Преимущества геотекстильных контейнеров перед средствами обезвоживания донных отложений в илохранилищах Текст научной статьи по специальности «Математика»

78

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

X = LJ. + (МЛ + MJ, + uj к)-' 2

— e

-j 2&f

f

U IK + U 1Я + U ,1

к к-я к-b

V

X =-(u I + U bIb + U I )+-e

я 2 V я я я-b b я-к к / 2

1 _

j 2а-1

f

\

М я 1 я + M я-b 1 b + M як 1 к

V У

и = Ue

- j\ а-1-— 1 - j I a-1-—

„ _ 2 УI + i e 1 2 . ,

я я я я я я

-j I а*-- I * - j 2I а*--

I =ie V 2j Iя = Ie V 2

Ub = Ubej Ib = ibe~а Ib = I be

j 2a t

bb

UK = ик e

-j\ a*-

> h = he

- j I a*-— I * j 2\ a t-—

2У Iк= Ie V 2

Уравнения выпрямителя и двигателя записанные в единой системе координат можно объединить в общую систему уравнений с учетом равенств:

U2 = ^и i2 = -я .

Полученные комплексные уравнения переходных режимов описывают процессы в системе выпрямитель с вращающимся магнитным полем возбуждения - двигатель постоянного тока. Выведенные векторные уравнения можно записать в скалярной форме в координатах d и q в форме удобной для дальнейшего программирования на ЭВМ.

Выводы

1 . Полученные уравнения переходных режимов учитывают все эквивалентные параметры выпрямителя и двигателя.

2. Уравнения в скалярной форме позволяют проводить всесторонный анализ переходных процессов в системе выпрямитель-двигатель постоянного тока с помощью ЭВМ.

Список литературы

1 . Лутидзе Ш.И. Основы теории электрических машин с управляемым полупроводниковым коммутатором: М.: «Наука», 1968. - 303 с.

1

*

к

*

—

ПРЕИМУЩЕСТВА ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ ПЕРЕД СРЕДСТВАМИ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ИЛОХРАНИЛИЩАХ

Волосухин Виктор Алексеевич

Д-р техн. наук, профессор кафедры «Гидротехнические сооружения и строительная механика», Заслуженный деятель науки РФ, Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А.К. Кортунова ФГБОУ ВПО

"Донской государственный аграрный университет " г. Новочеркасск

Кравченко Александр Сергеевич

Аспирант кафедры «Мелиорация земель», Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А.К. Кортунова ФГБОУ ВПО "Донской государственный аграрный университет", г. Новочеркасск

АННОТАЦИЯ

В работе описаны применяемые на сегодняшний день технологии складирования, хранения и обезвоживания донных отложений. Показаны причины, затрудняющие их использование в условиях плотной застройки поймы. Приведены преимущества новой технологии расчистки малых рек с применением геотекстильных контейнеров. Разработан расчет функциональных зависимостей параметров геотекстильных контейнеров.

ABSTRACT

The paper describes the applicable date technology warehouse ing, storage and dewatering sediments. Showing prichi HN hindering their use in a dense housing, we sing. The advantages of the new technology of clearing of small rivers using geotextile containers. Designed calculation functions tional dependences of the parameters of geotextile containers.

Ключевые слова: донные отложения, плотная застройка поймы, илохранилище, геотекстильные контейнеры, функциональные зависимости.

Keywords: sediments, floodplain dense buildings, ilohranilische Geotech-stylish containers, functional dependencies.

При очистке и восстановлении малых рек, расположенных на урбанизированных территориях, приходится столкнуться с некоторыми проблемами. Первой проблемой является невозможность подъезда очистной техники

к месту проведения работ из-за плотной застройки поймы. Вторая не маловажная проблема - это отсутствие свободных территорий для хранения, обезвоживания и утилизации донных отложений. Эти на первый взгляд трудности

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

79

не позволяют производить очистку малых рек в черте городской среды существующими способами.

На сегодняшний день расчистку рек производят при помощи следующих одних из основных технологий:

- маханизированный способ расчистки;

- гидромеханизированный способ.

При проведении работ механизированным способом используется тяжелая техника: экскаваторы, бульдозеры, самосвалы и сопутствующая техника, позволяющая

производить дополнительные работы: очистка территории, скос травы и камыша, и т.д. Экскаватор ковшом из-под воды достает донные отложения, помещая их во временные хранилища (рис. 1). Затем с помощью самосвалов донные отложения транспортируются в постоянные места хранения или на полигоны ТБО.

Рисунок 1. Разработка донных отложений механическим способом

При временном хранении донные отложения складируют, располагая илохранилище на достаточно высоком месте, обеспечивающем процесс естественного их обезвоживания. Под илохранилища используют мелководные участки самого водоема, при его наличие, либо естественные понижения, например, овраги, балки, тальвеги и т.д.

Устройство илохранилищ при выемке донных отложений из-под воды механизированным способом осуществляется следующим образом. Территорию илохрани-лищ со стороны водного объекта обваловывают дамбой, возводимой из минерального грунта высотой 1-2 м и шириной поверху до 3 м, которая выполняет удерживающую функцию по отношению к складируемому материалу в начальный момент его укладки [1].

Далее тело отвала до проектной высоты формируют, укладывая в илохранилище предварительно подсушенные донные отложения. Высота отвала зависит от запланированного объема донных отложений, который необходимо удалить из русла реки.

В современных экологических условиях малых рек, протекающих в условиях плотной застройки поймы перспективно использовать гидромеханический способ разработки донных отложений. К месту работ доставляется малогабаритный плавучий земснаряд. При помощи насоса и рыхлителя на конце входной трубы, опускающейся на дно реки, донные отложения по пульпопроводу подаются в илохранилища (рис. 2).

При разработке донных отложений земснарядом намыв по пульпе можно вести в илохранилище, располагаемое на мелководных участках очищаемого водоема, которое образуют отделением мелководья от основного водоема дамбой, возводимой отсыпкой минерального грунта непосредственно в воду, от одного берега до другого.

Востребованные донные отложения (илы и сапро-пели) намывают в илохранилища-отстойники, а песок, гравий и щебень - в гидротвалы.

Илистые отложения и сапропели намывают в отстойники, располагаемые в естественных понижениях рельефа, вне зоны затопления паводковыми водами.

Рисунок 2. Намыв донных отложений гидромеханическим способом

80

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Отстойники ограждают дамбами, возводимыми из минерального грунта по технологии, принятой для возведения качественных насыпей т.е. с обязательным уплотнением грунта [1].

Механизированный способ расчистки малых рек редко используется на урбанизированных территориях из-за наличия тяжелой техники, как отмечалось выше. Экскаваторы не имеют возможности подъехать к месту проведения работ, не нарушив прибрежные территории, дороги и тротуары.

Недостатком гидромеханизированного способа является необходимость возведения временных и постоянных илохранилищ для приема донных отложений по пульпе. Илохранилища занимают большие территории, которые отсутствуют, в условиях плотной застройки поймы. Также описанные выше мероприятия по возведению отстойников и гидроотвалов устарели, являются трудоемкими и требуют наличия тяжелой техники.

Решить подобного рода проблему позволяет новая технология расчистки рек с применением геотекстильных контейнеров (рис. 3). Применение контейнеров позволяет производить работы, не нанося ущерба прибрежным территориям. Пульпа от земснаряда подается непосредственно в геотекстильный контейнер по гибкому трубопроводу, что позволяет предотвратить попадание донных отложений на близлежащие берега. Допустимый расход шламовой пульпы в контейнер составляет до 400 м3/час. Расчетный объем контейнера длиной 100 м составляет от 625 м3 до 4690 м3 пульпы. С течением времени вода из контейнера уходит, твердые фракции остаются. Обезвоженные контейнеры из высокопрочного материала удобны для погрузки, транспортировки и складирования, включая захоронение. Из опыта производства работ при объеме пульпы в 500 тыс. м3 достаточно 120 - 130 контейнеров. Для установки геотекстильных контейнеров требуется лишь ровная площадь с дренирующей поверхностью.

Рисунок 3. Геотекстильный контейнер в процессе наполнения

Технология использования геотекстильных контейнеров при разработке донных отложений выгодно отличается от илохранилищ, пульпочеков и специальных площадок для размещения грунта, доставаемого из подводы следующим:

1. Характеристика ткани позволяет быстро отводить воду и задерживать твердые частицы;

2. Не требует затрат на приобретение в ходе эксплуатации запчастей и запасных фильтровальных тканей;

3. Не требуется проведение сложных работ по монтажу и пуско-наладке;

4. Ценовые показатели себестоимости обезвоживания в геотекстильных контейнерах на 30-40% ниже, чем при аппаратурных процессах;

5. Геотекстильные контейнеры принимают в себя все, что способен пропустить магистральный пульпопровод (камни, грубодисперсные примеси и т.п.);

6. Передозировка или недостаток кондиционирующего реагента (флокулянта), сбои в подаче пульпы не оказывают существенного влияния на конечные показатели обезвоживания из-за достаточного времени пребывания осадка в контейнере;

7. Оперативный монтаж и демонтаж производственной инфраструктуры любой мощности;

8. Производственной площадкой служит любой спланированный участок без необходимости строительства капитальных сооружений;

9. Отсутствие сложных элементов: технологический процесс прост и эстетичен;

10. Возможность обезвоживания сырья или отхода по месту утилизации, временного складирования или постоянного захоронения. Контейнеры могут быть

уложены многослойно, что позволяет существенно экономить место работ;

11. Процесс обезвоживания идет безостановочно - до полного схода свободной воды на фоне биостабилизации и геоконсолидации твердой фазы;

12. Защищенность обезвоживаемых отходов от негативного влияния окружающей среды: ветровой и водной эрозии; насекомых, птиц, грызунов, а также от несанкционированного использования;

13. Низкое энергопотребление.

Нами разработаны геотекстильные контейнеры из отечественного материала, с расчетом их параметров по новой методике. Новая методика [2] позволяет разработать единый стандарт по расчету параметров и проектированию геотекстильных контейнеров, отвечающий требованиям национальных стандартов.

Также для упрощенного проектирования геотекстильных контейнеров и мониторинга за их параметрами в период обезвоживания донных отложений нами были обоснованы эмпирические зависимости между основными параметрами контейнера.

Функциональные зависимости геотекстильных контейнеров представлены в работах [2, 4]. В работе [4]

, „ H ho T

приведены графики отдельных зависимостей — — — и

др. как функции параметра 0 (модулярного угла эллиптических интегралов). Следует отметить не высокую точность определения параметров геотекстильных контейнеров с помощью графиков.

Эмпирическая линейная зависимость — = f1

имеет вид:

H

L

-0,17138 + 2,29231

H

L

(1)

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

81

Статистика Фишера для линейного уравнения F(1,37) = 353,47; табличное значение равно

F005(1,37) * 4,17. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для линейного уравнения R2 = 0,9052.

Нелинейная зависимость H = f1 (-H0) имеет вид полинома четвертой степени:

H = 0,10854 - 3,72118— + 62,03591 (^4 -

L L V L /

328,2998 (H0) + 640,3053 (H0) . (2)

Статистика Фишера для нелинейного уравнения F(4,34) = 28293,9; табличное значение равно

F0,05(4,34) * 2,53. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для нелинейного уравнения R2 = 0,9997.

Линейная и нелинейная зависимости (1) и (2) являются значимыми по критерию Фишера. Нами рекомендуется нелинейное уравнение (2), поскольку оно имеет более высокий коэффициент детерминации. При предварительных расчетах может быть использовано уравнение (1).

Эмпирическая линейная зависимость h0 = f3 (H0) имеет вид:

h0 = -0,17138 + 1,29231 H0. (3)

Статистика Фишера для линейного уравнения F(1,37) = 112,34; табличное значение равно

F005(1,37) * 4,17. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для линейного уравнения R2 = 0,7522.

Нелинейная зависимость h0 = f3 (H0) имеет вид полинома четвертой степени:

h0 = 0,10854 - 4,7212 S0 + 62,03598 (^4 -

L L V L )

328,3001 (H0) + 640,3058 (H0) . (4)

Статистика Фишера для нелинейного уравнения F(4,34) = 10816,12; табличное значение равно

F005(4,34) * 2,53. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для нелинейного уравнения R2 = 0,9992.

Эмпирическая линейная зависимость

f4

имеет вид:

TJ

-0,06474+ 0,99854^.

(5)

Статистика Фишера для линейного уравнения F(1,37) = 566,24; табличное значение равно

F005(1,37) * 4,17. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для линейного уравнения R2 = 0,9387.

Нелинейная зависимость = f4 (h0) имеет вид

полинома четвертой степени:

/= 0,02491 - 0,58163 — + 14,20144 (—)

JvL^ L \lJ

2

75,9076 (H0)3 + 156,9011 (H0)

H0 4

(6)

Статистика Фишера для нелинейного уравнения F(4,34) ^ те; табличное значение равно F0 05(4,34) *

2,53. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для нелинейного уравнения R2 * 1,0.

Эмпирическая линейная зависимость = f5

имеет вид:

— = 0,56290 - 1,51697s0. (7)

LL

Статистика Фишера для линейного уравнения F(1,37) = 2204,43; табличное значение равно

F005(1,37) = 4,17. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для линейного уравнения R2 = 0,9835.

Нелинейная зависимость 22 = f5 (H0) имеет вид полинома четвертой степени:

— = 0,49989 - 1,02449 S0 + 0,95574 (S0)2 -

L L V L )

7,46073 (H0) - 2,7001 (H0) . (8)

Статистика Фишера для нелинейного уравнения F(4,34) ^ те; табличное значение равно F0 05(4,34) * 2,53. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для нелинейного уравнения R2 * 1,0.

Эмпирическая линейная зависимость — = f6

имеет вид:

A = 0,01914 + 0,22805 H0. (9)

Статистика Фишера для линейного уравнения F(1,37) = 1182,72; табличное значение равно

F0 05(1,37) * 4,17. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для линейного уравнения R2 = 0,9697.

Нелинейная зависимость A = f6 (H0) имеет вид полинома четвертой степени:

4 = 0,00034 + 0,49593 H0 - 1,19889 (S0)2 +

L2 L V L )

2,72331 (H0) - 4,39747 (H0) . (10)

Статистика Фишера для нелинейного уравнения F(4,34) ^ те; табличное значение равно F0 05(4,34) * 2,53. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для нелинейного уравнения R2 * 1,0.

Эмпирическая линейная зависимость B = f7 имеет вид: В= 0,51637 - 0,61194^. (11)

Статистика Фишера для линейного уравнения F(1,37) = 7741,20; табличное значение равно

F0 05(1,37) * 4,17. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для линейного уравнения R2 = 0,9952.

Нелинейная зависимость B = f7 (H0) имеет вид по-

линома четвертой степени:

B = 0,50107 - 0,53345 H0 + 1,34141 (S0)2 -

L L V L )

9,90134 (H0) + 16,6589 (H0) (12)

Статистика Фишера для нелинейного уравнения F(4,34) ^ те; табличное значение равно F0 05(4,34) *

82

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

2,53. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для нелинейного уравнения R2 * 1,0.

Эмпирическая линейная зависимость B = f8

имеет вид:

R Н

в = 7,53951 -26,41278—. (13)

H L

Статистика Фишера для линейного уравнения F(1,37) = 62,63; табличное значение равно F005(1,37) = 4,17. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для линейного уравнения R2 = 0,6271.

Нелинейная зависимость линома четвертой степени: в

H=f»©

имеет вид по-

B = 23,44383 - 375,8416— + 2646,731 -

H L V L /

/и_\3 /и_\4

8657,3 (H0) + 10699,65 (H0) .

(14)

Статистика Фишера для нелинейного уравнения F(4,34) ^ га; табличное значение равно F0 05(4,34) * 2,53. Уравнение является значимым по критерию Фишера. Коэффициент детерминации для нелинейного уравнения R2 * 1,0.

Результаты расчетов сведены в таблицы 1 и 2 и представлены на рисунке 2.

Таблица 1

Линейные зависимости параметров геотекстильных контейнеров от безразмерной величины H°/j

Уравнение Коэффициент детерминации R2 Статистика Фишера F(1,37)

f = -0,17138 + 2,29231f3 0,9052 353,47

f2 = -0,17138 + 1,29231f3 0,7522 112,34

f4 = -0,06474 + 0,99854f3 0,9992 566,24

f5 = 0,56290 - 1,51697f3 0,9387 2204,43

f6 = 0,01914 + 0,22805f3 0,9697 1182,72

f7 = 0,51637 - 0,61194f3 0,9952 7741,20

f8 = 7,53951 - 26,41278f3 0,6271 62,63

Примечание:

fi (е)

— / (е)- — ф)-/М-fe /,1а). — / (а)-—

H

J,и-f

/ (е)

в_

H .

- Ыашиайамашщроксшсащмa — f—(~fy — Ынппайштайгшжрюксмшшж*Us.-.2 —3

• Нетшеайш шшжРРСимшщШца—— = А (y) — Нншшайшмйашжррксмшщжж — — /5 ^

- Неттайнайшшрркиммащжя US —s—6)y) — Ниишайшяштроксмшщжж а- — /—(~)

Рисунок 4. Сводный график функциональных зависимостей

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

83

Таблица 2

Нелинейные зависимости параметров геотестильных контейнеров от безразмерной величины Нр/1

Уравнение Коэффициент детерминации R2 Статистика Фишера F(4,34)

f = 0,10854 - 3,72118f3 + 62,03591f3 - 328,2998f33 + 640,3053f34 0,9997 28293,9

f2 = 0,10854 - 4,7212f3 + 62,03598f32 - 328,3001f33 + 640,3058f34 0,9992 10816,12

f4 = 0,02491 - 0,58163f3 + 14,20144f32 - 75,9076f33 + 156,9011f34 ~ 1,0

f5 = 0,49989 - 1,02449f3 + 0,95574f32 - 7,46073f33 - 2,7001f34 ~ 1,0 да

f6 = 0,00034 + 0,49593f3 - 1,19889f32 + 2,72331f33 - 4,39747f34 ~ 1,0 да

f7 = 0,50107 - 0,53345f3 + 1,34141f32 - 9,90134f33 + 16,6589f34 ~ 1,0 да

f8 = 23,44383 - 375,8416f3 + 2646,731f32 - 8657,3f33 + 10699,65f34 ~ 1,0 да

fi {в) = h f (в) Примечание: L ,

Y f H

f (в)"Т f‘^')"~ё B m

Б_ H .

В работе представлен расчет зависимости функциональных параметров геотекстильных контейнеров f1(0)-f2(9), f4(0)- f8(0) от функции f3(0).

Из приведенных зависимостей и построенным по ним графикам, наглядно видны зависимости всех функций от f3(0). Зная значение f3(0) - можно по графикам, без проведения математических расчетов определить величины всех остальных параметров функций f1(0)-f2(0), f4(0) - f8(0).

Как было показано выше, возможно рассчитать зависимости от любой из функций f1(0) - f8(0).

Список литературы

1. Сметанин В.И. Восстановление и очистка водных объектов: учеб. пособие для вузов по спец. 320500 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель». -М.: Колос, 2003. - 157 с.

2. Волосухин В.А., Меркулова Т.Н., Кравченко А.С. Основы расчета геотекстильных контейнеров из тканевых материалов высокой прочности // Приволжский научный журнал. - 2012. - № 2. - С. 50 -57.

3. Волосухин В.А., Меркулова Т.Н., Кравченко А.С. Расчет геотекстильных контейнеров из полипропилена / Материалы международной научно-практической конференции «Техносферная безопасность». XIV выпуск. Ростов-на-Дону - Новомихайловский, 2012.

4. Волосухин В.А., Кузнецов В.А. Основы теории и методы расчета тканевых сооружений мелиоративных систем: Монография. - Новочеркасск, НГМА,

2001. - 266 с.

5. Анахаев К.Н. Эллиптические интегралы в инженерных задачах // Строительство и архитектура, 2014. т. 2, в. 1(2). С. 58-63.

6. Анахаев К.Н. О методах расчета потенциальных (фильтрационных) потоков на основе эллиптических интегралов Якоби // Гидротехническое строительство, № 8, 2008. С. 7-9.

7. Геосинтетические материалы в промышленном и гидротехническом строительстве: материалы Первой международной научно-технической конференции / Под ред. д-ра техн. наук, профессора Н.И. Ватина, канд. техн. наук О.И. Гладштейна. - СПб.: Изд-во «ТАНДЕМ», 2011. - 160 с.

8. Волосухин В.А. К вопросу расчета мягких гидротехнических оболочек, находящихся в двухосном напряженном состоянии. В сб. «Мягкике конструкции гидротехнических сооружений» том. XXVII, Новочеркасск, ЮжНИИГиМ, 1977.

9. Геосинтетические материалы в промышленном и гидротехническом строительстве: материалы Первой международной научно-технической конференции / Под ред. д-ра техн. наук, профессора Н.И. Ватина, канд.техн.наук О.И. Гладштейна. - СПб.: Изд-во «ТАНДЕМ», 2011. - 160 с.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАПРАВЛЕННОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ПОМЕХИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ АКУСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ

ПЕРЕГОВОРОВ

Крыжановский Юрий Евгеньевич

Российский Государственный Гуманитарный Университет, аспирант, г.Москва.

Халяпин Дмитрий Борисович

Канд. тех. наук., старший научный сотрудник, Российский Государственный Гуманитарный Университет, г.Москва.

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена вопросам защиты акустической информации при проведении конфиденциальных переговорах в необорудованном помещении с использованием генератора направленной акустической помехи. Результаты исследования показывают, что использование предложенного метода является эффективным и может применяться на ряду с классическими. Результаты исследования могут применяться в области обеспечения информационной безопасности переговоров в выделенных помещениях.

ABSTRACT

The article is devoted to the protection of acoustic information during confidential talks in the meeting room with directional acoustic noise generator. Results of research show that the use of the proposed method is effective and can be used along with the classics. Results of the study can be applied in the field of information security talks in isolated areas.