (с нарушением природного ландшафта и последующей многократной разpаботкой многочисленных конусов выноса отложений наносов дорогостоящими механизмами) или выносятся на поля (с захламлением их и снижением плодородия почв).

Известен также способ отвода наносов из полочного отстойника (авт.св. СССР N 1465072, МКИ В 01 D 21/02, 1987), содержащего корпус с коническим днищем и устройством подачи исходной жидкости, пакеты наклонных осадительных пластин, установленных вдоль продольной оси с зазором между собой, камеру вывода осветленной жидкости, узел выгрузки осадка, снабженного экраном, имеющим в верхней части пластины наклоненные к центру, а в нижней решетку из Л-образных профилей, зазоры между которыми увеличиваются по мере удаления от пластин, и виброустройством, при этом пакеты, установленные на входе исходного потока, жестко связаны между собой и соединены с виброустройством.

Недостатки известного способа:
применение стационарно установленного вращающегося шнека 18 для перемещения осадка из корпуса 1 за его пределы в камеру 19 решает частный вопрос локального местоположения осадка в пределах полочного отстойника (авт.св. N 1465072, фиг.1, поз.1,18,19) и снижает надежность способа, т.к. вращающиеся в контакте с большой массой наносов детали зачастую заклиниваются и истираются в результате больших динамических нагрузок;
применение шнекового насоса 20 для выгрузки осадка из камеры 19 приводит или к захламлению территории расположения полочного отстойника (с затруднением доступа к нему для проведения профилактических и эксплуатационных работ) или к большим материальным и энергетическим затратам для транспортировки наносов с помощью системы шнековых насосов (или шнеков) на расстоянии, удаленные от полочного отстойника (там же, фиг.1, поз.19,20);
нерешенность в рамках известного способа задачи удаления наносов с места их складирования и нерешенность проблемы сохранения природного ландшафта поймы реки.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому является способ борьбы с наносами при водозаборе из горных рек (авт.св. СССР N 622924, Е 02 В 8/02, 09.03.77), заключающийся в том, что наносы в нижнем бъефе водозаборного узла аккумулируют поэтапно путем направления насыщенного наносами промывного потока в наносотранспортирующее русло с последующим складированием наносов в виде корпусов отложений в пойме реки, причем, наносотранспортирующее русло выполняют в виде лотка с выпусками и размещают на повышенных отметках вдоль поймы реки, при этом складирование производят сбросом потока с наносами через выпуски.

Основным недостатком известного способа является то обстоятельство, что наносы, в процессе реализации способа, складируемые в конусах отложения 17-22 (авт. св. N 622924, с. 2, абзац 25, с. 3, абзац 5; фиг.1, поз.17-22), загромождают пойму реки на больших площадях конусами выноса разнофракционных наносов, которые в дальнейшем разрабатываются дорогостоящими механизмами с целью их удаления и использования.

Цель изобретения сохранение природного ландшафта поймы реки, снижение трудо- и энергозатрат путем исключения складирования и многократной разработки многочисленных конусов выноса отложений наносов дорогостоящими механизмами и повышение экономичности способа путем оперативного использования наносов, например, для нужд строительных объектов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе борьбы с наносами при водозаборе, включающем пропуск насыщенного наносами промывного потока по транспортирующему руслу, размещенному на повышенных отметках поймы реки, и последующего аккумулирования наносов, пропуск наносов диаметром от 100,0 до 0,1 мм и их последующее аккумулирование производят в емкости, при этом емкость циклично опорожняют от наносов и удаляют их за пределы водозаборного узла и поймы реки посредством транспортного средства.

Такое выполнение способа борьбы с наносами при водозаборе позволяет производить удаление наносов и, по сравнению с прототипом, исключить образование многочисленных конусов выноса и засорение поймы реки, упразднить работы по разработке конусов выноса экскаваторами и погрузочными машинами, улучшить экологию, а удаленные посредством транспортного средства наносы использовать немедленно для нужд строительных объектов.

Подобное выполнение способа борьбы с наносами при водозаборе ранее не было известно и, по мнению авторов, отвечает критерию "существенные отличия".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен план; на фиг.2 - то же, но в более крупном масштабе; на фиг.3 разрез по 1-1 на фиг.2, а именно совокупность сооружений и устройств, реализующих способ борьбы с наносами при водозаборе из рек.

Схема реализации способа борьбы с наносами при водозаборе содержит (фиг. 1) наносотранспортирующее русло 4, расположенное в пойме 1 реки, перегороженное плотиной 2, с устройством водозабора 3 в составе водозаборного узла сооружений, сообщенного посредством промывного водовода 5 (фиг.3) с емкостью 6 с аккумулированной в ней призмой наносных отложений 7, затвора 8, сбросного водовода 9 и транспортного средства 10. В емкости 6 находится датчик уровня пульпы (не показан), регистрирующий минимальную, среднюю и максимальную отметки (не указаны) с помощью или звуковой, или световой, или цифровой сигнализации с выводом на пульт диспетчерского пункта управления (не показан).

Осуществление способа борьбы с наносами при водозаборе производится следующим образом.

В промывные периоды промывной расход воды, обильно насыщенный наносами, направляют из наносотранспортирующего русла 4 через промывной водовод 5 в емкость 6, в которой наносы аккумулируют в призму наносных отложений 7, а отчасти осветленную воду со взвешенными наносами сбрасывают в русло реки через сбросной водовод 9. При достижении наносами в емкости 6 максимальной расчетной отметки по соответствующему, или звуковому, или световому сигналам, или по цифровой индикации, поступающей на пульт диспетчерского пункта.

В механизированном варианте: регулировщик открывает затвор 8 и производит опорожнение емкости 6 от наносных отложений 7 в транспортное средство 10;
В автоматизированном варианте: регулировщик включает электрифицированную систему открытия затвора 8 и производит опорожнение емкости 6 от наносных отложений 7 в транспортное средство 10;
В автоматическом варианте: автоматически срабатывает блок управления (не показан) манипуляциями затвора 8, происходит его открытия и опорожнение емкости 6 от наносных отложений 7 в транспортное средство 10.

В указанные периоды весь комплекс технологических мероприятий сводится к понижению уровня наносных отложений 7 в емкости 6 с отметок порядка максимально расчетной до отметок порядка средней расчетной. Длительность осуществления макроцикла в этом случае лимитируется выражением:

где t(1)м

длительность макроцикла в промывные периоды, с;
t(1)m длительность отдельного миницикла, с;
n⁽¹⁾ число минициклов в составе макроцикла;
▿_макс максимальная расчетная отметка уровня пульпы, м;
▿_ср средняя расчетная отметка уровня пульпы, м;
S⁽¹⁾ площадь поверхности призмы наносных отложений, м²;
V(1)т объемная скорость опорожнения емкости наполнения транспортного средства, м³/c;
Δt_з суммарные затраты времени на манипуляции затвором в течение макроцикла, с;
Δt_т суммарные затраты времени на смены транспортных средств с.

В межпромывные периоды минимальный расход воды, средне- и малонасыщенный наносами, направляют из наносотранспортирующего русла 4 через промывной водовод 5 в емкость 6, в которой, отстаиваясь до малых значений концентраций, более тяжелые наносы складируют в призму наносных отложений 7, а осветленную воду малых концентраций взвешенных наносов сбрасывают, в случае достижения ею створа сбросного водовода 9, в русло реки через эту магистраль. При достижении уровня пульпы в емкости 6 средней расчетной отметки по соответствующему или звуковому, или световому сигналам, или по цифровой индикации, поступающей на пульт диспетчерского пункта в механизированном, или автоматизированном, или автоматическом режимах поднимают затвор 8 и производят частичное опорожнение емкости 6 от наносных отложений 7 в транспортное средство 10. При полном заполнении наносами 7 транспортного средства 10 опускают затвор 8 и прекращают опорожнение емкости 6.

В отмеченные периоды весь комплекс технологических мероприятий направлен на понижение уровня пульпы в емкости 6 от средней расчетной отметки до минимально расчетной. Длительность осуществления макроцикла в этом случае оценивают по аналогичным математическим соотношениям при условии замены в них индексов "1" на "2", означающие принадлежность характеристик межпромывным периодам, и разности (▿_макс- ▿_ср) на значение (▿_ср- ▿_мин), где ▿ минимальная расчетная отметка, м.

В межпромывные периоды, когда на водозаборном узле 3 не производят сбросы промывной воды с наносами, тогда при необходимости возможно опорожнение емкости 6 от призмы наносных отложений 7 ниже минимально расчетной отметки, а в отдельных случаях полное опорожнение емкости 6 с целью профилактического осмотра и работ по сохранению емкости 6 с затвором 8 в рабочем состоянии.

Во все рассмотренные характерные ситуации осуществления способа борьбы с наносами при водозаборе посредством транспортного средства 10, периодически наполняемого извлеченными из речной воды наносами 7 диаметра от 100,0 до 0,1 мм, производят оперативную перевозку их на строительные объекты для практического использования, сохраняя тем самым экологический ландшафт поймы 1 реки.

Технико-экономическое преимущество предложенного способа борьбы с наносами при водозаборе обусловлено социальным экологическим эффектом сохранения природного ландшафта поймы реки, снижением трудо- и энергозатрат за счет исключения складирования и многократной разработки многочисленных конусов выноса отложений дорогостоящими механизмами, а также оперативным использованием наиболее употребительных наносов диаметра от 100,0 до 0,1 мм, например, для нужд строительных объектов.

Использование: в способах борьбы с наносами на водозаборных узлах, расположенных на реках горно-предгорных зон. Сущность изобретения: способ борьбы с наносами при водозаборе, включающем пропуск насыщенного наносами промывного потока по транспортирующему руслу 4, размещенному на повышенных отметках поймы 1 реки, и последующее аккумулирование наносов, пропуск наносов диаметром от 100,0 до 0,1 мм и их последующее аккумулирование производят в емкости 6. При этом емкости 6 циклично опорожняют от наносов и удаляют их за пределы водозаборного узла 3 и поймы 1 реки посредством транспортного средства для использования при строительстве. 3 ил.

Способ борьбы с насосами на водозаборном узле, включающий пропуск насыщенного наносами промывного потока по транспортирующему руслу, размещенному на повышенных отметках поймы реки, и последующее аккумулирование наносов, отличающийся тем, что пропуск наносов диаметром 100,0 0,1 мм и их последующее аккумулирование производят в емкости, при этом емкость циклично опорожняют от наносов и удаляют их за пределы водозаборного узла и поймы реки посредством транспортного средства.