К.т.н. Ли М.А.

Казахский научно- исследовательский институт водного хозяйства, Республика Казахстан

Результаты экспериментальных исследований усовершенствованной конструкции пескогравиеловкИ

Наличие большого количества наносов в водном потоке создает большие затруднения при водозаборе для нужд народного хозяйства. Одним из путей решения данной проблемы является строительство наносоперехватывающих сооружений, в т.ч. пескогравиеловок.

В КазНИИВХ разработана конструкция пескогравиеловки, которая возводится на криволинейном участке канала, а возбуждаемая при этом поперечная циркуляция потока смещает наносы к выпуклому берегу, к промывному отверстию, а также установкой в наносоперехватывающей галерее пескогравиеловки шнекового механизма для механического выталкивания наносов из нее, соединенного приводом с водяным колесом, установленным на динамической оси потока, смещенной к вогнутому берегу русла канала.

В лаборатории КазНИИВХ на модели пескогравиеловки проведены экспериментальные исследования процесса улавливания влекомых наносов при изменении расхода воды в подводящем канале 0,029 - 0,085 м³/с, концентрации наносов 0,092 - 0,314 кг/м³, гранулометрическом составе наносов d > 2 мм – (6,51 - 13,03 %), 2 мм > d > 1 мм – (32,8 - 46,8 %), d < 1 мм – (41,0 - 57,7 %); с предельной относительной ошибкой в пределах 5%. На выходе модели пескогравиеловки концентрация наносов изменялась в пределах 0,047 - 0,132 кг/м³, в то время на входе концентрация наносов лежала в пределах 0,092 - 0,314 кг/м³, т.е. степень осветления равна 30 - 63 %. Концентрации наносов в галерее изменялась в широких пределах 1,117 - 31,061 кг/м³, т.е. превышала входную концентрацию наносов воды во много раз.

Анализ проведенных экспериментальных исследований позволил построить ряд графиков зависимостей параметров потока на модели пескогравиеловки. Рассмотрим некоторые из них.

Расход воды на выходе модели изменяется пропорционально входному расходу (рисунок 1) и выражается зависимостью (достоверность аппроксимации R²=0,9998).

Q_вых = 0,9982Q₀ – 0,0002 , (1)

Рисунок 1 – Зависимость расхода воды на выходе от расхода воды на входе

Зависимость относительной концентрации наносов ρ_г / ρ₀ от относительного расхода воды Q_г/ Q₀ (рисунок 2) с высокой аппроксимацией R² = 0,995 характеризуется уравнением

ρ_г/ρ₀ = 0,815(Q_г/Q₀)^0,8851, (2)

Относительная концентрация наносов в наносоперехватывающей галерее изменяется в широком диапазоне, достигая максимальных величин при относительном расходе равном 0,01 - 0,02 м³/с. При относительном расходе галереи порядка 5 % отмечается падение относительной мутности воды до минимальных значений. Наиболее эффективный захват наносов пескогравиеловкой отмечается при расходе воды наносоперехватывающей галереи в пределах 5 % от входного расхода воды, дальнейший рост расхода воды галереи не приводит к существенному увеличению объема улавливаемых наносов. Рекомендуемый расход воды наносоперехватывающей галереи находится в промежутке между 3 % и 5 % расхода воды в подводящем канале. При этом, чем более крупнее наносы, тем более высокая степень улавливания наносов данной фракции пескогравиеловкой.

Рисунок 2 – Зависимость относительной концентрации наносов в галерее от относительного расхода воды

В сравнении с существующими конструкциями, предлагаемая конструкция пескогравиеловки исключает забивку наносами промывной галереи и обеспечивает эффективное улавливание крупных наносов с минимальными затратами энергии и средств. Основой положительного эффекта является комплекс технических, гидравлических и конструктивных решений: сбросная галерея с порогом, поперечная циркуляция потока на повороте, шнек с приводом на водяное колесо и т.д.

Литература:

1. Пескогравиеловка: Автор. свидетельство РК № 48052 / Базарбаев А.Т., Ли М.А.; КазНИИВХ.- выдано 28.07.2004.