ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ОТСТОЙНИКА С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОМЫВОМ

Основные положения методики расчета. Наиболее важные исследования в области разработки теории и практических методов расчета выполнены советскими учеными Д. Я. Соколовым, Е. А. Замариным, М. А. Великановым, А. Н. Гостунским,, И. И. Леви, А. П. Зегждой, А. Г. Хачатряном, С. Ф. Савельевым и др.

Сложность точного учета ряда основных факторов, влияющих на динамику осаждения наносов в турбулентном потоке, послужила причиной появления методов расчета отстойников, основанных на использовании теории вероятности. Наиболее полную разработку получило предложение проф. М. А. Великанова рассчитывать длину отстойника и время его заиления на вероятность (обеспеченность) осаждения наносов заданной крупности. Это предложение положено в основу принятой в ТУ и НП методики расчета и заключается в следующем.

При отсутствии турбулентного перемешивания частицы, падающие в потоке со скоростью, равной гидравлической крупности и проходящие через начальный створ на высоте, выпадают на дно на расстоянии.

В турбулентном потоке под воздействием вертикальных восходящих и нисходящих скоростей вторичных течений частицы будут двигаться по сложной траектории. Теоретические соображения о равновероятности отклонений в обе стороны и специальные экспериментальные исследования, выполненные С. Ф. Савельевым, позволили М. А. Великанову утверждать, что кривая, распределения этих отклонений подчиняется закону «нормального» распределения, выражаемому уравнением кривой Гаусса.

Для упрощения расчета условно принимается равномерное распределение наносов по глубине потока в начальном створе. Вследствие этого наблюдается некоторое повышение средней высоты положения наносов различных фракций и соответственно некоторое увеличение расчетной длины отстойника. При таком допущении выражения несколько видоизменяются и приводятся к виду, облегчающему их практическое использование.

Для удобного использования основных расчетных зависимостей составлены графики при различных значениях отношения и уклона дна отстойника.

В рассматриваемом методе, основанном на применении кривых, распределения, не учитываются непостоянство скоростей пд глубине и ширине потока усиление турбулентности в средних и особенно нижних слоях потока, величина транспортирующей способности потока и неравномерность распределения крупности наносов по глубине.

Следует отменить, что рассматриваемый метод расчета имеет существенные преимущества по сравнению с обычно принятым, при котором расчет ведется только на заиление отстойника теми фракциями, которые подлежат осаждению. Рассматриваемый метод учитывает заиление отстойника каждой из фракций, содержащихся в потоке с соответствующей обеспеченностью.

Порядок расчета по определению основных размеров отстойника. Эту задачу решают путем технико-экономического сравнения ряда вариантов, рассчитанных для нескольких предварительно заданных значений: полной глубины отстойника и средней скорости течения в нем.

Значениями полной глубины задаются предварительно на основе данных о существующих, хорошо работающих сооружениях.

Пределы изменения величины средней скорости при расчетах принимают в зависимости от предельной минимальной крупности наносов, которые необходимо задержать в отстойнике. При диаметре осаждаемых фракций 0,25-4-0,40 мм величина средней скорости выбирается в пределах 0,25—0,50 м/сек, при диаметре до 0,7 мм значение 0,7—0,8 м/сек. Большие значения v принимают при преобладании в потоке более крупных фракций.

Длина камеры отстойника складывается из рабочей части и длины переходных участков. Длину переходных участков устанавливают на основании гидравлических лабораторных испытаний модели отстойника или по аналогии с построенными сооружениями.

Дну камер рекомендуется придавать прямой или обратный уклон порядка 0,005—0,02; обратный уклон предпочтителен в случае преобладания крупных фракций.

В соответствии с методикой, изложенной выше, рабочую длину камеры определяют в такой последовательности.

1. Устанавливают исходные данные для расчета:
а) рабочий расход отстойника;
б) фракционный состав наносов, поступающих в отстойник, с указанием процентного и весового содержания каждой фракции;
в) уклон дна отстойника.

2. В зависимости от требуемой степени осветления воды выбирают минимальную крупность фракций наносов, которые необходимо задержать в отстойнике.

3. По принятому для расчета фракционному составу устанавливают количество поступающих в отстойник наносов.

4. Для каждой из подлежащих осаждению фракций наносов определяют по таблицам меньшее значение гидравлической крупности.

5. Согласно принятому значению суши, назначают величину средней скорости потока в отстойнике и для каждой из фракдай подсчитывают отношение.

В результате выполненных расчетов можно найти размеры отстойника, при которых стоимость сооружения при заданной средней скорости потока в камере будет минимальной.

Очевидно, что большие скорости при той же обеспеченности требуют большей длины и, следовательно, менее выгодны. С другой стороны, увеличение v позволяет соответственно уменьшить ширину отстойника.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968