Введение к работе
Актуальность работы. В Белорусской ССР имеется 5,5 млн.га периодически переувлажняемых земель. Значительная часть этих земель, особенно в северной части республики, характеризуется наличием большого количества макро- и микропонижений. Многолетние исследования показывают, Что систематический дренаж на таких землях не обеспечивает необходимой интенсивности отвода избыточных еод. Уровень их сельскохозяйственного использования остается низким.
Наиболее эффективным средством отвода поверхностных вод из замкнутых понижений рельефа является устройство колодцев-поглотителей. Натурные обследования показывают, что в большинстве случаев фильтрующие элементы этих сооружений работают плохо-, что является одной из причин неудовлетворительной работы дренажных систем в целом. Достаточно обоснованная методика расчета таких фильтров отсутствует. Широко распространенное применение гравийных фильтров для колодцев-поглотителей приводит к значительному увеличению стоимости мелиорации земель.
Перспективным в этом направлении представляется замена гравийных фильтров индустриальными фильтрующими элементами из термоскрепленного волокнистого полиэтилена, поскольку технология изготовления этого материала позволяет получать изделия с различными фильтрационными характеристиками.
Это позволяет отметить актуальность и практическую значимость проведения исследований по совершенствованию конструкций фильтров для пчистки поверхностных вод и методов их расчета.
Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является анализ причин неудовлетворительной работы существующих конструкций фильтрующих элементов колодцеЕ-поглотителей, возможностей использования для фильтрующих элементов термоскрепленного волокнистого полиэтилена, разработка более совершенных конструкций фильтрующих элементов, научно-обоснованных методов их расчета и подбора, практических рекомендаций по их применению.
Реализация поставленной цели определила необходимость проведения специальных теоретических, экспериментальных и натурных исследований для решения следующих конкретных задач: - натурные исследования работы существующих конструкций, У;;мьт-рутаих элементов колодцег-поглотителей;
- г -
обоснование защитных свойств образцов термоскрепленного волокнистого полиэтилена, получаемого в различных режимах работа пнеЕмоэкструзионной установки, на основании порометрических исследований;
исследование фильтрационных характеристик волокнистого полиэтилена;
исследование волокнистого полиэтилена на механическую кольма-таци»;
- разработка методики расчета фильтрующих элементов для очистки поверхностных вод и ее апробация в натурных условиях;
разработка конструкций фильтрующих элементов из волокнистого полиэтилена, а также средств снижения их кольматажа;
проверка разработанных конструкций фильтрующих элементов в натурных условиях на опытно-производственных участках;
экономическое обоснование использования фильтрующих элементов из волокнистого полиэтилена для колодцев-поглотителей;
обобщение данных исследований и разработка практических рекомендаций.
Научная новизна. На основании предложенной комплексной методики исследований термоскрепленного волокнистого полиэтилена установлены основные факторы,определяющие процесс механической кольматации этого материала. Получена полуэмпирическая зависимость для прогноза хода кольматации волокнистого полиэтилена во времени, а также зависимости, позволяющие установить сроки службы фильтрующих элементов.
Установлено, что фильтрация в-волокнистом полизтилене в зависимости от градиентов напора может проходить в ламинарном (линейном), переходном (доквадратичном) и турбулентном (кгадра-тичном) режимах. Определены критические значения градиентов напора, соответствучтщие переходу от одного режима к другому, а также значения коэффициентов фильтрации при линейном и квадратичном режимах, позволяющие расчитывать пропускную способность фильтрующих элементов,, а также определить их проектные размеры.
Выполнены порометрические исследования волокнистого полиэтилена для уточнения состава и распределения размеров фильтрационных ходов, а также для обоснования параметров материала при проектировании фильтрующих элементов.
Предложена и апробирована на материале натурных исследований методика расчета требуемых диаметров пор фильтрукцих олемен-
тов для очистки поверхностных род с учетом неоднородности гранулометрического состава и колебаний концентраций взвесей в поверхностном стоке с использованием методов теории случайных функций и теории недежности.
Методика исследований. Для решения поставленных задач были использованы следугацие методы:
- теоретическое обоснование защитно-фильтрующих свойств струк
турных фильтроматериалов;
f физическое моделирование при выполнении лабораторных исследований;
- методы теории случайных функций и теории надежности при расчете диаметров фильтрационных ходов в фильтрующих элементах;
- полевые исследования на опытно-производственных и производст
венных участках действия мелиоративных систем.
Практическая значимость н саализацйя работы. Материалы работы позволяют более обоснованно решать вопросы проектирования фильтрующих элементов для очистки поверхностных вод. Разработанные конструкции фильтрующих элементов имеют повышенную ЕОДО-приемнуи и взвесезадерживающую способностьt при этом снижается их кольматация, увеличиваются сроки службы и надежность сооружений для отвода поверхностных вод.
Результаты исследований использованы в разрабатываемом пособии к СНиП 2.06.03-85."Мелиоративные системы и сооружения".
Материалы исследований входили в отчеты по заданию 13.01.Т проблемы 052.01."Разработать и внедрить осушительные системы на тяжелых почвах с применением закрытого горизонтального дренажа, фильтрующих э.ьментов, глубокого рыхления и мероприятий по ост-руктуриванию почвенного профиля на 1986-1990 г.г.".
Фильтрующие элементы из термоскрепленного волокнистого полиэтилена прошли производственные истттания и внедрены на объектах Сенненского района Витебской области.
Экономический эффект от внедрения составляет 118,5 тыс.руб.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось на научно-производственных конференциях в Белорусской сельскохозяйственной академии (г.Горки,1987 и 1989 гг.), научно-техническом совещании западного отделения БАСХНИЛ во ЕНИИ водполимер (г.Елгава,1988 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано * рбіти, включая 2 авторских свидетельства.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав.
- ч -
выводов и рекомендаций производству, изложенных на ItЧ страницах машинописного текста, списка литературы из 125 наименований, иллюстрирована 35 рисунками, содержит 15 таблиц и приложение.
