Оценка временного повышения мутности при производстве дноуглубительных работ
Дноуглубительные работы, проводимые для обеспечения необходимых судоходных глубин для прохода флота по рекам, водохранилищам, озерам и каналам через отмели в устьях по зонам смешения морских и речных вод, не только повышают пропускную способность водных путей и создают условия безопасного плавания для судов, но и оказывают как априорно полезные воздействия на гидравлику и гидроэкологию водной среды, так и негативное влияние на окружающую природную среду.
Закономерности образования временной повышенной мутности водной среды при дноуглубительных работах изучались специальной технической комиссией Постоянной международной ассоциации судоходных конгрессов и многими зарубежными научно-исследовательскими организациями. Методика НГАВТ основана на решении системы уравнений турбулентной диффузии С. В. Афанасьева. В результате обработки расчётных значений концентрации твёрдых примесей при рефулировании грунта в речной поток при различных глубинах и скоростях течения получены расчётные графики, использование которых позволяет определить плановое очертание поля дополнительной мутности при любом значении предельно-допустимой концентрации (ПДК). Для твёрдых примесей приняты следующие значения ПДК: 0,25 мг/л – для условий межени и 0,5 мг/л – для паводка. В соответствии с принятой схемой участка, методика расчётов сводится к следующему:
1. Район реки, в котором производится отвал грунта, разбивается на отдельные участки длиной ∆l, начиная со створа 0–0, проведённого через начальную точку сброса грунта в отвал, вниз по течению до створа, где начинается зона, имеющая рыбохозяйственное значение. Расчёт по участкам ведётся из–за того, что в речном потоке от сечения к сечению могут существенно изменяться глубина, скорости течения, плановая конфигурация русла.
По плану участка определяются длина i–го участка ∆l и средняя глубина Ti по оси выброса.
Из натурных данных или при их отсутствии расчётным путём устанавливается средняя скорость течения Vi на каждом участке.
2. По известному диаметру d5 грунта, соответствующему 5%–ному содержанию рефулируемого грунта по объёму, находится гидравлическая крупность грунта ω.
3. Определяются значения коэффициентов
Кω – коэффициент гидравлической крупности, по графику Kω = f (ω)
КV – коэффициент скорости, по графику KV = f (V)
КT – коэффициент глубины, по графику КT = f (T)
4. Вычисляется значение условной длины расчётного участка
(4.1)
5. Устанавливается концентрация примесей в створе выброса по зависимости
(4.2)
где Ку – коэффициент уноса грунта, определяемый по номомограмме
QT – техническая производительность землесоса, м3/ч;
Кj – процентное содержание частиц грунта меньше контролирующего диаметра (при d5 коэффициент Kj = 0,05);
ρ – плотность грунта, кг/м3;
Ввз = 3Всбр – ширина взмученного потока в створе рефулирования, равная утроенной ширине сбросного устройства Всбр, м;
Т, V – глубина (м) и скорость течения (м/с) в месте выброса.
6. По величине концентрации примесей в створе выброса С0 с графика Lω = f (С) находится условная координата Lω0 створа сброса пульпы 0–0.
7. Вычисляется условная координата нижней Lωi границы i–го расчётного участка
Lωi = Lωi-1 + ∆Lωi (4.3)
Для определения ширины зоны мутности, превышающей ПДК, сначала находят величину LωПДК по значению ПДК = 0,25 мг/л с графика Lω = f (С). Затем определяется
∆Lω = LωПДК– Lω0 (4.4)
(4.5)
8. Находим относительную координату i–го сечения
Lотн.i =(Lωi – Lω0) / ∆Li (4.6)
9. По графику Bотн = f (Lотн) определяем относительную полуширину зоны повышенной мутности Bотн в i–ом створе
10. Вычисляем действительную полуширину зоны повышенной мутности
Bi = Bотн . ∆Li (4.7)