Подводные грунтозаборные работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

9

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВНО НГАВТ

Пояснительная записка

к курсовому проекту: «Подводные грунтозаборные работы»

по дисциплине: «Водные пути»

Новосибирск -2011.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПИСАНИЕ УЧАСТКА РЕКИ

2. АНАЛИЗ РУСЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ НА УЧАСТКЕ РЕКИ

3. ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЕЧЕРПАТЕЛЬНЫХ РАБОТ

4. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПРОРЕЗИ

4.1 Определение сроков и продолжительности подготовительного периода

4.2 Расчет плана течений по методу М.А. Великанова

4.3 Оценка деформаций прорези

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО РЕЖИМА И РАСЧЕТОВ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА

6. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДНОУГЛУБЛЕНИЯ НА ПОЛОЖЕНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ НА ПЕРЕКАТНОМ УЧАСТКЕ

7. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ РУСЛА РЕКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Реки, озера, моря с незапамятных времен служили путями торговли, передвижения людей. Основное преимущество водного транспорта - более низкая себестоимость перевозок по сравнению с железнодорожным, автомобильным и воздушным транспортом. Простейшие, минимально необходимые путевые работы состоят в указании границ и направления судового хода специальными знаками и в очистке судового хода от случайных препятствий - камней, карчей и т. п. Но если произвести только эти работы, осадка плавающих судов будет ограничена естественными глубинами реки, которые даже у крупных равнинных рек в меженный период могут быть малыми. Поэтому главная задача путевых работ - углубление (и уширение) судового хода. Это достигается с помощью дноуглубительных и выправительных работ.

В данном курсовом проекте нам дан участок реки, на котором необходимо проложить судовой ход, разработать прорези, нанести границы руслового карьера и составить карту намыва грунта, а также подсчитать объемы подводных грунтозаборных работ, производительность землесосного и многочерпакового снарядов.

1. ОПИСАНИЕ УЧАСТКА РЕКИ

1. Данное речное русло имеет побочневый тип руслового процесса, направление течения с лева на право.

2. Высота коренного берега над проектным уровнем составляет 6,0 метра.

3. Длина участка реки по прямой составляет 8000м.

4. Ширина участка реки между бровками коренного берега:

Вmax =1650м,

Вmin =670м.

5. Ширина зеркала воды при проектном уровне:

bmax =1150м,

bmin =260м.

6. Максимальная и средняя глубина плесовых лощин:

Тг =1,6 м,

Тср =2,9 м,

Тmax =4.0 м.

7. На участке реки имеется два переката-перевала, первый перекат средней глубины 1,5м на 1500м участка реки, а второй глубиной от 1 до 1,5 м. на 5000м участка реки.

8. На участке реки имеется остров. Его габариты: L =2800м,

В =500м,

Н =3м.

2. АНАЛИЗ РУСЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ НА УЧАСТКЕ РЕКИ

Для выполнения анализа русловых деформаций производится совмещение планов затруднительного участка на кальке. Планы совмещаются по одноименным реперам. На этом плане отображаются только бровки берегов и островов, а также нулевые и проектные изобаты. При этом линии берегов, островов и изобаты предыдущего года проводятся черной тушью, а последующего - красной. По совмещенным планам определяются зоны намыва и размыва, их площади, устанавливается общая направленность и причины переформирований русла. Зоны намыва затушевываются в коричневый цвет, а размыва - в синий.

1 Зоны размыва: находятся от начала участка 1км 600м происходит размыв в 60 м, на 2 км 200 м происходит размыв 40 м, 4 км 700 м происходит размыв 130 м , на 5 км размыв 30 м , на 4 км размыв 100 м.

2 Зоны намыва: нанос находится на 1км 900м намыв 200м, на 3км 200 м нанос 150 м, на 3км 600м нанос 100 м , на 3км 800 м нанос250м, на 4 км 100 м нанос 60м.

3 перемещение осередка нет

4 деформация у приверха происходит размыв 30м, а у хвостья размыв 30 м, а нанос 10 м.

В левом рукаве реки аккумулируется большее количество наносов, а в правый больше размывается. Можно сделать вывод, что левый рукав постепенно превращается во второстепенный.

3. ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЕЧЕРПАТЕЛЬНЫХ РАБОТ

На плане съемки реки с учетом выполненного анализа русловых деформаций, а также типа перекатов и выбранного судоходного рукава в разветвленном русле, трассируются судоходные прорези по всем перекатам проложенного судового хода, расположенных в пределах затруднительного участка, а также определяются и отмечаются места отвалов грунта, подлежащего извлечению. При проектировании прорезей необходимо руководствоваться заданными габаритными размерами судового хода и указаниями, касающимися проложения трасс судоходных прорезей. Для удобства и безопасности прорези делают прямыми. Лишь в отдельном случае длину прорези допустимо составлять из 2-3 прямых колен с малыми углами между ними.

При определении полного объема грунта, подлежащего извлечению из прорези, необходимо учитывать запас на неровность выработки многочерпакового снаряда или технологический запас на переуглубление прорези землесосного снаряда.

Запас на неровность выработки многочерпаковым земснарядом принимается равным от 0,1 до 0,3 м, а для землесосного снаряда при траншейном способе его работы:

где h - технологический запас на неровность выработки, м;

b_тр - ширина траншеи, равная приближенно ширине корпуса землесоса (ширина корпуса землесоса принимается по справочнику, в зависимости от производительности). b_тр = 10 м;

т_у - коэффициент установившегося откоса песчаного грунта (2,5…3,0).

Толщина прорези определяется как:

,

T_г - гарантированная глубина, м;

Т_ср.гр - фактические глубины в точках, определяемые по изобатам, пересекающим ось прорези.

Используя выполненные расчеты, можно определить по каждому перекату полезный объем грунта:

,

где F_пр- площадь прорези, м²;

Поскольку глубины по оси судового хода несколько больше, чем на остальной части переката, то подсчитанный таким образом объем дноуглубления будет занижен. К нему необходимо добавить некоторый добавочный объем на корытообразность переката:

V_кор = К_кор ? V_nр,

где К_кор - коэффициент, отражающий увеличение толщины снимаемого слоя из-за корытообразности переката. Для песчаных грунтов, исходя из опыта, его можно принять равным 0,25, для глинистых и каменистых - 0,1.

V_oтк=h_ср² *m_y*l_пр

Полный объем дноуглубления на песчаном перекате будет равен:

V_п = V_nр + V_кор + V_oтк

По результатам подсчета объемов работ для каждой прорези составляют интегральные кривые объемов работ (нарастающим итогом от начала к концу прорези) для всего удаляемого грунта и для объема переуглубления. План и продольный профиль прорези приводятся на миллиметровой бумаге формата А4, интегральные кривые по перекатам совмещаются на одном графике, под рисунками приводится таблица подсчета объемов работ по перекатам.

Данные о длине прорези, её ширине, средней толщине снимаемого слоя и полном объеме грунта, подлежащему извлечению, служат исходными данными для составления наряд-задания земснаряду на разработку прорези

Таблица: Подсчёт объемов

№ прорези	Тип грунта	Lпр, м	hпр, м	?h, м	hср, м	Vпр, М3	Vкор, М3	Vотк, М3	V, М3
1	Глина	1340	0,8	0,2	0,8	83200	8320	2572,8	94092,8
2	Песок	990	0,8	0,8	5,7	449280	112320	96495,3	658095,3

- песок; ,м

- глина;

;

; ;

;

; ;

; ;;

; ;

;

; ;

;

; ;

русло деформация река грунтозаборный

4. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПРОРЕЗИ

4.1 Определение сроков и продолжительности подготовительного периода

Длительность подготовительного периода определяется с помощью расчетного графика спада уровней Н = f(t), прилагаемого к заданию на проектирование. Этот период определяется отдельно для многочерпакового снаряда и для землесоса. За начало подготовительного периода принимается дата по расчетному графику спада уровней воды, соответствующая уровню начала подготовительною периода.

Уровень начала подготовительного периода Н_н.п.п. определяется по формуле:

Н_н.п.п.= Н_р - Т_Г- ?h+ H_ПР

где Н_р - максимальная глубина опускания черпаковой рамы или сосуна, м;

Т_г - гарантированная глубина, м;

?h - запас на неровность выработки для многочерпаковых снарядов равный 0,1-0,3 м;

Н_пр - отметка проектного уровня над «0» графика опорного гидропоста.

Для землесосных снарядов величина ?h определяется зависимостью:

m_мг=m_у/2 - заложение мгновенного (в данном случае принимается равным 1,35) откоса траншеи.

; ;

; ;

; ;

>;

Т_г=1,8 м -гарантирована глубина

H_р=10 м -максимальная глубина опускания рамы Землесоса

H_р=5,25 м -максимальная глубина опускания рамы Многочерпакового земснаряда

; Землесос

; Многочерпаковый земснаряд

; ;

4.2 Расчет плана течений по методу М.А. Великанова

Расчет и построение плана течений выполняется в последовательности приведенной ниже.

1. На плане переката последнего года намечаются: поперечные сечения, располагаемые по возможности нормально течению, на подходе к перекату, в наиболее глубокой части верхней плесовой лощины, на выходе из переката, в нижней плесовой лощине, в начале и конце прорези и 3-5 сечений в ее пределах с учетом изменения рельефа дна;

2. По каждому из выполненных сечений строятся поперечные профили с учетом наличия прорези и отвала грунта, наносится расчетный уровень воды превышающий проектный на величину срезки.

3. По кривой расходов Q = f(H) определяется расчетный расход воды Q_p, соответствующий расчетному уровню Н_р;

4. Расход воды в сечении выражаем равенством:

,

где J- продольный уклон свободной поверхности воды;

п - коэффициент шероховатости;

Т_ср - средняя глубина реки между расчетными вертикалями, м; В - ширина реки, м.

Обозначив = , получим

.

Интегрирование заменяем суммированием по участкам элементарной величины В:

.

а частный расход каждого участка

5. Поперечный профиль с нанесенной на него прорезью и отвалом разбивается на ряд участков по ширине с учетом рельефа дна (в точках перелома поперечного профиля), после чего определяется:

-ширина каждого участка В;

-его средняя глубина Т_ср, равная площади участка, деленной на его ширину;

- значение .

Все значения суммируются, и определяется величина:

После этого определяется по каждому участку Q_i а затем - Q_i. В конце последней строки записанное значение Q должно быть равно Q_p или максимально близко к нему по значению.

6. По полученным в таблице, расположенной ниже поперечного профиля, значениям над поперечным профилем строится интегральная кривая расходов. Для этого на вертикальной оси откладывается в определенном масштабе Q_p.

7. Задавшись числом равнорасходных струй n = 4-6, разобьем на это число значение расхода Q_p и снесем границы струй сначала по горизонтали на интегральную кривую расхода, а с нее по вертикалям - на расчетный и проектный уровни воды. Точки пересечения вертикалей с проектным уровнем дают границы струй. Эти точки переносятся на соответствующий поперечник на плане. Такие расчеты и графические построения повторяются для всех поперечников.

8. Полученные на плане точки, соответствующие границам струй, соединяются плавными линиями, все струи затушевываются в разные цвета, а струи, попадающие в прорезь выделяются по границам красным цветом.

Расчет производится одним примером, т.к остальные расчеты аналогичные.

4.3 Оценка деформаций прорези

Судоходная прорезь может оказаться размещенной в пределах одной или нескольких струй. Определение устойчивости прорези требует проведения ряда расчетных действий для каждой из струй, проходящих по прорези, по всем сечениям.

1. Определяется величина неразмывающей скорости V_НР по формуле В.Н. Гончарова

V_HP = 3,0 * (d_cр + 0,0014)^0,3 * ( T_CTP)^0,2,

где d_cp - средний диаметр частиц грунта в пределах струй по кривой гранулометрического состава (в проекте задается), м;

= d_ср /d₉₀- коэффициент неоднородности грунта, изменяющийся для равнинных рек с песчаным ложем в пределах 0,3-0,6 (в проекте можно принять = 0,5);

d₉₀ - диаметр частиц грунта 90-процентной обеспеченности;

Т_СТР - средняя глубина струи, м;

где _СТР - площадь струи в поперечном сечении, располагающаяся между границами струи, дном и расчетным уровнем воды, м²;

В_СТР - ширина струи, м.

2. Определяется величина размывающей скорости

V_Р=1,3V_НР

3. Вычисляется средняя скорость струи V_CTР

,

где Q_СТР= Q_р / n, м³/с;

Q_р - расчетный расход, определяемый по расчетному уровню воды с помощью кривой расхода Q = = f(H), м³/с;

n - количество струй на плане течений.

После определения всех указанных величин для каждой струи, проходящей через прорезь, строятся графики изменения значений не размывающей, размывающей и средней скорости струи по длине прорези На основании сопоставления величин V_НР, V_p и V_CTP, и характера их изменения, можно выполнить предварительную качественную оценку устойчивости прорези от заносимости речными наносами.

В случае, если кривая V_CTP располагается выше кривой V_НР, то можно утверждать, что в прорези происходят деформации дна. Причем, при возрастании скорости от одного сечения к другому, т.е. при dv / dl > 0, на рассматриваемом участке происходит размыв дна и, наоборот, при падении скорости между двумя смежными сечениями (dv / dl < 0) происходит намыв дна. В случае, если V_CТР < V_HP , то можно говорить об отсутствии каких-либо деформаций, но поскольку с верхних участков русла поступают взвешенные и влекомые наносы, то они, попадая в зону низких скоростей, откладываются, т.е. прорезь будет неустойчивой.

Для количественной оценки устойчивости прорези необходимо вычислить начальные скорости деформаций дна переката для каждой струи, проходящей по прорези, соблюдая нижеприведенный порядок расчета.

1 . В каждом сечении струи вычисляется значение расхода влекомых наносов по формуле

2. Определяется приращение расхода влекомых наносов на каждом участке между двумя смежными сечениями

,

где i - номер граничного сечения по длине прорези (по течению).

3. Основываясь на уравнении деформации, рассчитывается начальная скорость деформации между смежными сечениями

, м/сут.

где 86400 - число секунд с сутках;

- коэффициент пористости грунта (для песка изменяется в пределах 0,33 - 0,35);

= В_СР · ?l,

где - площадь струи между сечениями в плане, м²;

В_СР - средняя ширина струи на участке между сечениями, м;

?l - расстояние между поперечными сечениями;

,

где - ширина струи в верхнем сечении, м;

- ширина струи в нижнем сечении, м.

Необходимо обратить внимание, что величина начальной скорости деформации получает тот же знак, что и величина , то есть положительным значением отвечает деформация намыва, а отрицательным - размыва. В случае, если V_CТР V_HP, то Q_Т = 0. После выполнения расчетов, результаты которых сводятся в таблицу 2.1, по всем расчетным участкам между сечениями для каждой струи, располагающейся в пределах прорези, строится график изменения скорости начальных деформаций.

Таблица 2.1

Пример заполнения таблица гидравлических элементов потока и вычисления начальных скоростей деформации дна

Стр№1

№ сеч	wстр	Встр	Тстр	Qстр	Vстр	dср		Vнр	Vp
1	24640	240	102,7	91,7	0,004	0,0012	0,5	0,11	0,143
2	32800	430	76,3	91,7	0,003	0,0012	0,5	0,104	0,135
3	35700	500	71,4	91,7	0,003	0,0012	0,5	0,103	0,134
4	41450	470	88,2	91,7	0,002	0,0012	0,5	0,107	0,139
5	41400	420	98,6	91,7	0,002	0,0012	0,5	0,109	0,142
№ сеч				Qт
1	0,036	0,00005	-0,106	-22*10-9	-7*10-9 3*10-9 -10*10-9 -4*10-9	335 465 486 445	1,7 2,5 1,9 1,8	-1,5*10-6 0,34*10-6 -1,4*10-6 -0,7*10-6	0,34 0,34 0,34 0,34
2	0,029	0,00002	-0,101	-15*10-9
3	0,029	0,00002	-0,1	-18*10-9
4	0,019	0,000007	-0,105	-8*10-9
5	0,018	0,000006	-0,107	-4*10-9

V_нр=0,3*(0,5*102,7)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,11

V_нр=0,3*(0,5*76,3)^0,2*(0,0014+0,0012)^0,3=0,104

V_нр=0,3*(0,5*71,4)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,103

V_нр=0,3*(0,5*88,2)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,107

V_нр=0,3*(0,5*98,6)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,109

Q_т=0,015*240*0,0012*0,00005*(-0,106)=-22*10^-9

Q_т=0,015*430*0,0012*0,00002*(-0,101)=-15*10^-9

Q_т=0,015*500*0,0012*0,00002*(-0,1)=-18*10^-9

Q_т=0,015*470*0,0012*0,00007*(-0,105)=-8*10^-9

Q_т=0,015*420*0,0012*0,00006*(-0,107)=-4*10^-9

-22*10^-9-(-15*10^-9)=-7*10^-9

-15*10^-9-(-18*10^-9)=3*10^-9

-18*10^-9-(-8*10^-9)=-10*10^-9

-8*10^-9-(-4*10^-9)=-4*10^-9

ж ==-1,5*10^-6

ж = =0,34*10^-6

ж = =-1,4*10^-6

ж ==-0,7*10^-6

Стр№2

№ сеч	wстр	Встр	Тстр	Qстр	Vстр	dср		Vнр	Vp
1	21300	100	213	91,7	0,004	0,0012	0,5	0,13	0,169
2	58000	670	85,6	91,7	0,0016	0,0012	0,5	0,11	0,143
3	9400	170	55,3	91,7	0,0097	0,0012	0,5	0,1	0,13
4	18400	110	167,3	91,7	0,005	0,0012	0,5	0,12	0,156
5	29900	130	230	91,7	0,0031	0,0012	0,5	0,13	0,169
№ сеч				Qт
1	0,031	0,00003	-0,126	-6*10-9	-2*10-9 21*10-9 -10*10-9 -13*10-9	385 420 140 120	2,6 2,0 1,6 1,8	-0,3*10-6 3,3*10-6 -5,8*10-6 -7,9*10-6	0,34 0,34 0,34 0,34
2	0,0145	0,00003	-0,11	-4*10-9
3	0,097	0,0009	-0,09	-25*10-9
4	0,042	0,00007	-0,115	-15*10-9
5	0,024	0,00001	-0,127	-2*10-9

V_нр=0,3*(0,5*213)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,13

V_нр=0,3*(0,5*85,6)^0,2*(0,0014+0,0012)^0,3=0,11

V_нр=0,3*(0,5*55,3)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,1

V_нр=0,3*(0,5*167,3)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,12

V_нр=0,3*(0,5*230)^0,2*()0,0014+0,0012)^0,3=0,13

Q_т=0,015*100*0,0012*0,00003*(-0,126)=-6*10^-9

Q_т=0,015*670*0,0012*0,00003*(-0,11)=-4*10^-9

Q_т=0,015*170*0,0012*0,0009*(-0,09)=-25*10^-9

Q_т=0,015*110*0,0012*0,00007*(-0,115)=-15*10^-9

Q_т=0,015*130*0,0012*0,00001*(-0,127)=-2*10^-9

-6*10^-9-(-4*10^-9)=-2*10^-9

-4*10^-9-(-25*10^-9)=21*10^-9

-25*10^-9-(-15*10^-9)=-10*10^-9

-15*10^-9-(-2*10^-9)=-13*10^-9

ж ==-0,3*10^-6

ж = =3,3*10^-6

ж = =-5,8*10^-6

ж ==-7,9*10^-6

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО РЕЖИМА И РАСЧЕТОВ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА

Грунт, извлеченный землесосным снарядом со дна реки, отводится в отвал смеси с водой. Смесь твердых частиц с водой называется пульпой. Путь, по которому движется смесь, состоит из приемника, всасывающего трубопровода, насоса и напорного трубопровода. Совокупность этих элементов образует грунтовый тракт землесосного снаряда.

Расходом смеси, или производительностью землесосного снаряда по смеси, называется суммарный объем воды и твердых частиц, проходящий через поперечное сечение трубопровода в единицу времени.

Совместная работа приемника, всасывающего трубопровода, насоса и напорного трубопровода и двигателя может быть определена с учетом следующих условий:

1. Расход пульпы (воды), проходящий через насос, должен быть равен расходу по трубопроводу, т.е.

Q_вс = Q_mp

2. Напор, создаваемый насосом, полностью потребляется трубопроводом при преодолении пульпой (водой) его сопротивления и подъеме пульпы (воды), т.е.

H_н = Н_mp

3. Для работы насоса, создающего напор H_н , при расходе пульпы (воды) Q потребляемая мощность N_Н, которая должна обеспечиваться двигателем, т.е N_Н = N_ДВ

4. Скорость движения пульпы должна быть не меньше критической, при которой все частицы грунта находятся во взвешенном состоянии.

х х_кр

Задача расчета рабочих режимов землесоса сводится к нахождению на характеристиках насоса, двигателя и трубопровода таких точек, для которых одновременно выполнялись бы все условия при работе на гидросмеси и первые три условия при работе на воде.

Расчет по определению рабочих режимов землесоса выполняют графоаналитическим способом, для чего используют характеристики насоса H_н = f (Q, n) (n - количество оборотов вала двигателя); мощности двигателя N_ДВ = f (Q, n) и его к.п.д.

з = f(Q), потерь напора в напорной части трубопровода Н_mp = f (Q, n) , вакуумного насоса во всасывающей части трубопровода.

Порядок работы:

1. Находим рабочую точку системы «насос - гидросопротивления» при заданных n_p и H_n и устанавливаем производительность Q_p , напор Н_р и потребную мощность N_p при работе снаряда на воде.

Q м3/ч	Ннас, м	Нтр, м	Нвак, м	N, лс	N, квт
2000	22	12,6	1,1	268	196,98
3000	19,9	15,2	2,0	322	236,7
4000	17,1	18,5	3,3	384	282,2
Q, м3/ч	Vвс, м/с	Re	л	(), м	Нвс, м
2000	2,4	129600	0,0094	0,12	0,62
3000	3,6	1944000	0,0085	0,25	0,75
4000	4,8	2592000	0,0079	0,43	0,93

Д_вс=(1,05…..1,10)*Д=0,54

Н_нас=f(Q)

1 л.с=0,735 квт

Q/3600-переводим часы в секунды

= м³/с

??=10^-6 м²/с



h_z=0.5 м

Н_вс=0,12+0,5=0,62

Н_вс=0,25+0,5=0,75

Н_вс=0,43+0,5=0,93

2. Выполняем перерасчёт характеристик насоса Н_н=f(Q) N=f(Q) с воды на гидросмесь. Пересчёт делаем для расчётного числа оборотов n_p при пяти значениях удельного веса гидросмеси:

, кВт

На чертеж наносятся также линии напорной и мощностной характеристик при работе насоса на воде с числом оборотов .

3. Выполняем пересчет с воды на гидросмесь характеристики потерь напора от подачи гидросмеси в напорный трубопровод, которые состоят из местных потерь и потерь на геодезический подъем.

Потери в напорной части трубопровода при работе на гидросмеси определяются:

, м

где в>1 - коэффициент увеличения потери энергии по длине при переходе от воды к гидросмеси;

,

где D_тр =0,5 м - диаметр трубопровода;

х_кр - вычисляется по формуле А.С.Старикова:

м/с,

D, м	0,30	0,40	0,50	0,70	0,90
?/D		5·	4·	2,9·	2,2·

х_см - скорость движения смеси по трубопроводу:

м/с,

где Q_i - соответствующий расход мі/с.

Средняя скорость гидросмеси, при которой начинается выпадение твердых частиц, называется критической скоростью. Значение критической скорости в одном и том же трубопроводе будет разным для разных консистенций гидросмеси и разной крупности частиц грунта. Режим больших скоростей и переходный режим более точно определяются как режимы больших и умеренных сверхкритических скоростей, а режим заиления - как режим докритических скоростей.

Чем меньше скорость гидросмеси по отношению к критической, тем сильнее расслоение потока по вертикали. При скорости меньше критической поток воды сосредоточивается в верхней половине трубы, а поток твердых частиц - в нижней.

Критическая скорость представляет собой сложную функцию многих факторов, влияющих на движение гидросмеси. На первом месте стоит влияние диаметра трубопровода. Чем больше диаметр, тем выше критическая скорость. Кроме того, на значение критической скорости влияют: консистенция смеси, гидравлическая крупность частиц грунта и шероховатость внутренней поверхности трубопровода.

Определяем потери напора во всасывающей части грунтопровода при работе на гидросмеси:

, м

где Т_с - глубина опускания всасывающей трубы;

h_щ - потери напора в щели всасывания. h _щ =1,5_м.

значение вакуума, устанавливаемое по графику.

У современных речных землесосов предельный вакуум в рабочем диапазоне расходов составляет 7,0-7,5 м.

Всасывающая труба наклонная, движение гидросмеси в ней сильно отличается от движения гидросмеси в горизонтальном напорном трубопроводе. Максимум консистенции располагается не в нижней точке поперечного сечения, а между этой точкой и осью трубы - тем дальше от стенки, чем больше наклон трубы. Хотя гидравлическая крупность твердых частиц имеет в наклонном трубопроводе составляющую, направленную против течения. При наклоне трубы к горизонту более слой осевших частиц сразу же по стенке трубы вниз. В этих условиях само понятие критической скорости утрачивает смысл. Сложность и недостаточная изученность движения затрудняет расчет теряемого в ней напора. Длина всасывающего трубопровода невелика, переход с воды на смесь увеличивает во всасывающем трубопроводе как местные потери, так и потери по длине пропорционально плотности смеси. Процесс забора и транспорта грунта создает во всасывающем трубопроводе два новых вида затрат энергии, отсутствующих при движении воды.

Первый из них составляют так называемые потери в щели всасывания. Они обусловлены экранированием приемного отверстия откосов разрабатываемого грунта и затратой энергии на вовлечение частиц грунта в приемное отверстие.

По грубой оценке при консистенциях до 20-25% =1,0-1,5 м вод. ст. В засоренных и гравелистых грунтах значения могут быть выше.

Вторая добавочная затрата энергии состоит в работе по подъему твердых частиц во всасывающей трубе от приемного отверстия до уровня воды в водоеме.

Характеристика	Относительная плотность гидросмесь отношения
	=1,0	=1,1	=1,2	=1,3	=1,4
Q	2000	3000	4000	2000	3000	4000	2000	3000	4000	2000	3000	4000	2000	3000	4000
Ннас см	22	19,9	17,1	23,1	20,9	17,9	24,2	21,9	18,8	25,3	22,9	19,7	26,4	23,9	20,5
Нтр см	14,7	15,9	18,9	15,2	16,6	19,7	15,8	17,3	20,6	16,4	17,9	21,4	16,9	18,6	22,2
Нвак см	1,3	1,1	10,4	0,43	0,21	0,14	-0,44	-0,7	-0,75	-1,31	-1,6	-1,65	-2,2	-2,5	-2,5
Нвс см	3,9	5,1	6,3	3,35	4,7	6,00	2,81	4,25	5,7	2,3	3,8	5,4	1,72	3,4	5,1
Nсм	196,98	236,7	282,2	212,7	255,6	304,8	228,5	274,6	327,3	244,2	293,5	349,5	206,01	312,4	372,5

Н_нас=0,5*(1+1,0)*22=22

Н_нас=0,5*(1+1,0)*19,9=19,9

Н_нас=0,5*(1+1,0)*17,1=17,1

Н_нас=0,5*(1+1,1)*22=23,1

Н_нас=0,5*(1+1,1)*19,9=20,9

Н_нас=0,5*(1+1,1)*17,1=17,9

Н_нас=0,5*(1+1,2)*22=24,2

Н_нас=0,5*(1+1,2)*19,9=21,9

Н_нас=0,5*(1+1,2)*17,1=18,8

Н_нас=0,5*(1+1,3)*22=25,3

Н_нас=0,5*(1+1,3)*19,9=22,9

Н_нас=0,5*(1+1,3)*17,1=19,7

Н_нас=0,5*(1+1,4)*22=26,4

Н_нас=0,5*(1+1,4)*19,9=23,9

Н_нас=0,5*(1+1,4)*17,1=20,3

Н_{тр см}=(0,55*1,3+0,45*1,0)*12,6=14,

Н_{тр см}=(0,55*1,1+0,45*1,0)*15,1=15,9

Н_{тр см}=(0,55*1,04+0,45*1,0)*18,5=18,9



Н_{тр см}=(0,55*1,3+0,45*1,1)*12,6=15,2

Н_{тр см}=(0,55*1,1+0,45*1,1)*15,1=16,6

Н_{тр см}=(0,55*1,04+0,45*1,1)*18,5=19,7

Н_{тр см}=(0,55*1,3+0,45*1,2)*12,6=15,8

Н_{тр см}=(0,55*1,1+0,45*1,2)*15,1=17,3

Н_{тр см}=(0,55*1,04+0,45*1,2)*18,5=20,6

Н_{тр см}=(0,55*1,3+0,45*1,3)*12,6=16,4

Н_{тр см}=(0,55*1,1+0,45*1,3)*15,1=17,9

Н_{тр см}=(0,55*1,04+0,45*1,3)*18,5=21,4

Н_{тр см}=(0,55*1,3+0,45*1,4)*12,6=16,9

Н_{тр см}=(0,55*1,1+0,45*1,4)*15,1=18,6



Н_{тр см}=(0,55*1,04+0,45*1,4)*18,5=22,2

Н_{вак см}=1,0*1,3-(10-0)*(1,0-1)=1,3 ; Н_{вак см}=1,0*1,1-(10-0)*(1,0-1)=1,1

Н_{вак см}=1,0*1,04-(10-0)*(1,0-1)=1,04; Н_{вак см}=1,1*1,3-(10-0)*(1,1-1)=0,43

Н_{вак см}=1,1*1,1-(10-0)*(1,1-1)=0,21; Н_{вак см}=1,1*1,04-(10-0)*(1,1-1)=0,14

Н_{вак см}=1,2*1,3-(10-0)*(1,2-1)=-5,44; Н_{вак см}=1,2*1,1-(10-0)*(1,2-1)=-0,7

Н_{вак см}=1,2*1,04-(10-0)*(1,2-1)=-0,75; Н_{вак см}=1,3*1,3-(10-0)*(1,3-1)=-1,31

Н_{вак см}=1,3*1,1-(10-0)*(1,3-1)=-1,6; Н_{вак см}=1,3*1,04-(10-0)*(1,3-1)= -1,65

Н_{вак см}=1,4*1,3-(10-0)*(1,4-1)=-2,18; Н_{вак см}=1,4*1,1-(10-0)*(1,4-1)=-2,5

Н_{вак см}=1,4*1,04-(10-0)*(1,4-1)=-2,5

Н_{вс см}=1,0*2,4-(1,0-1)*7,85+1,5=3,9

Н_{вс см}=1,0*3,6-(1,0-1)*7,85+1,5=5,1

Н_{вс см}=1,0*4,8-(1,0-1)*7,85+1,5=6,3

Н_{вс см}=1,1*2,4-(1,1-1)*7,85+1,5=3,3

Н_{вс см}=1,1*3,6-(1,1-1)*7,85+1,5=4,7

Н_{вс см}=1,1*4,8-(1,1-1)*7,85+1,5=6,0

Н_{вс см}=1,2*2,4-(1,2-1)*7,85+1,5=2,8

Н_{вс см}=1,2*3,6-(1,2-1)*7,85+1,5=4,25

Н_{вс см}=1,2*4,8-(1,2-1)*7,85+1,5=5,7

Н_{вс см}=1,3*2,4-(1,3-1)*7,85+1,5=2,3; Н_{вс см}=1,3*3,6-(1,3-1)*7,85+1,5=3,8

Н_{вс см}=1,3*4,8-(1,3-1)*7,85+1,5=5,4; Н_{вс см}=1,4*2,4-(1,4-1)*7,85+1,5=1,7

Н_{вс см}=1,4*3,6-(1,4-1)*7,85+1,5=3,4; Н_{вс см}=1,4*4,8-(1,4-1)*7,85+1,5=5,1

N_см=(0,2+0,8*1,0)*196,98=196,98

N_см=(0,2+0,8*1,0)*236,7=236,7

N_см=(0,2+0,8*1,0)*282,2=282,2

N_см=(0,2+0,8*1,1)*196,98=212,74; N_см=(0,2+0,8*1,1)*236,7=255,64

N_см=(0,2+0,8*1,1)*282,2=304,8

N_см=(0,2+0,8*1,2)*196,98=228,5

N_см=(0,2+0,8*1,2)*236,7=274,6

N_см=(0,2+0,8*1,2)*282,2=327,3

N_см=(0,2+0,8*1,3)*196,98=244,2

N_см=(0,2+0,8*1,3)*236,7=293,5

N_см=(0,2+0,8*1,3)*282,2=349,9

N_см=(0,2+0,8*1,4)*196,98=260,01

N_см=(0,2+0,8*1,4)*236,7=312,4

N_см=(0,2+0,8*1,4)*282,2=372,5

N=380 *0,735=279,3

Примечание если лини Р-Р и М-М пресекаются то рабочую точку принимаем ()_р

Q _г-производительность

м³/ч

Q_см- снимаем значение расходов по графику

Р- пористость

S_p-расходная консистенция

E=0.33…0.35 песок

S₀- объемная консистенция

V_{см р}- скорость передачи пульпы

_p=1,1

S₀=0.61*((1.1)-1)=0.061

Д=0,5

м³/с

м³/ч

6. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДНОУГЛУБЛЕНИЯ НА ПОЛОЖЕНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ НА ПЕРЕКАТНОМ УЧАСТКЕ

)_дон=0,05 м -допустимые изменения уровня воды

- изменение уклона

R=Т_ср

^* -площадь считается по сечению без учета сечения

Расчет ведется окончание подготовительного периода.

-Среднее превращение глубины по сечению

=103.6

7. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ РУСЛА РЕКИ

1) Число Лохтема

2) Коэффициент устойчивости Маккавеева

3)Коэффициент устойчивости Карасева

для оценки устойчивости.

Характеристика русла реки Характеристика потока	Коэффициент устойчивости
	Л	Кс	Ку
1.Не устойчивое	С повышенной транспортной способностью	<2	<6	<0.05
2.Слабо устойчивое		2-5	6-15	0.05-0.1
3. Относительно устойчивое	Устойчивое	5-10	15-20	0,1-0,2
4. Устойчивое	Сбалансированное	10-50	20-100	0,2-0,3
5. Абсолютно устойчивое	С пониженной транспортирующей способностью	>50	>100	>0.03

Вывод:

При произведении расчетов я получил, что мое русло реки является повышенной транспортной способностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отличительной чертой перспективных работ по увеличению габаритных размеров пути - учет того, что за последние годы в результате проведения землечерпательных работ на некоторых реках, особенно в верхнем их течении, практически достигнуты глубины, предельно возможные по гидравлическим условиям потока. Помимо этого, на ряде участков рек в связи с интенсивным землечерпанием и забором из русла реки гравия и песка для строительных нужд, значительно снизился меженный уровень воды, что повлекло за собой уменьшение глубин у причалов портов и в районе подводных переходов, серьезно осложнилась работа водозаборных сооружений, а также ряда других ГТС.

Эти обстоятельства заставляют выполнение работ по коренному улучшению судоходных условий на каком - либо участке реки вести только на основе проектов, в которых должны быть детально проработаны возможные последствия выполнения тех или иных мероприятий. Осуществлять такие работы следует лишь в том случае, если очевидна экономическая эффективность увеличения пропускной способности пути с учетом затрат на проведение мероприятий, предупреждающих снижение меженных уровней воды.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ботвинков В.М., Зернов С.Я., Кабанов А.В. - Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Водные пути», часть 1, Н.,2008.

2. Кабанов А.В.- Методические указания к выполнению курсового проекта «Подводные грунтозаборные работы»…., часть 2, Н.-2009.

3. Гришанин К.В., Дегтярев В.В. - «Водные пути», Москва- «Транспорт» 2006.

4. Единые правила охраны недр при разработке месторождений твердых полезных ископаемых. - М., Недра,2007.

Размещено на Allbest.ru