Моделирование процесса осаждения и сброса наносов в прудах Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Суть данного расчётного метода заключается в следующем:

- на графике типовой зависимости (рис. 1) изображается исходная точка (Л) с координатами (К0; ри), где К0, ри - соответственно коэффициенты фильтрации и плотность торфа до осушения (по данным изысканий);

- через точку А проводится интерполирующая прямая линия (на графике показана пунктиром) в соответствии с характером прохождения типовых прямых;

- по известной, прогнозируемой посредством расчета величине плотности торфа (ф-ла 2) - р, (кг/м ), по интерполирующей прямой графически определяется прогнозируемый коэффициент фильтрации - А"/(м/сут).

Апробация расчётной методики была произведена на проектно-изыскательских материалах проектного института ОАО «Брянскгипроводхоз» (Брянское отделение «Мосгипроводхоз») и практических материалах гидромелиоративных систем. построенных в условиях Брянской области в различные годы (1975-1995г). Результаты выполненных исследовательских расчётов показали снижение коэффициентов фильтрации торфа в процессе его осушения в 2.5...4 раза по различным объектам (в среднем в 3 раза).

УДК 556

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ И СБРОСА НАНОСОВ В ПРУДАХ

Василенков В.Ф.. д.т.н.. профессор Кровопускова В.Н.. старший преподаватель Василенков С.В.. к.т.н. доцент Демина О.Н.. к.т.н. зав. кафедрой природообустройства и водопользования

ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Summary. The solution of the question of forecasting of water turbidity, which is discharged in tailwater pool, is given in this article. There is also given the description of process of sediments settling on the basis of the kinetic model, based on S-shaped curves of water surface, built for different moments of time.

Key words: water turbidity, tailwater pool, kinetic model. S-shaped curve.

В пруд входит поток с мутностью рах. Расход входящих наносов рт ■ О, где Q - расход чистой воды.

Из пруда выходит расход наносов с меньшей мутностью рвых : раых ■ О (рис. 1): для разных моментов времени.

Заключение и выводы:

1. Сравненне полученных результатов с проектно-практическими данными показало, что расчётные значения коэффициентов фильтрации торфа не имеют значительного расхождения с исследованными проектными материалами ОАО «Брянскгипроводхоз». Расчётные результаты, полученные по данной методике, также не противоречат в целом подобным материалам в условиях и других регионов, которые были опубликованы в различных литературных источниках последнего времени.

2. Использование данных по осадке поверхности и плотности торфа в основе данной расчётной методики позволяет охватить большее количество исходных факторов по торфу, по сравнению с существующими подходами и методами решения данной задачи, что может значительно повысить надёжность и точность прогнозирования.

Литература. I. Лундин К.П. Водные свойства торфяной залежи. Минск: Урожай. 1964.-240 с.

1. Силкин. A.M. Сооружения мелиоративных систем в торфяных грунтах. — М.: Аг-ропромиздат, 1986 - 138с.

Резюме: В статье дано решение вопроса прогнозирования мутности воды, сбрасываемой в нижний бьеф. Дано описание процесса осаждения наносов с помощью кинетической модели, базирующейся на 5 - образных кривых поверхности воды, построенных для разных моментов времени.

Ключевые слова: мутность воды, нижний бьеф, кинетическая модель.8-образная кривая.

Вопросы заиления прудов и прогнозирования мутности воды, сбрасываемой в нижний бьеф, являются значимыми для хозяйствующих субъектов. Описание процесса осаждения возможно с помощью кинетической модели, базирующейся на Я -образных кривых поверхности воды, построенных

Рис. 1 . Схематизация процесса осаждения и сброса наносов в пруду

1 - уровень воды в пруду, меняющийся в период паводка;

2 - нормальный подпертый уровень воды;

3 - кривая мутности воды;

4 - поверхность донных отложений;

5 - поверхность естественного дна пруда.

Количество осевших в пруду наносов за время ск выразится следующим уравнением:

1(р((ИУ =

Рох ■ Я, Рте, ■ 42

т

т

\И, (О

где с/,, с]1 - удельный расход чистой воды на 1 п.м. во входном и выходном сечениях; м> -слой задержанных в пруду наносов на 1 п.м. за время Л в м: ср - коэффициент формы заиленного дна: £ - длина пруда от входного сечения до водосброса: т - плотность наносов в отложениях.

Выражение ршх • (/-, можно представить

как ршх • и ■ И, где и - скорость потока.

Ь - толщина слоя воды вблизи водосбросного сооружения.

Форма кривых свободной поверхности воды вдоль пруда приближается к Б-образным кривым. Во время подъема уровня воды в пруду ледяное поле поднимается, образуя свободные от воды пространства возле водосбросного сооружения и в верховьях пруда.

Я образные кривые поверхности воды, построенные для разных моментов времени бесконечно приближаются к горизонтальной линии являющейся асимптотой [1|. Обозначим расстояние от этой асимптоты до первоначального дна пруда у водосбросного сооружения через Ни. тогда сможем записать:

Ь = Н„-Ш

Рассмотрим расход наносов во входном сечении рт ■ с/, . Осаждаясь в районе выклинивания подпора, наносы повышают отметки дна русла и кривой свободной поверхности воды. Слой заиления и кривая подпора постепенно распространяются вверх по течению от первоначального входного створа. С одной стороны. м\тность во входном створе увеличивается во времени в связи с уменьшением живого сечения. и гидравлическая крупность увеличивается. т.е. сохраняются закономерности любого сечения по длине пруда. С другой стороны, дно русла и уровень свободной поверхности повышаются. т.е. остается неизменной начальная глубина воды Ьм и первоначальные условия осаждения быстро восстанавливаются.

В работе [2] показано, что скорость течения и мутность воды в рассматриваемых сечениях входном и выходном связаны зависимостями:

V = к • лАу

р = к1-л/Й/ ,

где к и к] - коэффициенты пропорциональности.

Расход в выходном сечении будет равен:

Л« •»>•<".-»') а, • У7гТлУ{Г(//а -И ) р.д-рг„-И ) т т т

Расход во входном сечении:

р„-»-к _ к- _ А-КЩ

Уравнение баланса:

С =

С

С -С

2 ^ ст О

сп

(5)

• е

(р1Св-Ы)-1

сПУ _Р1-ИН-УР1 Р-1У(НВ-1У) Л т-ср-1 т-ср-1

(2)

Слой заиления во входном сечении найдем из пропорции, считая, что поверхность заилений на продольном профиле пруда - прямая линия. Обозначим через Ь расстояние от выходного сечений до гипотетической точки пересечения кривых свободной поверхности воды в разные моменты времени.

XV

Ь-1

м/х = у • м/

В уравнение баланса введем обобщающие параметры:

Рг-К'У .. Р

N =

т-(р-1 '

/¿1 -

т-(р-1

^ — Ыш — 1 (Нв — и/) ■ и/

(3)

Очевидно, что слой заиления в рассматриваемом сечении пропорционален осевшей мутности в данном сечении С:

С=1т\¥, мг/л где п - коэффициент пропорциональности.

С учетом выражения для осевшей мутности С запишем уравнение баланса, не изменяя обозначения скоростных коэффициентов N и :

т

(4)

Решение уравнения (4) при начальных значениях 1=0, С=Со приводит к аналитическому выражению, описывающему 8- образные кривые увеличения или снижения осевшей мутности во времени в любом створе пруда:

где Сет - стационарное значение осевшей мутности в рассматриваемом створе.

Для нахождения параметров Сст, ц-1 ■ св — N. С0 необходимо экспериментальные точки нанести на график с ординатой.

¥ =

С -С

С

г+Дг

где и С\ - значения осевшей мутно-

сти на концах временных отрезков длиной £ + М иг.

По абсциссе откладываются значения с Временной отрезок и должен быть постоянным. Задаваясь разными значениями Со методом подбора добиваемся на графике линейной зависимости Ч'от с1. Это значение Со используется в расчетах по уравнению (5).

Продолжая прямую до пересечения с осью ординат получим отрезок

= 1 - откуда зная М

находим параметр:

И! ■ св — Ы= 1п

(1-чу) м

где Ч^ - длина отрезка, отсекаемого на оси ординат.

На оси абсцисс получим отрезок равный

г

На рисунке 2 представлены значения мутности во времени на кромке шахтного оголовка пруда в с. Кокино 29.04.2013. В первой половине дня наблюдаем увеличение значений мутности, затем снижение. Поэтому делим день на 2 половины и получаем 2 кривые (рисунок 3 и 5). Используя изложенную выше методику, находим параметры кривой 1 (кривая на подъём) (рис. 3, 4), кривой 2 (кривая на снижение) (рис. 5, 6).

Параметры 1 кривой увеличения мутности во времени на кромке шахтного оголовка пруда в с. Кокино 29.04.2013 в первой половине дня: С0=1,32 мг/л, ^=0,3 мг/л, ц/ =0,19 ,^Н=0.105 1/час.

На рисунке 2 точка 1 (время 7 часов утра) отклоняется от теоретической кривой поскольку находится в переходном периоде между ночью и днём с другой интенсивностью стока.

15,2 -|

15 14.8 14,6 ^ 14,4 -л" 14,2

I-

о 14

1*13.8 13,6 13,4 13,2

Ч-

_

♦ ♦

8 12 16 время суток, ч

20

24

Рис. 2. График изменения мутности во времени на кромке шахтного оголовка пруда в с. Кокино 29.04.2013

29.04.13

♦ экспериментальные данные ■ теоретические данные

Время суток, ч

Рис. 3. График кривой увеличения мутности во времени на кромке шахтного оголовка пруда в с. Кокино 29.04.2013

Рис. 4. График линейной зависимости от по I кривой

Теперь находим параметры 2 кривой (рис. 5, 6) снижения мутности во времени на кромке шахтного оголовка пруда в с. Кокино 29.04.2013 во второй половине дня: Со=1.5 мг/л. Сж,=2.84 мг/л. I// =0.35 , /л Н=0.431 1/час.

29.04.13

♦ экспериментальные данные ■ теоретические данные

16

15,5

13

12,5

12

16

17

18 19 20

время суток, ч

21

22

23

Рис.5. График кривой снижения мутности во времени на кромке шахтного оголовка пруда в с. Кокино 29.04.2013

Рис. 6. График линейной зависимости Т от ct по 2 кривой

Выводы. Согласие результатов расчета и экспериментальных данных дает все основания для практического использования математической модели при прогнозировании сбрасываемой в нижний бьеф мутности, а также определение степени загрязнения нижележащих участков реки и проектирования мероприятий по соблюдению нормативов мутности водоприемника.

Литература. 1. Василенков ВФ. Крово-пускова В Н., Демина О Н. Моделирование процесса образования и сработки призмы трансформации паводка. - Брянск: Изд-во БГСХА. 2011.-с. 41 -46.

2. Василенков СВ. Водохозяйственные реабилитационные мероприятия на радиоактивно загрязненных территориях. - М: Изд-во МГУ П. 2010. -289 с.

УДК 631.794.61

РЕСУРС И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ЛЕМЕХОВ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРИВАРИВАНИЕМ ТЕРМОУПРОЧНЕННОГО ДОЛОТА

Михальченков A.M.. д.т.н.

Московский государственный институт путей сообщения. Брянский филиал МИИТ

Паршикова Л.А., инженер ФГБОУ НПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Михальченков:! М.А.. соискатель Брянский институт управления и бизнеса

Аннотация. Наиболее приемлемым технологическим вариантом, с точки зрения увеличения ресурса лемеха, является вариант, заключающийся в приваривании термоупрочненного долота, исключающий применение наплавочного армирования с использовании электродов с малоуглеродисты м стержнем

Ключевые слова: Ресурс, износостойкость, плужный лемех, упрочнение, компенсирующий элемент, износ, наработка

Annotation. The most appropriate technological option in terms of increased resource plowshares is an option, which consists in welding of heat-strengthened chisel, excluding the use of filler reinforcement with the use of electrodes with low carbon rod

Key words: Resource, wear resistance, ploughshare, strengthening, balancing item, depreciation. working hours