CC BY
24
УДК 628.113.8
Учинин С. С. студент магистратуры 2 курс, «Водоснабжение городов и промышленных предприятий»
Тольяттинский государственный университет
Россия, г. Тольятти Uchinin S. S., graduate student 2 course, "Water supply of cities and industrial enterprises"
Togliatti state University Russia, Tolyatti
Филенков В.М., кандидат технических наук, доцент доцент кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция,
водоснабжение и водоотведение» Тольяттинский государственный университет
Россия, г. Тольятти
Filenkov V. M., candidate of technical Sciences, associate Professor associate Professor of Department "heat and gas supply, ventilation,
water supply and Sewerage" Togliatti state University Russia, Tolyatti ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДОЗАБОРОВ ВВИДУ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НАНОСОВ PROBLEMS OF EFFICIENCY OF INTAKE DUE TO NEGATIVE IMPACTS OF SEDIMENT
Аннотация: Статья посвящена речным наносам и борьбе с ними. Дается общее описание наносов, причины их распространения в водоисточнике и характер воздействия на водозаборы. Рассмотрены основные методы и технологии борьбы с наносами, их актуальность и эффективность, основные достоинства и недостатки.
Ключевые слова: водозаборные сооружения, наносы, берегоукрепления, регуляционные сооружения, поверхностный источник.
Abstract: The article is devoted to river sediment and fight them. Gives a General description of sediments, the reasons for their distribution in water sources and impact on water intakes. Describes the main methods and technologies that reduce sediment, their relevance and effectiveness, the main advantages and disadvantages.
Key words: water intake structures, sediment structures, regulatory structures, surface source.
Речные наносы представляют из себя твердые частицы различной крупности, переносимые водным потоком. Различают донные речные наносы, характерными чертами которых являются большие размеры и масса. Соответственно такой тип наносов перемещается именно в придонном слое и на довольно короткие расстояния. Процент их среди всей массы речных
наносов, как правило, не превышает 10%. Остальные 90% приходятся на взвешенный тип наносов. Они в свою очередь переносятся водным потоком во взвешенном состоянии ввиду относительно малых размеров и массы.
Реки отличаются по общему количеству наносов, которое выражается, как правило, в млн. т/год. Этот показатель зависит от формы и параметров конкретного речного русла и естественно от совокупности антропогенных и природных факторов, оказывающих влияние на него. Помимо этого, водные потоки постоянно оказывают воздействие на прибрежную зону, разрушая её. Этот процесс называется абразией. В результате частицы горных пород попадают в воду и становятся речными наносами.
Наносы оказывают крайне негативное воздействие на эффективность работы водозаборных сооружений. Попадая в различные элементы водозаборов, такие как водоприемные отверстия, самотечные линии, береговые колодцы, камеры реакций и отстойники, наносы могут существенно снизить эффективность его работы [1]. В случае полного перекрытия водоприемных отверстий весь комплекс выйдет из строя. Полностью избавиться от влияния наносов на водозабор невозможно, но можно существенно снизить это влияние. Для этого используются различные методы и технологии: применяются регуляционные сооружения (шпоры, донные пороги, дамбы и т.д.), производится укрепление береговой линии (сваи, габионы, полимерные георешетки, маты из кокосового волокна и т.д.). Для локального удаления со дна наносов производятся дноуглубительные работы. Тольяттинскими учеными разработана методика прогностических расчетов затопления территорий волжских берегов при чрезмерных сбросах воды в период паводков, а также в экстремальных ситуациях при частичном или полном прорыве плотин волжских ГЭС. После снятия угрозы с затоплениями, вдвойне возрастает опасность наносов [2].
Шпора представляет собой простейшее регуляционное сооружение. Они бывают поперечно- либо косонаправленные по отношения к течению водного потока. Основной функцией защитных шпор является защиты берегов от размывов, выправительные служат для удержания водного потока на определенной оптимальной траектории с точки зрения русловых процессов и водозахватная шпора используется на реках с течением выше 1 м/с для увеличения расхода воды и снижения попадания в оголовки наносов.
Если шпора не справляется со своими обязанностями, как правило, применяются донные пороги. С помощью наносоуправляющих порогов можно решить ряд задач: стабилизировать поток у водозаборных сооружений, осуществлять борьбу с наносами, шугой и т.п.
Дамбы являются, как правило, невысокими довольно протяженными регуляционными сооружениями, омываемыми либо с одной стороны (напорные), либо с обеих (безнапорные). Возводят дамбы на основе различных материалов: грунта, камней, песка, бетона. Именно для регулирования речных русел применяются безнапорные дамбы, в свою
очередь основной функцией напорных является защита суши от затоплений
[3] .
Бывают случаи, когда степень деформации речного русла слишком велика и вышеупомянутые методы становятся малоэффективными. В такой ситуации альтернативным решением является спрямление русла прорезью для уменьшения разрушения береговой линии и, как следствие, уменьшения количества попадаемых в воду обломков горных пород.
Функцию локальной расчистки речного дна от наносов выполняют дноуглубительные работы. Основными элементами, необходимыми для проведения дноуглубительных работ, являются земснаряды и грунтоотвозные шаланды.
Земснаряд является судном, которое производит основную работу -разработку и поднятие со дна на поверхность наносов и ила, а на грунтоотвозную шаланду происходит погрузка всей этой массы, которая затем производит её сброс на специально отведенную подводную свалку. Существуют самоходные и буксируемые грунтоотвозные шаланды.
Существует довольно много разновидностей земснарядов, классифицирующихся по различным параметрам. По типу забора грунта они делятся на землесосные, которые извлекают и перемещают грунт в виде пульпы, черпаковые - подъем и перемещение грунта происходит с помощью черпаков или ковшей, по типу работы экскаватора, а для разработки наиболее крепких скальных грунтов применяются скалодробильные земснаряды. В зависимости от методов перемещений они бывают: самоходные, якорные, свайные и свайно-якорные. Земснаряды могут двигаться вдоль (траншейный способ) либо поперек (папильонажный способ) рабочего участка.
Также делятся в зависимости от способа транспортировки грунта на рефулерные (перемещение с помощью пульпопровода), шаландовые (применяются грунтоотвозные шаланды), лонгкулуарные (перемещение происходит по длинному лотку за кромку разрабатываемого участка либо на берег), самоотвозные (массы ила и наносов остаются на земснаряде и на нем же отвозятся на свалку), а также возможен вариант гидромониторного выброса пульпы.
Для защиты береговой линии на данный момент применяются следующие методы и технологии: высадка многолетних кустарников и трав, маты из кокосового волокна, брусья и сваи из дерева, берегоукрепление с помощью шпунта, полимерная георешетка и габионы, наполненные камнем или щебнем. Разберем детально каждый из этих способов.
Самым затратным по времени и довольно трудоемким является метод высадки многолетних трав и кустарников. Специалисты, исходя из местных особенностей (осадки, ветра, температуры), выводят оптимальный состав биопокрова. Как правило, используются ивовые деревья (ива, черный тополь и т.п.) и кустарники (облепиха, пузыреплодник и т.п.)
В данном методе используются и макрофиты, такие как тростники, ирис болотный, рогоз и д.р. Наиболее эффективными будут растения с мощной корневой системой. Достоинствами данного метода являются дешевизна и эстетическая составляющая, а к недостаткам можно отнести общую эффективность и длительный срок развития растений.
В качестве материала для берегоукрепления применяются маты из кокосового волокна. Кокосовый мат на сто процентов состоит из волокна кокосовых орехов, изготовляется без применения синтетических добавок. Уложенный на подготовленный грунт, кокосовый мат хорошо укрепляет почву на берегах и крутых склонах и, в то же время, препятствует излишнему уплотнению грунта. Кокосовые маты улучшают механические свойства грунта, удерживая в почве воздух и необходимое количество влаги. Почва, укрепленная кокосовым матом, представляет собой идеальный субстрат для развития прибережной растительности. К минусам кокосовых матов относится ограниченный срок службы, уязвимость к низким температурам и ограниченная сфера применения (водоемы со стоячей водой или слабым течением).
При укреплении береговой линии деревянными брусьями и сваями необходимо применять твердые породы дерева, такие как лиственница и дуб. Зачастую применяется восточносибирская лиственница, т.к. она способна сохранять свои свойства в течение 50 лет, находясь в воде. К плюсам такого метода можно отнести декоративную составляющую, так как бетонные укрепительные сооружения выглядят довольно серо и уныло. Но со временем древесина может потемнеть. Одним из основных недостатков деревянных свай является постепенное разрушение из-за льда, который со временем образуется в трещинах древесины.
Метод берегоукрепления с использованием шпунта на сегодняшний день довольно распространен в нашей стране. Широкий спектр получаемых преимуществ обуславливает их востребованность. Практически ни один проект строительства гидротехнических сооружений не проходит без использования шпунтовых ограждений. Они спасают от поступления воды на строительную площадку, а также обеспечивают безопасность работ, что не может не ускорить рабочий процесс. Тем самым, шпунтовые работы гарантируют сохранность различного рода сооружений. От условий и типа выполнения работ зависит, из какого материала будут использоваться ограждения. Это, конечно же, сталь, а также железобетон и ПВХ.
Строительный метод с применением шпунта имеет следующие преимущества: отпадает необходимость выемки грунта и его транспортировки, сокращается время строительства в связи с применением готовых к монтажу элементов шпунтовых стен, повышает безопасность и имеет высокую несущую способность, не зависит от погодных условий, облегчает возможность проверки свойств материала во время фазы использования, гарантирует строительный материал с высокой аккомодационной способностью и возможностью вторичного
использования, который может просто и без остатков извлекаться из почвы. Основными недостатками являются сложный монтаж, требующий использования спецтехники, а также не слишком эстетичный внешний вид.
Полимерная георешетка, применяемая для берегоукрепления имеет сотовую структуру и состоит из ячеек, соединенных сварными швами из полимерных лент в шахматном порядке. Георешетка растягивается по поверхности склона и закрепляется анкерами, в результате образуется жесткий каркас. Ячейки заполняются, как правило, щебнем различного размера. Помимо этого засыпается грунт и засеиваются семена растений. В итоге получается комбинированное берегоукрепление. Георешетка является довольно гибкой и пластичной, что позволяет довольно точно повторять конфигурацию береговой линии. Со временем, когда посаженные в георешетке семена растений созревают, она становится едва заметной, что можно отнести к плюсам данного метода. Однако для проведения работ зачастую необходимо применение тяжелой техники: трактора, земснарядов, бульдозеров, это является недостатком.
Метод укрепления береговой линии габионными конструкциями является одним из наиболее эффективных и актуальных. Единицей габионной конструкции является габион. Обычно он представляет собой выполненный из крученой проволочный сетки прямоугольник или квадрат, который заполняется любым природным камнем (галькой, булыжником). Заполнитель должен быть размером чуть большим, чем размер ячейки сетки габиона, иначе естественно он будет просто высыпаться. Пустоты между камнями заполняются грунтом, что способствует произрастанию растений, которые делают конструкцию менее заметной. Срок службы габионов составляет более 80 лет.
Существует разновидность габионных конструкций, именуемая матрацами Рено. Их отличительной особенностью является небольшая высота и значительная ширина. Согласно типовым размерам высота может быть 0.17, 0.23 и 0.3 м., ширина 2 м., а длина варьируется от 3 до 6 м. с шагом в 1 м. Матрацы Рено используются для покрытия больших площадей, они прекрасно защищают берега от процессов эрозии, а также в качестве оснований для подпорных стенок, выполненных из коробчатых габионов. Матрацы Рено эффективны для берегоукрепления водоема, защиты дна от размыва, в конструкциях водосбросов. Гибкая конструкция позволяет придавать им необходимую форму. Так же важным свойством является сочетаемость их с другими материалами, простота монтажа и экономичность.
Для снижения влияния наносов на эффективность работы водозаборных сооружений используются все вышеописанные методы и технологии. Наиболее эффективными являются габионные конструкции, георешетки, а также регулярные дноуглубительные работы. Но как уже упоминалось, никакой из этих методов не дает 100% результат, что
практически и невозможно. Однако в любом случае возможно улучшение существующих методов.
Использованные источники:
1.Рысин М.С., Лушкин И.А. Водозаборно-очистные сооружения при совместном отборе поверхностных и подрусловых вод//Сборник: «Градостроительсьво, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья», - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2015.- С. 179-185.
2.Ивлентьев В.С., Козина Л.Н. Математическое моделирование гидродинамики Волжского каскада гидросооружений./ Вестник НГИЗИ. -2015. № 6 (49). - С. 44-48.
3.Учинин С.С., Филенков В.М. Сущность русловых и береговых изменений и их влияние на надежность поверхностных источников в местах расположения водозабора//Сборник научных трудов по материалам 1Всероссийской научно-практической студенческой конференции 30 сентября 2016 г. Россия и мировое сообщество: экономическое, социальное, технико-технологическое развитие.- Нижний Новгород: НОО «Профессиональная наука», 2016, с.176-181.
УДК 373.574
Чайка К. В.
учитель информатики высшей категории муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Гимназия №1 им. К.Д. Ушинского» преподаватель Малой Академии Наук школьников Крыма
ведущий эксперт по проверке ЕГЭ
г. Симферополь РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ №26 ЕГЭ ПО ИНФОРМАТИКЕ МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ Аннотация: В статье рассматривается альтернативное решение типовой задачи №26 ЕГЭ по информатике и ИКТ, отличающееся от предлагаемого разработчиками ЕГЭ. Основной особенностью данного решения является лаконичность, простота и универсальность рассмотрения всех вариантов выигрышной стратегии вместо отдельных частных случаев.
Ключевые слова: ЕГЭ, информатика и ИКТ, теория игр, динамическое программирование.
