Даркенбаев Е.Д., Жолдасов С.Қ., Сарбасова Г.А., Дуйсенбаева С.Т., Уйсимбаева Ж.Т.

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати

ТҮПТІК тасындылармен күресуДІҢ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ әдістері

Халықшаруашылығында пайдаланылатын ірі каналдардағы түптік және жүзбе тасындылар қоршаған ортаға өте көп зиян келтіреді. Қазіргі нарық заманында тазалау жұмыстарының ұжымдарға қаржылай шығыны көп. Сол себепті тасындыларды тазалаудың тиімді және экологиялық жолдарын жасау өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Каналдардағы түптiк және жүзбелі тасындылармен күресу, негізінен екi жолмен iске асырылады.

Бiрiншiден, әртүрлi конструкциялы тұндырғыштарда тасындыларды шөктiру арқылы.

Екiншiсi, тасындылармен толған түптiк ағын қабатын арнайы құрылғылар көмегiмен бұрып алып кету. Каналдарда қолданылатын құмтұтқыш құрылым түрлерiне кезеңдi және үздiксiз шайып отыратын тұндырғыштарды жатқызуға болады. Тұндырғыштар каналдармен салыстырғанда, кең әрi тереңдеу қазылған, ұзыннан келген әуездерден тұрады, оларда су ағысының жылдамдығы 0,2-0,35 м/с шегiнде белгiленедi. Мұндай ағыс жылдамдығында жүзбелі тасындылар тұндырғыштың түбiне шөгедi, ал одан кейiн сумен кезеңмен уақытылы шайылып отырады, немесе үздiксiз жуып шаюмен ағызылып кетедi. Тұндырғыштардың артықшылығына, түптiк және iрi түйiршiктi жүзбелі тасындылардан практика жүзiнде толық тазалау мүмкiндiгiн жатқызуға болады. Бiрақ ағындағы тасындыларды бұлай тазалау, жуып-шаю өтiмiнiң өсуiне алып келедi. Сонымен қатар iрi каналдардағы тұндырғыштар, жоспарда өте үлкен (жиi жүздеген метрден көп) орын алады. Соның салдарынан тұндырғыштарды салу құрылысы мен пайдалануға кететiн шығындар көлемi орасан көп болады. Қазiргi таңда өтiмi 10-20 м³/с ұсақ каналдар үшiн құм-қиыршық тас ұстайтын құралдар бар, олар негiзiнен түптiк қиыршық-тас тасындылары мен iрi түйіршікті құм бөлшектерiн тұтып қалатын арнайы конструкциялы құрылғылар. Өтiмi 75 м³/с -тан жоғары iрi каналдар үшiн құмтұтқыш түрiндегi тасынды (құмды тасындылар) ұстап қалатын құрылғылар тiптi жоқ. Осыған байланысты, тұндырғыштармен салыстырғанда құмтұтқыштардың айтқысыз артықшылығы ескерiлiп iрi каналдар үшiн, төменде, одан әрi шағын каналдарға арналған құмқиыршықтас тұтқыштарды қарастырамыз. Сонымен құм-қиыршықтас тұтқыштар түптiк салындылар қабатын ағыннан үздiксiз айырып отыратын құрылымнан тұрады. Тұндырғыштардан, олар жинақтылығымен ерекшеленедi. Оның ұзындығы канал түбi енiнен үлкен емес, ал енi тұндырғыш ұзындығынан әлдеқайда кіші. Құм-қиыршықтас тұтқыштар үздiксiз жұмыс iстейдi және жуып-шаю кезiнде, жүйеге су берiлудің уақытша тоқтатылуын қажет етпейдi.

Құм-қиыршықтас тұтқыштарды пайдалану принципi бойынша 4 түрге бөлуге болады:

1) көпқабатты құм-қиыршықтас тұтқыштар;

2) жуып-шаю жерiнде судың бұралып қозғалуын тудыратын құм-қиыршықтас тұтқыштар;

3) ағынның көлденең циркуляциясын пайдаланатын құм-қиыршықтас тұтқыштар;

4) буырқанған ағындарды гидравликалық экранға түсiру принципiне негiзделген құм-қиыршықтас тұтқыштар.

Көп қабатты құм-қиыршықтас тұтқыштар жұмыс iстеу принципi тасындыларға толы ағынның түптiк қабатын алып кетуден тұрады. Осы мақсатта каналға көлденең шайғыш құбырлар қойылады немесе түбiнде қисық сызықты ор қазылады. Құбырдың басында немесе орға түскен тасындылар судан арылту тесiктерi арқылы қойыртпақ тасымалдаушыға түседi.

Құм-қиыршықтас тұтқыштар, конструкциясы жағынан салыстырмалы қарапайым болғанымен, жуып-шаю мөлшерiн аса көп қажетсiнеді және шайғыштардың тасындыға толып қалу мүмкiндiгi жоғары сияқты кемшiлiктерi бар. Жуып-шаю өтiмiн көп мөлшерде қажетсiнуi, ағын жылдамдығын азайту салдарынан шайғыштар алдында iрi фракциялы түптiк тасындылардың тоқтап жиналуымен түсiндiрiледi. Шайғыштардағы тасындыларды шаю және оларды одан әрi тасымалдау мақсатында жылдамдық 2.5-3.0 м/с-тан кем емес етiп тағайындалуы, шаю өтiмiнiң шамасын әлдеқайда өсiрiп жiбередi.

Шаю өтiмдерiн азайту үшiн, құм-қиыршықтас тұтқыштағы шайғыштар диаметрi (d=300 мм) шағын құбырлардан орындалады. Табиғи жағдайда мұндай құм-қиыршықтас тұтқыштардың жұмысы көрсеткендей, шайғыштар жиi түптiк тасындыларға және қоқысқа толып қалады. Диаметрi шағын және ұзындығы үлкен болғандықтан құбырларды тазалау өте күрделi және қыруар еңбектi қажетсiнедi.

Шайғыштардың қоқысқа толып қалу қаупi, В.Ф. Поярков [1] ұсынған құм-қиыршықтас тұтқышта едәуiр төмендетiлген. Құм-қиыршықтас тұтқыштың негiзгi бөлiгiнiң мөлшерi бақылау және жөндеу шартына орай белгiленетiн екi немесе үш көздi құбырдан тұрады. Осы себептен құбырдың қимасы, әсiресе кiшiгiрiм каналдарда, тасындыларды жуып-шаюға қажеттiлiктен артық болып шығады. Шайғыштардағы өтiм қимасының ауданы үлкен және су жылдамдығы 3-3,5 м/с болғанда, жуып-шаю өтiмiнiң көп болатынымен ерекшеленеді (каналдың өтiмiнiң 15 %-ы және одан да көп).

Қисықсызықты қазылмасы бар құм-қиыршықтас тұтқышты, енi 3 м-ден үлкен емес каналдарда қолдану ұсынылады. Осындай конструкциялы құм-қиыршықтас тұтқыштың бiрнешеуi Қырғызстанда соғылған.

Қырғыз СШҒЗИ жүргiзген Калинин атындағы каналда (Беш-таш өзенiндегi жүйе), ГЭС-Сокулук-2, ГЭС-Иссык-Ата деривациялық каналдарындағы алынған табиғи зерттеу мәлiметтерi бойынша қисық сызықты қазылма түрiнде орындалған құм-қиыршықтас тұтқыштар жұмысында бiрқатар кемшiлiктер байқалды. Жоба бойынша өсуi қажет, саңылаулардағы бойлық жылдамдықтар судан арылту құрылғысына қарай төмендей бастайды. Саңылаудан өтетiн су өтiмi де, судан арылту тесiгiнiң жармасына қарай ақырындап төмендей бастайды (0,2Q-ден 0,1 Q-ге дейiн). Өтiмнiң мұндай таралуы, судан арылту саңылауы алдында шығатын су ағынының пайда болуына алып келедi, бұл өз кезегiнде тесiк алдынан тасындылардың шамалы бөлiгiн каналға алып кетедi. Шаю өтiмi 15 %-ға дейiн болғанына қарамастан, деривациялық каналдарға, iрiлiгi 50 мм-ге дейiн түптiк тасындылардың бiршама бөлiгi түседi.

Қарастырылған көпқабатты құмқиыршықтас тұтқыштар табиғи жағдайларда жиі тиiмсiз жұмыс iстейдi, бiрiншi кезекте конструктивтi кемшiлiктерi нәтижесiнде және гидравликалық есептеудiң әдістемесі жоқтығынан.

Жуып-шаю жерiнде судың бұралып қозғалуына негiзделген құмқиыршықтас тұтқыштардың жұмыс iстеу принципi де, көп қабатты құмқиыршықтас тұтқыштар сияқты, ағынның түптiк қабатындағы тасындыларды алып кетуге негiзделген. Олардың аса бiр ерекшелiгi жуып-шаю жерiнде судың бұралып қозғалуы, соның себебiнен тасымалдау қабiлетi арта түседi. Шаю жерiнде судың бұралып қозғалуын тудыратын құмқиыршықтас тұтқыштардың теориялық негiздерi профессор В.Л. Шаумянмен [2] жасалынды және түптiк табалдырық пен түптiк бағыттағыш (1а,б-суреттерi) науаға қолданылды. Оларды ағын айналып өткенде, айналмалы қозғалыспен қатар, науа бойымен бұрандалы қозғалыс жасайтын өтiм қимасы түзiледi. Иiрiмдi айнымалы ағын, бұрандалы ағынға қарағанда өте жоғары тасымалдау қабiлетiне ие, сондықтан оны тасындыларды арылту мақсатында қолдануға мүмкiндiк бередi.

В.Л. Шаумян ұсынған айнымалы иiрiмдi қозғалысты ағынды пайдалану нобайы, түптiк тасындыларды тұтып, каналдан тыс алып кететiн, Алматы каскадындағы деривациялық каналдарда қолданылды.

ГЭС-5 деривациялық каналындағы құмқиыршықтас тұтқыштар, канал өсiне 60⁰ бұрышпен орналасқан биiктiгi 0,6 м табалдырықтан (1а-суретте) тұрады. Табалдырық соңында, шаю өтiмiн реттеуге арналған, қалқанмен жабдықталған шаю тесiктерi орнатылған. Түптiк бағыттағыш науа түрiндегi құмқиыршықтас тұтқыштар сол ГЭС-5 деривациялық каналында тұрғызылды. Құмтұтқыш канал түбiне тереңдетiп салынған енi 0,5 м тiк бұрышты науадан тұрады. Науаның тереңдiгi, судан арылту тесiгiне қарай өсе түседi. Құмқиыршықтас тұтқыштардың екi түрiнде де, шаю тесiктерi толық ашылған кезде, негiзiнен тасындыларды алып кету, науа мен табалдырықтың соңғы бөлiктерiнде iске асатыны зерттеу нәтижелерiмен анықталды, ал қалған бөлiктердiң бәрiнде тасындылардың үйiлiп қалуы және олардың каналға еркiн өтуi байқалады. Олардың шаю әрекеттерiнiң көп әсер етер аймағы, шаю тесiгiнiң биiктiгiнiң 2/3 бөлiгiндей биіктікте болатыны анықталды.

Бүкiл канал енi бойынша тасындыларды тұтып қалу, көп қатарлы тасынды ысыратын науа құрылғысымен iске асырылады. Мұндай құмқиыршықтас тұтқыш (1в-сурет), өзара параллель орналасқан, бiрнеше тасынды ысыратын науалардың бiрiктiрілген тобынан тұрады. Шаю тесiктерiнен шыққан науалар, жабық шаю галереяларымен қосылады. Науалардың саны каналдың енiне байланысты алынады.

Шайғыштарды, бұрандалы қозғалыстың түзiлуiне орай сараптағанда, мүмкiндiгiнше жетiлдiрiлген құмқиыршықтас тұтқыш болып, И.Т. Колесников [3] ұсынған және бiрқатар авторлар [4,5] зерттеген құмтұтқыш саналады. Шаю галереясы (1г-сурет), каналға көлденең қойылған немесе шамалы бұрышпен төселген конус түрдегi құбырлардан

1 – тастау тесігі; 2 – түптік табалдырықтар; 3 – түптік науа тор; 4 – түптік тасынды құбыры; 5 – түптік тесік; 6 – шаю галереясы; 7 – шаю саңлаулары; 8 – шаю құбыры.

Сурет 1 – Бұрандалы қозғалысты көпқабатты құмтұтқыштар

кемiп отыратын бойлық кеспе (саңлау) бар. Құбырдың ұзындығы бойынша, шаю өтiмiнiң өсуiне байланысты, құбырдың өтiм қимасы ағынның қозғалысына қарай өседi. Галерея түбiндегi және ағындағы саңлаудың орналасуы, ағынға бұрандалы қозғалыс сипатын бередi.

Осындай түрдегi галереяны зерттеу САНИИРИ лабораториясында жүргiзiлдi. М.С. Вызго және Н.А. Якштас [6,7] зерттеулерiмен, ағындағы 75-95% тасындыларды тұтып алып кету үшiн, 5-8% су өтiмi (канал өтiмiнiң) қажет болатынын көрсеттi.

Саңылаулы құмқиыршықтас тұтқыштар, жоғарыда қарастырылған басқа құмысырғыштармен салыстырғанда мейлiнше жетiлдiрiлген болып саналады. Бiрақ, олардың да жалпы кемшiлiгі, шаю галереясының саңылауы тасындылар мен қоқыстарға толып қалу қаупі бар. Саңылаудың тасындыларға толып қалуының алдын алу, тек мынандай жағдайда ғана iске асуы мүмкiн; саңылау, тасындылардың үлкен бөлшектерi мен қоқыстар бiрiгiп өтпейтiндей, үлкен мөлшерлi болуы керек. Бiрақ, саңылаудың мөлшерiн үлкейткенде - үлестiк шаю өтiмi де өседi, бұл судың тиiмдi пайдалану шартына жауап бермейдi. Бұл кемшiлiктен арылған тасынды тұтатын арна, шаю өтiмi шектелген мүмкiндiкте, тек шағын каналдарында ғана қолданылуы мүмкiн. Енi кең каналдарда, тасындыдан арылту өтiмдерi, жалпы өтiмнiң 15 %-ынан аспайтын, көп қатарлы науалар қолданылады.

Суы аз, жүйелер жағдайында, ҚазСШҒЗИ-да Р.Ж. Жулаев [8] басшылығымен жасалынған, орлы құмқиыршықтас тұтқышты қолдану тиiмдiрек.

Бұл құрылым каналға көлденең орналасқан тасынды тұтып қалатын ордан тұрады, ордың түбiнде немесе бүйiрлiк қабырғасында шайғышқа тасынды әкететiн тесiктерi бар (1е,д-суреттер). Ордың негiзгi мақсаты, суағардың арнасы майданында қозғалатын түптiк тасындыларды шөктiру болып табылады. Суды арылтатын орды, қоқыстармен толып қалмауының алдын алу үшiн, оны, мөлшерi - шаю тесiгiнiң үштен бiрiнен аспайтындай аралықтағы тормен жауып қою ұсынылады. Ағынды, тасындылардан толық тазалауды қамтамасыз ету үшiн төмендегi авторлармен [9,10] екi орлы құм-қиыршықтас пен бойлық құмтұтқыш орнату (1ж-сурет) ұсынылады. Екi орлы құмтұтқыштың конструкциясы, iс жүзiнде бiр орлыдан айырмашылығы жоқ. Лабораториялық және тәжiрибелiк зерттеу мәлiметтерi бойынша орлы және бойлық құмтұтқыштар түптiк тасындылардың 85-95 %-н ұстап қалуға мүмкiндiк бередi. Сонымен қатар, құмтұтқышты шаю үшiн қажет өтiм, жалпы ағын өтiмiнiң 3-5%-нан аспайды.

Тасындыларды тұтып, канал арнасын вегетациялық кезеңде қалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етіп қана қоймай, бойлық саңылаулы құмтұтқыштар - қоршаған табиғи ортаның да экологиясын тепе-теңдікте ұстап тұрады.

Қолданылған әдебиеттер:

1 Поярков В.Ф. Песколовка на канале//Гидротехника и мелиорация.1954.№9.с.40-47.

2 Шапиро X.Ш. Регулирование твердого стока при водозаборе в оросительные системы. М.: Колос, 1983. 270 с.

3 Колесников И.Т. Промывные галереи с винтообразным движением воды //Гидротехническое строительство. 1940. №7. с. 40-43.

4 Ярыгин И.Е. Отстойник, с автоматическим промывом на каналах ирригационных систем горно-предгорной зоны. Автореферат дис. канд. техн. наук. Новочеркасск, 1974. 25 с.

5 Heinzich Press. Stauanlagen and Wasser-kraftwezke II teil: Wehze. Berlin, 1954-203s.

6 Арыкова А.И. О транспортирующей способности винтообразного потока с переменным расходом вдоль пути //Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Алма-Ата: "Наука", 1967. Вып. 5. с. 233-240.

7 Вызго М.С., Якштас И.А. Криволинейный порог и донная щель для борьбы с наносами //Гидротехническое строительство. 1948.с. 12-13.

8 Бахтыбаев К. Круглый циркуляционный наносоуловитель //Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства. Алма-Ата: Наука, 1967.Вып. 5. с. 167-171.

9 Арыкова А.И. Результаты исследований промывной галереи траншейной пескогравиеловки //Известия АН Каз.ССР, серия энергетическая. Алма-Ата, 1965. Вып.10. с. 48-63.

10 Абдураманов А.А., Джолдасов С.К. Регулирование транспортирующей способности наносоперехватывающих сооружений. Вестник ТарГУ им.М.Х.Дулати «Природопользование и проблемы антросферы», 2006, №3 (23), с. 177.