Отстойное сооружение Советский патент 1983 года по МПК E02B8/02 

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, связанным с очисткой по тока от содержащихся в нем наносов. Известны отстойные сооружения или отстойники с непрерывным-или периоди ческим промывом как энергетического, так и ирригационного назначения fll. Известно отстойное сооружение, со стоящее из камеры с дном, боковыми стенками. Осаждение наносов в отстой ном сооружении вызывается путем резк го уменьшения транспортирующей способности потока в нем по сравнению с таковой в подводящем канале, что в свою очередь обусловлено значитель ным уширением и углублением камеры отстойника по сравнению с последним. Это пониженное значение транспортиру кяцей способности потока ycтaнaвливaV ется в определенном створе отстойника, после которого -оно не меняется вследствие прямолинейности профиля его дна 2. Снижение транспортирующей способности потока в известном сооружении достигается путем значительного увеличений поперечных размеров камеры отстойника (ширина и высота боковых стенок сооружения) вследствие чего соответст;венно увеличиваются объемы земляных, бетонных, железобетонных и других работ, связанных со строительством сооружения. Резкое снижение транспортирующей способности потока 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-., этом наличие сравнительно короткого переходного участка не может обеспечить плавного сопряжения указанных потоков. В результате образуется неустойчивое обойное течение с крайне неравномерным и нестабильным распределением скоростей потока и концентрации наносов как по поперечному сечению, так и по длине сооружения. Вследствие этого понижается и интенсивность осаждения наносов в отстойнике, что эквивалентно снижению КПД сооружения в целом. В соответствии со сказанным выше, поток стабилизируется лишь на больших расстояниях от начала отстойного сооружения, т.е. транспортирующаяся способность потока от свйего значения в подводящем канапе снижается до требуемого значения в отстойнике на большом расстоянии от его входного сечения. Это приводит к угутинению сооружения, а следовательно, увеличению затрат на его строительство. Цель изобретения - повышение эффективности работы сооружения путем интенсификации процессе осаждения наносов при сокращении габаритов устройства. Указанная цель достигается тем, что продольный профиль дй.а выполнен криволинейным, вогнутым на участке, прилегающем к подводящему каналу, длина которого равна отношению средней гидравлической крупности наносов к средней скорости потока в подводящем канале и выпуклым на остальном участке, прилегающем к отводящему каналу, при этом уклон дна в начале отстойника равен уклону подводящего канала, а в конце его - 0,14, а ширина сооружения выполнена равной ширине подводящего канала. На фиг. 1 изображены криволинейный продольный профиль дна отстойника и кривая свободной поверхности потока/ на фиг. 2 - отстойное сооружение, вид сверху; на фиг. 3 - график распределения Осадков на дне отстойного сооружения; на фиг. 4 - график оптимальности выбора параметра уклона выпуклого участка. Отстойное сооружение состоит из камеры 1, включающей в, себя криволинейное дно 2 (снабженное промывными отверстиями) и боковые стенки i. 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 0)/ и выпуклой на остальном участке, прилегающем к отводящему каналу (от точки О до конца профиля Б). При этом точка О является точкой перегиба кривой, а расстояние ОА пропорционально отношению средней гидравлической крупности наносов к средней скорости потока в подвод5пцем канале (коэффициент пропорциональности определяется расчетом). Модель ОТСТОЙНОГО сооружения выполнена длиной 1 « 1,2 м, шириной 0,174 и высотой 0,2 м. Наносонесущйй поток поступает в сооружение через прямоугольный канал той же ширины с уклоном I 0,01, в котором обеспечивается равномерное движение с расходом Q 10 MVc, концентрацией наносов. S 9,7 Кд/м, при этом глубина потока Пд 6,12 см. Скорость потока в подводящем канапе YO 0,94 м/с , средний диаметр наносов dp- 0,4 мм, которому«соответствует средняя гидравлическая крупность «J(j 0,043 м/с, дна от-стойного сооружения выполнен криволинейным: сначала вогнутым на участке длиной 1.. k , где значение ВОГV j коэффициента пропорциональности k определяется исходя из заданного условия, чтобы 80% из поступивших в отстойное сооружение наносов осталось в нем, а остальные 20% ушли за его пределы, при этом коэффициент пропор циональности k - 15. Таким образом, Iflor- м, остальная часть дна сооружения длиной Igoi- 1,2-0,7 0,5 м выполнена выпуклой. После этого дно отстойного сооружения вь авнивают 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 непрерывно снижать свою транспортирукодую способность по течению и тем самым вызывать интенсивное осаждение наносов вдоль пути (напомним, что количество отложившихся наносов между какими-либо сечениями потока пропорционально разности транспортирующих способностей этих сечений). Описанный процесс осаждения наносов продолжается до точки О. Если и посл этой точки кривую профиля дна выполнить вогнутой, то интенсивность осаж дения там будет уменьшаться и мы .получим следующую картину; толщина сло отложений будет возрастать в точке О и левее ее (против течения), а правее ее увеличение толщины отложения будет незначительно, что приводит к снижению эффективности работы сооружения. Во избежание этого дна отстойника от точки О конца камеры 1 выполнен выпуклым, что обеспе ивает интенсивное осаждение наносов и на этом участке (ОВ) сооружения. На основании исследований установ лено, что оптимальный уклон дна в на чале отстойника равен уклону подводя щего канала, а в конце его - 0,14/ ; что обусловлено безотрывным движение потока в отстойном сооружении. Kai известно, поток не может плавно обтекать криволинейные поверхности в тех случаях, когда угол об между касательной к ней и направлением потока большой, В таких случаях поток отрывается от стенки и между ним и стенкой образуется зона Отрыва, В; которой возникают вихри (4«г. 3). :, Они не только резко увеличивают потери энергии на трение, но и нарушают стабильную работу сооружения. В случае отстойного сооружения это явление приводит к резкому снижению эффективности осаждения наносов. Во избежание отрыва потока от стенки оказанный угол ограничивают в определенных пределах. Например, для криволинейных переходных участков для жидкости без наносов оптимальным максимальным углом считается аО 1230 . Для расширяющихся напорных каналов (диффузоров) этот угол принимается 5-6. Исследования показывают, что в случае наносонесущего потока оптимальное значение этого угла можно принять о6 8, которому соответствует уклон на « 5108 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 конце его. Это обеспечивает интенсивное осаждение наносов по всей длине сооружения. Функцию снижения транспортирующей способности потока на себя берет криволинейность профиля дна сооружения, а не его ширина, поэтому ширина отстойного сооружения выполнена равной ширине подводящего канала. Ввиду того, что камера отстойника не пиирена, гидравлическая картина потока 0 ней значительно лучше, чем у известного отстойника: нигде не наблюдается таких неблагоприятных явлений как неустойчивые по времени сбойные течения, отрывные течения, воронкообразования и др. Применение предлагаемой конструкции дает значительный экономический Эффект, так как сокращает поперечные и продольные габариты сооружения, исключает устройство переходных участков, сопрягающих подводяший канал с отстойником. 3затраты на строительство 1федпагаемого сооружения по сравнению с известнымсокращаются рочти вдвое.

«5 хAi /

фие.З

ОТСТОЙНОЕ СООРУЖЕНИЕ, состоящее из камеры с дном, боковыми стенками,отличают веся тем, что, с целью повышения эффектив ности работы сооружения путем интенсификации процесса осаждения наносов при сокращении габаритов устройства, продольный профиль дна выполнен криволинейным, вогнутым на участке, прилегакнцем к подводящему каналу, длина которого равна отношению средней гид равлической крупности наносов к средней скорости в подводящем канале, и выпук/шм на остальном участке, при легающем к отводящему каналу, при этом уклон дна в начале отстойного сооружения равен уклону подводящего канала, а в конце его - ОД4, а (иири на сооружения выполнена равной ширине подводящего, канала.