6.4 Эксплуатация отстойников в период осаждения наносов

Основная задача службы эксплуатации в период осаждения наносов в отстойнике — обеспечение допускаемой мутности по­тока на выходе из него. Для этого необходимо знать транспор­тирующую способность всех каналов и их защищаемых участ­ков. С этой целью определяют участок канала с минимальной транспортирующей способностью по любой методике, позволяю­щей найти (для этого участка) транспортирующую способность каждой фракции i в отдельности р_tr,i. Зная фактическую мут­ность отдельной фракции на входе в отстойник p_ent,i вычисляют мутность фракции, осаждаемой в отстойнике,

Мутность всех фракций, осаждаемых в отстойнике, состав­ляет

Задавшись интервалом времени между промывками, опреде- яют предполагаемый объем (м³) отложившихся наносов

где Q_s — расход отстойника, м³/с; Т — время заиления отстойника, сут: Р* — мутность фракций, осаждаемых в отстойнике, кг/м³; у_dr — средняя ллотность наносов, осаждаемых в отстойнике, равная 1,2... 1,4 т/м³.

Однако фактический объем осевших наносов в отстойнике может быть больше или меньше расчетного, так как процесс осаждения зависит от условий входа в отстойник, скоростей воды в нем, наличия волнения и т. д. Поэтому во время экс­плуатации отстойника необходимо обеспечивать равномерное распределение удельных расходов перед входом в его камеры. Это достигается равномерным открытием затворов головного регулятора и установкой решеток, служащих для выравнивания скоростей, то есть обеспечения режимов течения в отстойнике без застойных зон и тем более водоворотов. Уровни воды в от­стойнике должны поддерживаться в соответствии с расчетными данными в зависимости от расхода воды в нем, степени его заиления и мутности на входе в него. Причем режим уровней в процессе эксплуатации должен корректироваться с учетом конкретных данных.

Периодически, не реже 3...5 раз за период заиления отстой­ника, промеряют поверхность отложившихся наносов, чтобы судить о заилении отстойника и корректировать уровни воды в нем из условия обеспечения допускаемой мутности потока за отстойником. Промеры осуществляют в 10... 15 створах, причем в начале отстойника створы промеров назначают чаще, а в кон­це, где наносов осаждается меньше, их располагают реже. При равномерном распределении удельных расходов по ширине ка­меры отстойника промеры допускается осуществлять только по оси потока. В противном случае в каждом створе принимают по 3...5 точек измерения отметок поверхности отложившихся нано­сов.

При эксплуатации отстойников важным мероприятием явля­ется систематическое наблюдение и проведение лабораторного анализа мутности потока и фракционного состава наносов на входе и в конце отстойника. Для этой цели систематически от­бирают пробы воды гидрометрическим способом и проводят ана­лиз ее на мутность в специальных лабораториях. Пробы отбира­ют с помощью приборов: батометра-бутылки в грузе типа ГР-15М, предназначенного для интеграционного или точечного взятия проб воды на глубинах 1...1,5 м при скоростях потока до 2 м/с; батометра-бутылки на штанге типа ГР-16М, служащего для взятия проб интеграционным или точечным способом на глу­бинах 1...3,5 м и при скоростях потока до 1 м/с; батометра типа ГР-18, предназначенного для взятия проб воды с различных глубин с одновременным измерением температуры воды иссле­дуемого слоя; батометра вакуумного трехлитрового модернизи­рованного типа ГР-61, служащего для отбора проб воды со взвешенными наносами точечным (на глубине до 20 м) и инте­грационным (на глубине до 10 м) способами при скоростях по­тока соответственно до 3 и 1 м/с, и др.

Для того чтобы правильно оценить условия промывки отстой­ника, необходимо периодически анализировать отложения нано­сов в нем. Для этой цели используют также донный щуп типа ГР-69, отборник проб донных отложений типа ГР-86, дночерпатель типа Д4-0,025, штанговый дночерпатель типа ГР-91.

Фракционный состав наносов определяют в лабораторных условиях с помощью фракциометра типа ГР-82 или пипеточной установки типа ПИ-22. Последняя предназначена для взятия и анализа проб наносов и грунтов с частицами крупностью 0,05 мм и менее. Установка позволяет отбирать пробы при одновремен­ном анализе до шести образцов суспензии. Фракциометр типа ГР-82, разработанный ГГИ, служит для определения грануло­метрического состава проб песчаных наносов с разделением фракции в диапазоне от 1 до 0,05 мм. Прибор основан на ис­пользовании свойств твердых частиц различной крупности падать в стоячей воде со скоростью, равной гидравлической крупности. В состав прибора входит стеклянная цилиндрическая трубка диаметром 50 мм и длиной 1565 мм. Нижний конец труб­ки имеет сужение в виде конуса, к которому прикреплен набор стеклянных трубок, соединенных между собой резиновыми труб­ками и специальными зажимами. Прибор позволяет разделять пробы с наносами на фракции по гидравлической крупности. Более подробного приборах, служащих для исследований на гидромелиоративных сооружениях, можно ознакомиться в ката­логе «Приборы и устройства для проведения гидромелиоратив­ных исследований», составленном в институте «Союзгипроводхоз» в 1985 г.

Наибольшая мутность наблюдается обычно в период про­хождения половодий и ливневых дождей. В этом случае требу­ется ежедневно проводить анализ потока, входящего в отстой­ник, на общую мутность и фракционный состав, что позволит своевременно принять меры и обеспечить надлежащий режим в отстойнике с недопущением заиления каналов. Для равнинных рек в период длительных ливневых дождей мутность взвешен­ных наносов может изменяться от 3...5 до 20 кг/м³ и более. В этом случае иногда не удается обеспечить режим в отстойнике с недопущением заиления канала. При этом лучше ограничить подачу воды в водоприемник водозабора. В отдельных случаях зодозабор перекрывают полностью.

Условия осаждения наносов в отстойниках осложняются в ветреную погоду и особенно когда направление ветра примерно совпадает с направлением оси отстойника. В таком случае воз­никают волны, вызывающие повышенную турбулентность потока и значительно ухудшающие условия осаждения наносов. Чтобы рбеспечить допускаемую мутность в канале, необходимо в рас­четные уровни воды в отстойнике вводить поправку. По данным А.И.Егорова, уменьшение процента осаждения наносов в вет­реную погоду можно оценить по зависимости, справедливой при скорости ветра до 10 м/с,

где Р₀ — процент осаждения наносов при отсутствии ветра; v_wi — скорость ветра на высоте 2 м от свободной поверхности воды в отстойнике, м/с.