Расчеты отстойников

Расчеты отстойников различных конструкций имеют свои особенности и достаточно сложны. При проектировании сооружений предварительно выполняются поверочные расчеты, цель которых определить основные габариты конструкции дляосветления требуемого объема воды. Затем, с учетом выбранной конструкции проводят более детальные расчеты, ход выполнения которых можно найти в специальных справочниках по гидротехническим сооружениям.

Приведем порядок предварительных расчетов отстойников.

Исходные данные.

При расчете отстойников должны быть заданы:

1) расходыводопотребления;

2) расчетная мутность речной воды;

3) гранулометрический состав взвешенных нано­сов;

4) диаметр частиц взвешенных наносов, подлежащих осаждению в камерах;

5) уровни верхнего бьефа плотинных гидроузлов и уровни нижнего бьефа у устья промывного водовода.

Учитывая, что при расчете отстойников переменных величин больше, чем имеется уравнений для их определения, некоторые из этих пере­менных задают, руководствуясь нормативными указаниями и опытом проектирования. К числу задаваемых переменных величин при проектировании головных отстойников, предназначенных для осаждения крупных фракций, относятся:

1) средняя глубина воды в камерах отстойника, принимается в пределах 3÷5 м;

2) средняя продольная скорость потока при осаждении взвешенных наносов V, принимается в пределах 0,2÷0,4 м/с;

3) промывной расход при гидравлическом смыве наносов Q_np, принимается равным (1÷1,5) Q_K.

4) гидравлическая крупность наименьших осаждающихся частиц наносов ω_min =0,05 м/с.

Отклонение от приведенных величин при надлежащем обосновании допускается в обе стороны.

Движение воды в отстойнике происходит со скоростями, при которых турбулизирующие возмущения обладают малой энергией. Расчет осаждения наносов в этих условиях выполняют как при ламинарном режиме течения.

Объем камеры отстойника в первом приближении принимается

W_отст=Q_макс/v, м²; (3.3.17)

где Q_макс – расход максимального водопотребления;

v - средняя продольная скорость потока при осаждении взвешенных наносов v_cp, принимаемая в пределах 0,2÷0,4 м/с;

Ширина камеры отстойника B_отст зависит от ширины водозабора (подводящего канала), для уменьшения скорости в отстойнике принимается больше вn раз (на практике n =2÷3).

Глубина отстойника

h_{ср =}W_отст /B_отст, м. (3.3.18)

Одна из важных характеристик отстойника - его проточность, определя­емая отношением объема воды в отстойной камере к расходу

t₀=W_h/Q_h,, с. (3.3.19)

Это время, в течение которого вода в камере будет полностью заменена другой и происходит отстаивание наносов.

Длину камеры отстойника определяют по расчетному наиболее мелкому осаждающемуся зерну наносов ω_min. Время для осаждения такого зерна

, с; (3.3.20)

=vt₀, м. (3.3.21)

где Q – расход воды; b – ширина камеры; ω_min– гидравлическая крупность осаждающихся частиц, h_ср- средняя глубина камеры v – скорость потока.

Если сделать камеры длиной l_max то после небольшого времени осаждения объем ее за счет заиления уменьшается и в канал будут поступать наносы с крупностью больше ω_mшт.

Поэтому объем камеры обычно делают больше на величину допустимого объема заиления

L=kl_max, где k=1,2÷1,5. (3.3.22)

Степень осветления воды - отношение мутности потока на выходе из отстойника к мутности его на входе. Она зависит от требований водопотребителя. Мелиоративные отстойники предназначены для осаждения мелких фракций взвешенных наносов (диаметр которых не превышает 0,1 мм), составляющих значительную долю общей мутности потока (до 70% и даже больше). В соответствии с поставленными условиями о степени осветления воды рассчитывают и размеры отстойника. Длина головных отстойников, предназначенных для осаждения крупных фракций наносов, получается сравнительно небольшой - около 100 м. Оросительные же от­стойники, в которых осаждаются мелкие фракции наносов с целью уменьшения мутности, имеют длину 3÷4 км и более. Значительная длина ирригационных отстойников составляет одну из их особенностей.

Для полива мутность должна быть не более 0,04 г/л (СНиП 2.06.03-85 «Мелиоративные системы и сооружения»).