Расчет зон мутности при проведении дноуглубительных работ в районе водозаборов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

РАСЧЕТ ЗОН МУТНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ РАБОТ В РАЙОНЕ ВОДОЗАБОРОВ
CALCULATION OF ZONES OF INCREASED SEDIMENTATION TO BE SUBJECTED TO DREDGING OPERATIONS IN WATER INTAKE
AREAS
Вихарев А. Н., Долгова И. И. (Северный (Арктический) федеральный университет
им. Ломоносова, Архангельск, РФ)
Viharev A.N., Dolgova I.I. (Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov, Arkhangelsk, Russia)
Рассматривается образование зон мутности при производстве дноуглубительных работ в местах забора воды для хозяйственных и питьевых нужд. Расчет зон мутности выполнен с использованием потенциальных течений воды
We consider the formation of zones of increased sedimentation to be subjected to dredging operations in water intake areas for portable and domestic use. Calculation of these zones is made considering potential water flows.
Ключевые слова: Экология, река, дноуглубительные работы, мутность, потенциальные потоки
Key words: Ecology, stream, dredging works, thickness, potential flow
Россия располагает развитой речной сетью, по многим водным путям организована транспортировка древесины. На берегах рек располагаются города, промышленные центры с разнообразными гидротехническими сооружениями, портами, причалами, водозаборами и водовыпусками. Предприятия лесной промышленности зачастую являются градообразующими. Например, в Архангельской области на реке Вычегда расположен г. Коряжма, для которого градообразующим предприятием является Котласский ЦБК, а для г. Но-водвинска, расположенного на реке Северная Двина — Архангельский ЦБК. Значительная часть древесины на эти предприятия доставляется водным путем.
На рейдах приплава, устьевых участках рек наблюдается снижение скорости воды и как следствие осаждение взвешенных наносов. При этом ухудшаются условия судоходства, засоряются водозаборы и водовыпуски. Возникает необходимость в проведении дноуглубительных работ.
Расчет зон мутности при производстве дноуглубительных работ выполняется по различным методикам. Наиболее распространенными являются методики, приведенные в [1, 2, 3], расчет в приливно-отливных зонах рассмотрен в [4]. В перечисленных методиках не рассматривается одновременная работа дноуглубительного агрегата и водозабора. При эксплуатации водозабора в период проведения дноуглубительных работ будет наблюдаться искривление линий тока воды. Водозабор будет «всасывать» струи с повышенной мутностью.
Расчёт влияния забора воды выполним при помощи наложения потенциальных потоков. Течение воды в реке моделируем при помощи потенциального течения «поступательный поток», а водозабор — при помощи потенциального потока «сток».
Для поступательного потока потенциал скорости Фп и функция тока соответственно определяется по формулам
Фп =иу, ^ = их, (1)
где и — скорость течения воды- х — продольная координата, совпадающая с направлением течения
у — поперечная координата, перпендикулярная течению. Гидродинамическое поле поступательного потока показано на рис. 1 а. Для потенциального потока «сток» потенциал скорости Фс и функция тока соответственно определяется по формулам
Фс 1пд/х2 + у2,, (2)
2жИ 2жН х
где Q — расход водозабора- Н — средняя глубина потока. Гидродинамическое поле потенциального потока «сток» показано на рис. 1 б.
Используя метод суперпозиции, определим потенциальную функцию и функцию тока для суммарного потока
Ф = ФП +Фс + ^ 1пд/х2 + у2, (3)
2жН
^ = +^с =их^-аг^у. (4)
2лН х
Расчеты проведены для водозабора г. Новодвинска, расположенного в рукаве р. Северная Двина при скорости течения реки 0,7 м/с, глубине реки 4 м
-5
и расходе на водозаборе 4 м/с. Первоначально рассчитывались границы зон мутности с различной концентрацией твердых взвешенных частиц образующихся при работе дноуглубительного агрегата по методике [3]. Затем зоны мутности наносились на гидродинамическое поле поступательного потока. Перенося зоны мутности по соответствующим линям тока на суммарное гидродинамическое поле можно получить величину концентрации твердых примесей на водозаборе (рис. 2). Расчеты проводились для случая, когда ось с максимальной концентрацией взвешенных частиц совпадает с линией влияния водозабора. Насыщенность цвета характеризует концентрацию взвешенных частиц.
Используя МаНаЪ можно построить гидродинамическое поле не выражая х и у. По разработанной компьютерной программе в МаНаЬ построено
гидродинамическое поле суммарного потока (рис. 2). Центр «Стока» помещен в начало координат и совмещен с водозабором. Линии тока искривляются, т. е. водозабор оказывает влияние. Жирная линия характеризует границу влияния водозабора.
сток
Например, если дноуглубительный агрегат находится на расстоянии менее 7 м от оси потока, то в водозабор будут засасываться зона мутности с
максимальной концентрацией взвешенных частиц. Так же можно определить положение дно-углубительного агрегата, при котором концентрация взвешенных частиц на водозаборе не будет превышать предельно допустимую. Таким образом, данный способ расчета зон мутности позволяет планировать режимы работы водозабора и его остановку в период проведения дноуглубительных работ при различном плановом положении дноуглубительного агрегата.
Рисунок 2 — Суммарное гидродинамическое поле с зонами мутности
Список использованных источников
1. Методы прогнозных расчетов распространения по речной сети зон высокозагряз-ненных вод. ОГУП Территориальный центр Томскгеомониторинг.
2. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.
3. Экология водных путей: учеб. пособие/ В. Я. Харитонов, В. А. Пустошный. -Архангельск: гос. тнхн. ун. -т, 2007. — 235 с.
4. Вихарев А. Н., Долгова И. И. Определение зон мутности при проведении дноуглубительных работ в приливно-отливных зонах./ Совершенствование техники и технологии лесозаготовок и транспорта леса: сб. науч. тр. факультета природных ресурсов АГТУ, Вып. 4. — Архангельск: -Архангельск гос. техн. ун-т, 2010. — С. 87−93.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой