Противофильтрационное устройство накопителя Советский патент 1990 года по МПК E02B3/16 

315

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при экранировании шламохранилищ и накопителей жидких производственных отходов и сточных вод.

Цель изобретения - повышение экономичности устройства путем снижения капитальных затрат.

На чертеже приведено устройство накопителя с максимальной глубиной 15 м, поперечный разрез.

Накопитель расположен в балке, борта которой спланированы с заложением отко са т., 4. По дну накопителя в дренажную прослойку уложен слой крупного щебня (20-40 мм) толщиной 0,2 м с переходным слоем из Мелкого щебня (3-10 мм) той же толщи- ны. Для отвода жидкости по тальвегу балки уложен дренажный коллектор. Такая же дренажная прослойка может быть уложена в двухслойном экране на бортах накопителя, однако для повышения экономичности устройства может быть использовано предлагаемое техническое решение.

Противофильтрационное устройство включает верхний 1 и нижний 2 мало-проницаемые слои экрана из суглинка с коэффициентом фильтрации К в 0,01 м/сут, расположенного на борт

3накопителя о Толщина слоев 1 и 2 составляет 0,5 м. Дренажная прослойка

4экрана в нижней части борта выполнена из мелкого щебня с коэффициентом фильтрации Кц. 500 м/сут, а прослойка 5 экрана в верхней части борта

3 накопителя, толщина которой увеличивается от уреза воды 6 к зоне контакта 7, выполнена из местного песка, имеющего коэффициент фильтрации К 2 м/сут.

На чертеже изображена также кри- вая депрессия 8 фильтрационного потока в дренажных прослойках 4 и 5.

Длина участка дренажной прослойки экрана для верхней части борта, которая имеет переменную толщину, определяется из соотношения Ь„

h

К6

1 + m:

(1) -55

пр. а

толщина дренажной прослойки в сечении с максимальной ординатой кривой депрессии,

р.о

определяемая из геометрических соотношений между размерами отдельных элементов дренажной прослойки, имеющей трапециедальную форму

х Ь. lh,

пр макс

о

Mip мнн Ј

h I

11пр ин (2)

L0 - расстояние по горизонтали от уреза «воды до сечения с максимальной ординатой кривой депрессии, определяв-/ мое из соотношения

55 С55 + ° 1

- 39,6 /KB/Knp- f/ ,

Le (3)

5

Q

.г

0

35

40

которое является эмпирической взаимосвязью, определяющей местоположение сечения с максимальной ординатой кривой депрессии в дренажной прослойке;

hи h - максимальная и миЛо макс пр мин

нимальная толщина дренажной прослойки;

а - минимально-допустимый запас над кривой депрессии в дренажной прослойке; KB и К - коэффициент фильтрации верхнего слоя экрана и дренажной прослойки;

0,5 м - минимально допустимая толщина верхнего слоя экрана;

т1 - заложение откоса

верхнего слоя экрана;

f1 - принятое обозначение выражения

СВ

20

-4Укпо/к

1,875

V в

1 +

vv

к

(4)

Б

Значения входящих в аналитические зависимости эмпирических коэффициентов (0,0125, 1/50, 55, 39,6 и пр.) получены при математической обработке исходных данных с помощью метода наименьших квадратов и являются оптимальными, так как соответствуют минимальному значению средней квадратичной погрешности между расчетными и исходными значениями искомых величин.

Предлагаемое устройство позволяет определить местоположение максимальной ординаты кривой депрессии (hpplra) в сечении, которое в большинстве слуг чаев оказывается смещенным к участку прослойки с большим значением коэффициента фильтрации, что и обосновывает предложенную конфигурацию прослойки .

Поэтому в начале участка в районе уреза минимального горизонта жидкости на откосе дренажная прослойка имеет минимальную толщину, назначаемую по условиям производства работ, в конце участка - максимальную, определяемую из условий экономичности по соотношению

пр.мвкс пр

пр ш, сщ/сп

где V

о«кси Ьпр.щ, максимальная толщина прослойки из песка в конце участка трапецеидальной формы и1 ее толщина из мелкого щебня в нижней части бората;

Си С „ - стоимость 1 м3 материала дренажной прослойки в нижней и верхней части борта накопителя, например, из щебня и песка. Конфигурация дренажной прослойки определяется при этом следующим образом.

Задавшись толщиной и заложением откоса верхнего слоя экрана, определяют точку уреза жидкости на поверхности экрана. Проводят два расчетных сечения через точку уреза и на расстоянии Lfl от уреза. В этих сечениях откладывают точки, определяющие толщину дренажной прослойки, отсчитываемую по нормали от откоса: hn ин в первом сечении, проходящем через урез жидкости на откосе, и hnp во втором сечении. Через эти две точки проводят прямую, которая является подошвой дренажной прослойки.

Трапецеидальный участок дренажной прослойки ограничивается двумя горизонтальными прямыми, проведенными на отметке жидкости в накопителе и ниже подошвы дренажной прослойки в сечении 2 на величину h . Толщину дренажной прослойки на нижнем участке экрана принимают ппр.мик.

Кроме того, материал дренажной прослойки нижнего участка борта, имеющей постоянную толщину, характеризуется коэффициентом фильтрации, удовлетворяющим условиюv

f2(1+fa)(1+m)

(5)

КпД

пгф.„ a

L

(6)

0 f 80

ГД6 tB 1+80 Ьо/Ьэ

Ьэ - суммарная длина дренажной

прослойки от уреза воды до - - , подошвы экрана по горизонтали, значение L0/L3 определяют из соотношений (3) и (4) для

К и L -Т, .. пр щ в з

На участке экрана между сечением 20 с максимальной ординатой кривой депрессии и контактной зоной длиной L -L толщина дренажной прослойки

D u

может приниматься постоянной, равной

hnp.c

5 Выполнение отдельных участков дренажной прослойки из различных, контактирующих между собой, материалов позволяет расширить диапазон применяемых для этого материалов, в том чис-JQ ле использовать местные материалы и различные отходы производства, например шлаки, горелую землю и т.п., следовательно, позволяет уменьшить капитальные затраты на дренажную прослойку.

5 |

Формула изобретения

1.Противофильтрационное устройст- JQ во накопителя, включающее экран из

двух малопроницаемых слоев грунта, дренажную прослойку между ними и размещенные в ней дренажные трубы для отвода поступившей жидкости, о т-

5 личающееся тем, что, с целью повышения -экономичности путем снижения капитальных затрат, дренаж- ная прослойка экрана борта накопителя |выполнена из материалов, имеющих

0 различную проницаемость, причем в верхней части борта она выполнена из материала, имеющего меньший коэффици ент фильтрации, и имеет переменную толщину, увеличивающуюся в направлес нии подошвы откоса, а в нижней части борта - из материала, имеющего больший коэффициент фильтрации.

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина участка

71562387

дренажной прослойки экрана верхней части борта, имеющей переменную толщину, определяется из уравнения L

Ч ™г Ч Ј- + ° ° 25 ) 5

К

Пр

hnp.o а

- --у

hпро толщина дренажной прослойки в сечении с максимальной ординатой кривой депрессии

Lo пр,о лр.макГ пр.мнн) i пр.мин

LO - расстояние от уреза воды до сечения с максимальной

4 -1

Ч 50 I

ординатой кривой депрессииа 20 ной прослойки экрана нижнего участка

борта, имеющей постоянную толщину, характеризуется коэффициентом фильтопределяемое из соотношения

JLj я. 55 --- - 39,бУкв/Кп25

рации, удовлетворяющим,условию

f2 () v /v

к /кв ь - я -

ПЛр.О а

ьяр

где fJ - принятое обозначение выраженияL. f,

h - максимальная и мики- пр. мин

мальная толщина дренажной прослойки; а - минимально допустимый запас над кривой депрессии в дренажной прослойке;

0

8

К- и Кп„ - коэффициент фильтрации верхнего малопроницаемого слоя экрана и дренажной прослойки;

tg 0,5 м - минимально допустимая толщина верхнего слоя экрана; т - заложение откоса верхнего,

слоя экрана;

f. - принятое обозначение выражения

15

f1 1,875

20- ,

1+1ЛчЖ

3. Устройство поп.1, отличающееся тем, что материал дренаж

рации, удовлетворяющим,условию

f2 () v /v

к /кв ь - я -

ПЛр.О а

ьяр

0

где fJ - принятое обозначение выраженияL. f,

L s uu в L, - суммарная длина дренажной прослойки от уреза воды до подошвы экрана.

э 2m .t

80

1 + 80 Lft7l 3

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - повышение экономичности устройства путем снижения капитальных затрат. Дренажная прослойка 4 экрана борта 3 накопителя выполнена из материалов, имеющих различную проницаемость. В верхней части борта 3 она выполнена из материала, имеющего меньший коэффициент фильтрации, например из песка, и имеет переменную толщину, увеличивающуюся в направлении подошвы откоса. Это позволяет более рационально использовать материал прослойки, распределив его в сечении пропорционально увеличивающемуся к подошве фильтрационному расходу и ординатам кривой депрессии. В нижней части борта 3 дренажная прослойка выполнена из материала, имеющего больший коэффициент фильтрации, например из мелкого щебня, это позволяет уменьшить значения ординат коэффициента фильтрации, а следовательно и ее толщину. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Редактор А.Мотыль

Составитель С.Лобарев Техред Л.Олийнык

Заказ 1039

Тираж 539

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Л.Патай

Подписное