2. Исходные данные
Для расчёта камер отстойников должны быть известны следующие исходные данные, по которым далее в качестве примера производится сам расчёт.
Рис. 1 – Схема отстойника
1 - подводящий канал; 2 - распределительный канал (аванкамера);
3 - входной порог; 4 - устои,сопрягающие отстойник с берегами;
5 - верховой переводной участок; 6 - камеры; 7 -разделительные стенки; 8 - низовой переводной участок; 9 – выходной порог;
10 – промывные галереи; 11 – собирательный канал; 12 – магистральный канал; 13 – промывной коллектор; 14 – промывной или грязевой канал.
- уклон 0,008;
- глубина реки при Q5% H = 2,15 м;
- расход деривационного канала Q = 30 м3/с;
- весовая мутность потока в реке ρ0 – 4 кг/м3;
В канал допускаются насосы, имеющие d < 0,2 мм при температуре воды tводы = 10° С.
Таблица 1
Гранулометрический состав
Диаметр фракции, мм |
> 0,5 |
0,5÷0,4 |
0,4÷0,3 |
0,3÷0,2 |
0,2÷0,1 |
< 0,1 |
P% по весу |
3 |
9 |
10 |
16 |
21 |
41 |
В соответствии с заданным процентным составом для каждой фракции находится весовая ρi (кг/м3) и объёмная μi (л/м3) мутность по следующим формулам, результаты которых представлены в таблице 2:
(1)
(2)
где Pi - % содержание наносов в данной фракции;
ρ0 – суммарная весовая мутность потока;
γn – объёмный вес наносов; γn = 13,5 т/м3.
Таблица 2
Диаметр фракции |
Процент содержания наносов |
Мутность потока |
Гидравлическая крупность ω, см/с |
|
ρi , кг/с |
μi , л/м3 |
|||
> 0,5 |
3 |
0,12 |
0,089 |
5,07 |
0,5÷0,4 |
9 |
0,36 |
0,267 |
3,95 |
0,4÷0,3 |
10 |
0,40 |
0,296 |
2,83 |
0,3÷0,2 |
16 |
0,64 |
0,474 |
1,71 |
0,2÷0,1 |
21 |
0,84 |
0,622 |
0,51 |
0,1 > |
41 |
1,64 |
1,22 |
0,17 |
|
∑ = 100 |
∑ = 4,0 |
∑ = 2,964 |
|
3. Определение размеров камеры отстойника
В начале расчёта задаются следующими переменными величинами:
- средняя глубина воды в камере находится в пределах от 3 до 6 м (Нср = 5 м);
-
средняя предельная скорость потока при
осаждении взвешенных наносов
(
);
Промывной расход при гидравлическом смыве наносов Qпр принимается 1÷1,5 расходов в камере отстойника (Qк), а расход Qк = 10÷15 м3/с.
При этом число камер в отстойнике назначается от 2 до 6 (n = 3).
Транспортирующая способность потока при промыве камер принимается в пределах 80÷120 кг/м3.
Расход, проходящий через одну камеру, определяется по формуле (3):
(3)
где Q – расход деривационного канала; n – число камер.
Ширина камеры отстойника определяется по зависимости (4):
(4)
Принимая стандартное значение ширины камеры Вк = 7 м, пересчитывается средняя глубина воды в камере:
Полная длина камеры отстойника определяется по зависимости (5)
(5)
где k = 1,2 ÷1,5 – величина запаса; ωр – минимальная расчётная гидравлическая крупность наносов, выпадающих в осадок в камере.
Принимается
длина камеры отстойника
Далее по рекомендациям Шкундина Б.М.[1] определяется скорость промывного потока в камере отстойника в зависимости от Р% транспортирующей способности потока и удельного расхода в камере по табл.3. Значения скорости должны быть в пределах 2,5-3,5м/с. Промывной расход определяется по формуле 6, и если условие не выполняется, то необходимо изменить размеры камеры отстойника:
(6)
где Qпр = Qк – расход в камере отстойника.
Таблица 3
Значения удельного промывного расхода
Транспортная способность, Р % |
Скорость, м/с |
|||||||||
1,75 |
2,0 |
2,25 |
2,5 |
2,75 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
|
8 |
0,31 |
0,46 |
0,64 |
0,87 |
1,13 |
1,45 |
2,2 |
3,15 |
4,35 |
5,55 |
10 |
0,25 |
0,4 |
0,58 |
0,8 |
1,02 |
1,32 |
1,96 |
2,76 |
3,9 |
4,96 |
12 |
0,22 |
0,36 |
0,53 |
0,72 |
0,93 |
1,2 |
1,78 |
2,5 |
3,58 |
4,56 |
14 |
0,2 |
0,33 |
0,48 |
0,67 |
0,86 |
1,1 |
1,63 |
2,39 |
3,28 |
4,24 |
При P
= 8 % и qпр
=1,43
м2/с
промывная скорость
согласно
табл.3.
Далее определяются гидравлические параметры камеры при промыве. Площадь живого сечения промывного потока определяется по зависимости (7):
(7)
где hпр – глубина потока в камере при промыве.
(8)
Смоченный периметр в камере принимается как для прямоугольного лотка:
(9)
Гидравлический радиус:
(10)
Уклон в камере отстойника определяется по формуле (11):
(11)
где v- скорость при промывном потоке; с– коэффициент Шези;
R – гидравлический радиус.
(12)
где n = 0,017 – коэффициент шероховатости
Зная глубину уклона, можно определить глубину в начале и в конце камеры отстойника по зависимостям (13,14):
(13)
(14)
Определяется скорость в начале и в конце камеры отстойника:
