Устройство для очистки воды в открытых водотоках Советский патент 1989 года по МПК E02B15/00 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть применено для очистки воды от химических и механических примесей в открытых водотоках, в частности в каналах и реках.

Цель изобретения - повышение пропускной способности водотока путем снижения гидравлического сопротив- пения потоку воды.

На фиг.1 показан участок водоток на повороте с устройством, план; на фиг.2 -ссечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение БпБ на фиг.1.

Водоток 1, транспортирующий воду с глубиной h, имеет участок поворот с центром 2 кривизны и средним радиусом кривизны . Участок поворота начинается от-створа 3. Створ 4, положение которого определяется углом 9 пр является начальным створом зоны 5 развитого циркуляционног течения, где донные слои направлены от вогнутого берега 6 к выпуклому бе- регу 7. В зоне -5 развитого циркуляционного течения расположена подводная дамба 8 (их может быть несколько) . Начало зоны 5 отстоит от начала поворота на угол, отсчитывае мый по дуге с центром,.совпадающим центром: кривизны русла, и равный

С.. . l

6qp .5 -f --, г -4S.

О)

где С - коэффициент Шези; . g - ускорение свободного падения h - глубина воды;

г gp - средний радиус кривизны

русла..

Дамба 8 имеет форму, криволинейную в плане, при этом положение, каждой точки оси ее в полярной системе коордийат С центром, совпадающим с центром кривизны русла, определяется углом 9 , отсчитываемым от начала поворота русла, и радиусом, рассчитываемым по уравнению

г г„а, - -0„ач ), (2)

где и б нам

- соответствен

пм ......

НО радиус и угол, отсчитываемый от начала поворота до начальной точки 9 оси дамбы 8, определяемой . из условия

0иа.е,р . (3) Положение точки 9.выбрано на откосе вогнутого берега 6 в месте пересечения гребня 10 дамбы 8.с откосом 6. Координаты любой точки оси дамбы

5

0

д

0

5

8, например точки 11, определяются углом 0 и радиусом, рассчитываемим по уравнению (2). На гребне 10 дамбы 8 расположена полоса 12 из зат рослей высшей водной растительности, например тростника. Глубина расположения гребня 10 дамбы 8 под уровнем 13 водотока 1 соответствует оптимальной .глубине произрастания растительности.

Устройство работает следующим образом.

Вода, транспортируемая водотоком . 1 и содержащая загрязняющие вещества, при прохождении поворота, начиная от створа 4, попадает в зону 5 развитого циркуляционного течения, где верхние слои потока имеют направление, определяемое линией русла, а донные слои движутся по кривой, отвечающей уравнению (2) (на фиг.1 направление струй верхних слоев потока показано сплот- ными стрелками, а донных - пунктирными). Поскольку направление подводной дамбы 8 совпадает с нгтравлением придонных слоев, то дамба 8 не оказывает значительного сопротивления потоку, i-aK как остается лишь сопротивление трения потока об откосы дамб 8. Верхние слои потока проходят через заросли высшей водной растительности полосы 12 на гребне дамбы 8, в результате чего и осуществляется очистка воды. Придонные слои, .находясь в циркуляционном движении, .доходят до выпуклого берега 7 и поднимаются вверх. Вместе с поверхностными слоями они перемещаются через-полосу 12, где происходит их очистка.

Поскольку глубина воды над гребнем 10 дамбы 8 соответствует оптимальной глубине произрастания растительности, а на откосах дамбы 8 глубина увеличивается, то заросли имеют такие размеры, которые продиктованы . н еобходимостью той или иной степени очистки воды. Поэтому вся вода проходит через заросли, достигается необходимая степень очистки. Полоса 12 зарослей высшей водной растительности, обеспечивающая очистку воды, выходит на откосы берегов водотока. Однако, если хотят избежать зарастания берегов, дамбу 8 можно оборвать до откосов. Соответственно сместится начальная точка 9 дамбы 8. Очистка части воды, которая пройдет в этом случае по откосам мимо полосы

зарослей, будет обеспечена за счет естестиенного перемешивания воды. Из-за наличия циркуляции на участке поворота такое перемешивание будет интенсивным.

Формула изобретения

Устройство для очистки воды в открытих водотоках, включающее подводную дамбу с зарослями высшей водной растительности, отличающееся тем, что, с целью повышения пропускной способности водотока путем снижения гидравлического сопротивления устройства потоку воды дамба расположена на участке пово-

рота русла водотока в зоне, начало которой отстоит от начала поворота,. на угол 0 пр, отсчитываем 1йпо с центром, совпадагацим с центром кри- -визны русла, и ранный

0,

Р

1,5

С

лГе г

р

где С - коэффициент Шези;

g - ускорение свободного падения ;

h - глубина воды в водотоке; - средний радиус кривизны

русла,

при этом дамба имеет в плане криволинейную форму,и обращена выпуклой стороной в сторону течения водотока.

ср

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - повьппение пропускной способности водотока путем снижения гидравлического сопротивления потоку воды. Устройство включает.подводную дамбу 8 с зарослями высшей водной растительности, расположенную на участке поворота водотока Г в зоне 5 развитого циркуляционного течения. Направление подводной дамбы 8 совпадает с траекторией донных струй. Начало зоны 5 отстоит от начала поворота на угол, отсчитываемый по дуге с центром кривизны русла. Значение угла опред: еляется математической зависимостью. Дамба 8 имеет в плане криволинейную форму. Ось дамбы 8 задана в полярной системе координат с центром в центре кривизнь русла. Глубина расположения гребня дамбы 8 соответствует оптимальной глубине произрастания растительности. Поскольку направление подводной дамбы 8 совпадает с направлением донных струй, ,дамба 8 оказывает минимально возможное сопротивление потоку. Верх- ние слои потока проходят через заросли высшей водной растительности на гребне дамбы 8, в результате чего осуществляется очистка воды. 3 ил. S е.. с (Л сг ел

77777

А А

/

12

IJ/777T

Щиг.г

Фиг,з