СПОСОБ ОЧИСТКИ ГЛУБОКИХ РЕК И КАНАЛОВ ОТ НАНОСОВ Российский патент 2008 года по МПК E02B3/02 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве способа очистки от наносов глубоких рек и каналов с использованием энергии потока воды.

Известен способ очистки русел рек от наносов, включающий бульдозеры с грабельными отвалами [1].

Недостатками данного технического решения являются:

- относительно дорогостоящее техническое решение;

- не используется полностью энергия потока воды, что позволило бы экономить значительные средства за счет сокращения сроков очистки;

- в процессе производства работ нет возможности достигать полной очистки русел рек и каналов от наносов;

- такой способ очистки неприменим на реках с большими глубинами.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки от наносов [2], включающий расчистку русла реки или канала от осевших на дне наносов, при которой производят взмучивание наносов посредством перемещения по руслу реки или канала плавающих средств с вращающимися винтолопостными устройствами и транспортировку взмученных наносов потоком воды.

Недостатками данного технического решения являются:

- достаточно сложное техническое решение и поэтому может оказаться ненадежным;

- в процессе производства работ нет возможности достигать полной очистки русел рек и каналов от наносов;

- относительно дорогой способ очистки русел и каналов от наносов.

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности очистки русел рек и каналов от наносов.

Поставленная цель достигается тем, что расчистку осуществляют многочисленными перемещениями по руслу реки или канала по течению потока воды с одного конца реки или канала до другого плавающих средств с вращающимися винтолопастными устройствами (фиг.1, 2). При движении транспортных механизмов в результате вращения винтолопастных устройств происходит взмучивание наносов, осевших на дне (фиг.3). Высота подъема h_i осевших на дне наносов зависит от крупности фракций

h_i=(0,1÷0,8)H,

где Н - глубина потока воды.

Взмученные наносы (фиг.4) по криволинейной траектории транспортируются потоком воды на расстояние

где v - скорость потока воды; u_i - гидравлическая крупность частиц расчетной фракции надлежащей очистки; h_i - высота взмучивания частиц расчетной фракции надлежащей очистки и зависящей от диаметра частиц. Высота подъема для частиц крупностью d=0,005 мм h=0,8H, для d=2 мм h=0,3Н, для d=10 мм h=0,1H; H - глубина потока воды. Промежуточные значения h можно определять интерполированием.

Гидравлическая крупность частиц зависит от размеров и формы частиц, удельного веса их, а также от температуры воды, в которой происходит осаждение взвешенных наносов. Может быть принята по справочным данным.

d,мм0,0010,10,51,02,05,010,020,030,0u, мм/с0,0685,1250,71106,71190,0300,0425,0602,0736,0

Полная длина перемещений наносов зависит от количества проходов плавающих средств и равна

L=∑L_i=n·L_i.

Количество перемещений плавающих средств с вращающимися винтолопастными устройствами будет

где L - длина очищаемого участка русла реки или канала.

Вращающиеся винтолопастные устройства изменяют пространственное положение в зависимости от глубины и направления движения. При движении по направлению потока плоскость, в которой находятся винтолопастные устройства, устанавливается параллельно дну, а при движении против направления движения потока под острым углом к дну, чтобы обеспечить движение плавающего средства. Винтолопастные устройства устанавливаются парами и вращаются в противоположенных направлениях. Таким образом, плавающее средство удерживается от заносов в одну из сторон путем компенсирования закручивающих моментов попарно установленных винтолопастных устройств (фиг.3).

На фиг.1 изображено продольное сечение русла реки или канала с плавающим средством, ориентированным по направлению движения потока, общий вид; на фиг.2 - продольное сечение русла реки или канала с плавающим средством, ориентированным против направления движения потока, общий вид; на фиг.3 - сечение А-А; на фиг.4 - схема процесса осаждения частиц.

Расчистку осуществляют многочисленными перемещениями по руслу реки или канала 1 по и против течения плавающих средств 2 с вращающимися винтолопастными устройствами 3, взмучивающими наносы 4, осевшие на дне 5, и транспортируемые потоком воды частицы 6 по траектории 7 на расстояние где v - скорость потока воды; u_i - гидравлическая крупность частиц расчетной фракции надлежащей очистки; h_i - высота взмучивания частиц расчетной фракции надлежащей очистки и зависящей от диаметра частиц, h_i=(0,1÷0,8)H; H - глубина потока воды. Количество перемещений транспортных механизмов с вращающимися винтолопастными устройствами будет где L - длина очищаемого участка русла реки или канала.

Способ очистки русел рек и каналов от наносов осуществляется следующим образом. Многочисленными перемещениями плавающих средств 2 с вращающимися винтолопастными устройствами 3 по руслу реки или канала 1 по и против течения происходит взмучивание наносов 4, осевших на дне 5. Взмученные наносы 4 транспортируются потоком воды на расстояние где v - скорость потока воды; u_i - гидравлическая крупность частиц расчетной фракции надлежащей очистки; h_i - высота взмучивания частиц расчетной фракции надлежащей очистки и зависящей от диаметра частиц для частиц крупностью d=0,005 мм h=(0,7÷0,8)H, для d=2 мм h=(0,3÷0,5)H, для d>10 мм h=(0,1÷0,3)H; H - глубина потока воды. Процесс перемещения частиц 6 происходит по криволинейной траектории 7.

Вращающиеся винтолопастные устройства 3 изменяют пространственное положение в зависимости от глубины и направления движения. При движении по направлению потока плоскость, в которой находятся винтолопастные устройства, устанавливается параллельно дну, а при движении против направления движения потока - под острым углом к дну, чтобы обеспечить движение плавающего средства 2.

Таким образом, в результате одного перемещения транспортных механизмов 2 произошло перемещение наносов 4 на расстояние L_i, которое зависит от размеров частиц 6.

Количество перемещений плавающих средств 2 с вращающимися винтолопастными устройствами 3 для полной очистки всей длины русла реки или канала 1 будет где L - длина очищаемого участка русла реки или канала. Собранные в конце русла реки или канала 1 наносы 4, будут удаляться из него в отведенные места.

Винтолопастные устройства 3 устанавливаются парами и вращаются в противоположенных направлениях. Таким образом, плавающее средство 2 удерживается от заносов в одну из сторон путем компенсирования закручивающих моментов попарно установленных винтолопастных устройств 3.

Предлагаемый способ очистки русел рек от наносов дешевле и надежнее в работе известных аналогичных технических решений и позволяет в максимальной степени использовать энергию потока воды для очистки русел рек и каналов от наносов.

Источники информации

1. Патент РФ № 2256023, E 02 B 3/02, 15/00. Способ очистки русел рек от наносов. / Хамирова Т.Ю., заявл. 29.09.2003; опубл. 10.07.2005, БИ № 19 (аналог).

2. Заявка RU 94019237 A1, МПК E 02 B 15/00, опубл. 10.08.1996 (прототип).

Изобретение относится к способам очистки русел рек, каналов и подобных сооружений от наносов. Расчистку осуществляют многочисленными перемещениями по руслу реки или канала по и против направления течения плавающих средств с вращающимися винтолопастными устройствами, взмучивающими наносы, осевшие на дне и транспортируемые потоком воды. Для обеспечения движения плавающих средств в зависимости от глубины реки или канала и направления движения плавающего средства изменяют пространственное положение винтолопастных устройств. При движении по направлению течения потока плоскость, в которой находятся винтолопастные устройства, устанавливают параллельно дну, а при движении против течения потока - под острым углом к дну. Количество перемещений плавающих средств определяют в зависимости от полной длины очищаемого участка и крупности фракций осевших на дне наносов по формуле n=L/L_i=(L·u_i)/(v·h_i), где L - полная длина очищаемого участка русла реки или канала; v - скорость потока воды; u_i - гидравлическая крупность частиц расчетной фракции надлежащей очистки; h_i - высота взмучивания частиц расчетной фракции надлежащей очистки, зависящая от диаметра частиц: для частиц крупностью d=0,005 мм - h=(0,7÷0,8)H, для d=2 мм - h=(0,3÷0,5)H, для d>10 мм - h=(0,1÷0,3)H, где Н - глубина потока воды; L_i - длина участка русла реки или канала, L_i=(v/u_i)·h_i. Винтолопастные устройства устанавливают парами и вращают в противоположных направлениях. Изобретение позволяет в максимальной степени использовать энергию потока воды для очистки русел рек и каналов от наносов, снизить затраты на ее проведение, а также повысить эффективность и надежность очистки глубоких рек и каналов от наносов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ очистки глубоких рек и каналов от наносов, включающий расчистку русла реки или канала от осевших на дне наносов, при которой производят взмучивание наносов посредством перемещения по руслу реки или канала плавающих средств с вращающимися винтолопастными устройствами и транспортировку взмученных наносов потоком воды, отличающийся тем, что перемещение плавающих средств осуществляют многочисленно по и против направления течения, при этом для обеспечения движения плавающих средств в зависимости от глубины и направления движения изменяют пространственное положение вращающихся винтолопастных устройств, а именно: при движении по направлению течения потока плоскость, в которой находятся винтолопастные устройства, устанавливают параллельно дну, а при движении против течения потока - под острым углом к дну, количество перемещений плавающих средств определяют в зависимости от полной длины очищаемого участка и крупности фракций, осевших на дне наносов, по формуле

где L - полная длина очищаемого участка русла реки или канала;

v - скорость потока воды;

u_i - гидравлическая крупность частиц расчетной фракции надлежащей очистки;

h_i - высота взмучивания частиц расчетной фракции надлежащей очистки, зависящая от диаметра частиц: для частиц крупностью d=0,005 мм h=(0,7÷0,8)H, для d=2 мм h=(0,3÷0,5)H, для d>10 мм h=(0,1÷0,3)H, где Н - глубина потока воды;

L_i - длина участка русла реки или канала,