Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Анализ условий строительства и эксплуатации водоочистных сооружений малой и средней производительности 8
1.1.Изменение в характере проектирования и строительства водоочистных сооружений 8
1.2. Анализ состояния и перспектив развития очистных сооружений малой и средней производительности (на примере Карелии) 12
1.3.Выбор эффективных методов и средств интенсификации процессов очистки природных и сточных вод. 18
1.4.Анализ опыта применения медленных фильтров в водоподготовке 19
Выводы 26
Цели и задачи исследований 27
Глава 2. Исследование технологии медленного фильтрования при очистке воды для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения 28
2.1.Особенности качества поверхностных водоемов Карелии 28
2.2. Исследование закономерностей медленного фильтрования при очистке природных вод Карелии 30
2.3.Полупромышленные испытания медленных фильтров 45
2.3.1 .Безреагентная очистка 45
2.3.2.Реагентная очистка 50
Выводы 52
Глава 3. Адаптация технологии медленного фильтрования для очистки оборотных и дождевых вод 56
3.1.Анализ видов и концентраций загрязнений некоторых видов оборотных вод и дождевых стоков 56
3.1.1 .Оборотные воды цеха мойки узлов и деталей локомотивов 56
3.1.2.Оборотные воды цехов мойки автомобилей 59
3.1.3.Дождевые стоки с территорий АЗС и товарных парков ЛВЖ 61
3.2. Анализ и обобщение известных методов очистки некоторых видов оборотных вод и дождевых стоков 64
3.2.1. Оборотные воды цехов мойки узлов и деталей локомотивов 64
3.2.2.Оборотные воды предприятий мойки автомобилей 66
3.2.3.Дождевые стоки с территорий АЗС и товарных парков ЛВЖ 70
3.3.Разработка и исследование технологии многоступенчатого медленного фильтрования 73
3.3.1.Оборотные воды цехов мойки узлов и деталей локомотивов 73
3.3.2.0боротные воды цехов мойки автомобилей 79
3.3.3.Дождевые стоки с территорий АЗС и товарных парков ЛВЖ 83
Выводы 90
Глава 4. Математическое моделирование процесса регенерации медленных фильтров 91
4.1 .Анализ известных методов регенерации медленных фильтров 91
4.2. Разработка технологии регенерации медленных фильтров сканированием загрузки водным рыхлителем 92
4.3.Математическое моделирование технологии регенерации медленных фильтров «гидравлическим» способом 97
4.4.Конструктивное оформление процесса регенерации медленных фильтров 111
Выводы 112
Глава 5. Внедрение результатов исследований в производство 114
5.1.Медленные фильтры для хозяйственно- питьевого водоснабжения 114
5.1.1.Резиденция Президента России «Шуйская Чупа», Карелия 114
5.1.2.Гостиничный комплекс «Русский Север», Карелия 119
5.1.3.Паданский леспромхоз,. Карелия 123
5.1.4.Курорт «Марциальные воды», Карелия 125
5.1.5.Поселок Бесовец, Карелия 125
5.1.6.Жилой поселок «Новая модель», Карелия 127
5.1.7.Станция обезжелезивания г. Багратионовск, Калинингр. область 127
5.2.Другие области применения технологии медленного фильтрования 128
5.3.Технико-экономические показатели применения медленных фильтров 128
Выводы 133
Заключение 134
Список литературных источников 138
Приложение
- Анализ состояния и перспектив развития очистных сооружений малой и средней производительности (на примере Карелии)
- Исследование закономерностей медленного фильтрования при очистке природных вод Карелии
- Анализ и обобщение известных методов очистки некоторых видов оборотных вод и дождевых стоков
- Разработка технологии регенерации медленных фильтров сканированием загрузки водным рыхлителем
Введение к работе
Наиболее ярким свидетельством кардинальных изменений в общественно-политическом и экономическом устройстве России после развала СССР стало состояние строительного комплекса и, в частности, его составляющей, связанной с природоохранным строительством. Уже к 1991 году в подавляющем большинстве случаев было приостановлено строительство новых очистных сооружений водопровода и канализации большой и средней производительности. Предприятия за счет сокращения объемов производства снизили водопотребление и сбросы промстоков. Соответственно снизились заказы на реконструкцию и расширение действующих сооружений природоохранной направленности. Такое состояние экономики не смогло ни сказаться и на возможностях формирования портфеля заказов на хоздоговорные научно-исследовательские работы прикладного и особенно теоретического характера. Госбюджетное финансирование научно-исследовательских работ оказалось сведенным к нулю.
Изменение форм собственности дали толчок частной инициативе - на базе крупных промышленных предприятий стали возникать малые производства продуктов повседневного спроса, часто коренным образом меняющие традиционные для этих предприятий технологии, начали создаваться малые пекарни, мастерские, минифермы. У природоохранных служб появилась возможность инициировать инвестиции в строительство сооружений природоохранной направленности. Научно-исследовательские коллективы вузов и НИИ оказались на какое-то время буквально заваленными заказами на разработку технологий и проектирование установок по очистке малых объемов хозяйственно-бытовых и различной природы промышленных сточных вод. К сожалению, этот благодатный для отечественных научных и инженерных кадров период оказался весьма коротким. "Стабилизация"
отечественной валюты за счет технологии «МММ» в государственном масштабе привела к неоправданно низкому курсу доллара. Импортное оборудование, материалы, комплектующие, услуги проектных фирм оказались в одночасье соизмеримыми по стоимости с отечественными. Естественно, при растерянном за 70 лет социалистической уравниловки качестве работ, растянутых сроках их выполнения, сравнительно высокой стоимости, необязательности отечественных производителей их продукция оказалась неконкурентноспособной.
В таких дискомфортных условиях единственным инструментом для выживания вновь создаваемых проектно-строительных фирм оставалось использование достижений отечественной и зарубежной науки и инженерной практики для обеспечения конкурентноспособности российских товаров и услуг.
Диссертация посвящена обобщению изысканию и реализации эффективных технологий и конструктивных решений при реконструкции водоочистных сооружений малой и средней производительности с использованием одного из эффективных методов безреагентной очистки -медленного фильтрования.
Практически все природоохранные обьекты, рассмотренные в диссертации, смонтированы вновь или реконструированы и пущены в эксплуатацию в последние 5-13 лет при непосредственном участии автора в качестве исполнителя или руководителя работ по программе кафедры Водоснабжения, водоотведения и гидравлики Петрозаводского госуниверситета.
Большинство из построенных или реконструированных сооружений и комплексов приняты на сервисное обслуживание, по остальным обеспечено консультативное сопровождение. Практически все сооружения водопровода и канализации, представленные в диссертации, имеют нетиповые решения.
*
Естественно, согласования по таким обьектам в службах Минэкологии,
Центрах (республиканских, областных, районных) госсанэпидемнадзора
приходилось проводить как по опытно-промышленным, т.е. с повышенным
вниманием и требовательностью экспертов. Выполнение заказов в сложных
экономических условиях позволили разработать и обобщить некоторые
іЩ) схемы вхождения научных разработок в производство в рыночных условиях,
что также нашло отражение в диссертации. Успеху дела способствовали консультации докторов технических наук Р.И.Аюкаева, М.Г.Журбы, Н.И.Куликова, А.Н.Кима, кандидатов технических наук В.М.Карабельникова, Е.И.Апельциной, В.З.Мельцера, к которым мы обращались неоднократно и пользуясь случаем, приносим им искреннюю благодарность. Исследования по математическому моделированию процессов регенерации зернистой загрузки консультировал д.ф.-м.н. Е.В.Веницианов.
Диссертация выполнена на кафедре водоснабжения, водоотведения и
vP гидравлики Петрозаводского госуниверситета и кафедре Водоснабжения и
водоотведения Самарской архитектурно-строительной академии.
Автор приносит благодарность научному консультанту на начальном
этапе диссертационных исследований безвременно ушедшему из жизни
профессору Г.И.Николадзе, научному руководителю профессору
А.К.Стрелкову, коллегам по преподавательской работе профессору
Р.И.Аюкаеву, доцентам О.Г. Даниловой, Ю.П. Евтифееву, Л.В.Луниной,
^ коллегам-проектантам А.Н.Григорьеву, Л.И.Киуру С.Ю.Лощилову, А.В.
Мельнику, коллегам по производству В.А.Момотову, В.Н.Максимову, А.М.Машкову, А.А.Лепехову, Н.А.Себельдину, А.М.Фофанову, С.М.Руденцу, С.М.Аказаряну, инженеру-эксперту О.М. Аникину, врачам-гигиенистам А.И.Коваленко и В.А.Оберемченко.
Анализ состояния и перспектив развития очистных сооружений малой и средней производительности (на примере Карелии)
Анализ и классификация технологических схем, физического состояния и перспектив развития очистных сооружений объектов Карелии проводился в рамках технологических практик, курсового и дипломного проектирования студентов специальности 290800 - Водоснабжение и водоотведение Петрозаводского государственного университета (8, 10). Работы частично финансировались финской фирмой «Полар Ракенус» в связи с подготовкой к выходу на строительный рынок Карелии (9,11,14). Из 30 карельских поселков с населением 2000 и более жителей для анализа нами были выбраны 19, включая столицу Петрозаводск. Фотографии некоторых объектов представлены на рис. 1.1-1.3. В табл. 1.1. представлена характеристика очистных сооружений по проектной и фактической производительности, возрасту, физическому износу.
Падение производства привело к снижению обьемов стоков, загруженность большинства КОС не превышает 30-85%. Только по некоторым объектам фактическое поступление стоков превышает проектное. Например, по Петрозаводску на 25% (оживление хозяйственной жизни), по г. Кондопоге на 68% (бурное развитие Кондопожского ЦБК). Высок физический износ большинства КОС-до 80 - 54%.Значительно лучше сохранились сооружения крупных городов - Петрозаводска, Сортавалы, Питкяранты, Суоярви, Олонца, что связано с отлаженной работой эксплуатационных служб, более или менее своевременным проведением капитальных и текущих ремонтов. В архивах кафедры ВВВГ ПетрГУ хранятся данные по поэлементной оценке степени износа сооружений.
Прогрессирующее загрязнение поверхностных водоисточников, повышение требований к качеству хозяйственно-питьевой воды на ряде объектов, связанных в большинстве случаев с их функциональной переориентацией в связи с изменением форм собственности, постепенное вхождение норм рыночной экономики в сферу жилищно-коммунального хозяйства обуславливают рост рынка заказов на реконструкцию сооружений подготовки хозяйственно-питьевой воды с целью получения воды нормативного качества.
Ощутимы обьемы коттеджного строительства, причем зачастую на необустроенных инженерными сетями и сооружениями территориях пригородов. Большинство офисных реконструкций и коттеджных новостроек предусматривает устройство оздоровительных бассейнов. Для автовладельцев привычной стала развитая сеть автозаправочных станций. Причем подавляющее большинство новых АЗС строится в городской черте. При отсутствии городских систем дождевой канализации непременным условием строительства новых или расширения действующих АЗС становится обустройство площадок застройки местными системами дождевой канализации.
Одним из проявлений нового в жизни России с переходом к рыночным отношениям явилось развитие сферы услуг. Совмещение возможностей кнута (требования природоохранных ведомств) и пряника (доходный бизнес) привело к буму в области строительства пунктов моек автомобилей (14, 27, 81, 82). На первых этапах становления этого вида услуг предпочтение отдается малозатратным технологиям: ручные мойки вместо автоматизированных, размещение автомоек в существующих зданиях вместо строительства новых специальных зданий, открытые мойки контейнерного типа.
В поиске технологий и инженерных решений, способных обеспечить конкурентноспособность наших предложений, проанализированы и успешно использованы в проектной и производственной практике прикладные разделы работ отечественных ученых: профессора, д.т.н. Г.И.Николадзе (73) по обезжелезиванию и деманганизации подземных вод; профессора, д.т.н. В.Л.Драгинского (36) и к.т.н.Л.П.Алексеевой (3) по сорбционно-окислительным методам очистки вод поверхностных водоисточников, по предотвращению образования в процессе обработки воды хлорорганических соединений; профессора, д.т.н. Е.Д.Бабенкова (17) по обобщению и анализу методов и средств интенсификации процессов реагентной обработки воды; в соответствии с рекомендациями Е.Д.Бабенкова, разработана Ю.П.Евтифеевым (37) технология многоступенчатой реагентной обработки на водоочистных сооружениях г. Петрозаводска, что позволило увеличить длительность прямоточных фильтров с 3-4 ч до 8-12ч; профессоров, д.т.н. М.И.Алексеева (2) и А.М.Курганова (54) по расчету регулирующих емкостей для дождевых и талых вод, состоянию железобетонных конструкций в сетях и сооружениях канализации; профессора, д.т.н.Б.Г.Мишукова (65) по обработке стоков рыбо- и молокозаводов, по технологиям и режимам удаления биогенных элементов из сточных вод; профессора, д.т.н. Ю.В.Воронова (31) по переводу биофильтров на многоступенчатую технологию с использованием плоскостного загрузочного материала на первой ступени; профессора, д.т.н. Э.С.Разумовского и к.т.н. Р.Ш.Непаридзе (69, 85) по технологиям и конструкциям водоочистных станций малых населенных мест и, в частности, по применению биороторов с комбинированной насадкой; профессора, д.т.н. Н.А.Залетовой (40) по «сухим» фильтрам для доочистки стоков; профессора, д.т.н. Е.Г.Петрова (79) по алюмосиликатным сорбентам для доочистки от солей тяжелых металлов промышленных сточных вод.
Практически все из названных водоочистных технологий нашли применение на многочисленных водоочистных объектах малой и средней производительности, запроектированных и построенных при нашем участии и находящихся на сервисном обслуживании.
В подавляющем большинстве случаев абсолютно конкурентноспособными являлись установки и сооружения, основанные на использовании процесса медленного фильтрования (13, 15, 43, 62, 73, 74, 87, 90, 93, 94, 100). С учетом этого обстоятельства и ограничений на обьем диссертации из всего комплекса выполненных автором работ на защиту представлены работы, связанные с технологией медленного фильтрования.
Исследование закономерностей медленного фильтрования при очистке природных вод Карелии
В целях определения технологических возможностей медленных фильтров в условиях очистки маломутных, малой и средней цветности, низкощелочных вод нами проведен комплекс лабораторных исследований и .полупроизводственных испытаний очистки вод ряда водоемов Карелии. Целью таких исследований была демонстрация эффективности и изыскание методов и средств интенсификации процесса медленного (пленочного) фильтрования. В качестве аналога была выбрана технология скорого (объемного) фильтрования, результаты обстоятельных исследований которой представлены в докторских диссертациях Р.И.Аюкаева (7), А.М.Фоминых (96), М.Г.Журбы (28, 33) АК.Стрёлкова (59). Согласно диссертационным рекомендациям указанных авторов апробированными практикой методами интенсификации процесса объемного фильтрования являются: - фильтрование в направлении убывающей крупности зерен загрузки; - применение зернистых материалов с развитой удельной поверхностью и высокой межзерновой пористостью; регулирование свойств фильтруемых суспензий за счет реагентной обработки; -регулирование режима и мест введения, реагентов. - - "ГІ-Vv Н:И.Кулйков (53) обосновывает преимущества . многоступенчатого процесса очистки (4-6-секционный биотенки с ершовой контактной насадкой). Аналогичные рекомендации представлены в докторской диссертации (докладе) Ю.В.Воронова (31) по применению" биофильтров с плоскостной насадкой перед биофильтрами с гравийной загрузкой. В докторской диссертации В.Л.Драгинского (36) обоснована эффективность извлечения органических загрязнений из вод поверхностных водоемов применением сильных окислителей с последующей фильтрацией через активированный уголь. Для проверки применимости некоторых из указанных средств интенсификации объемного фильтрования к пленочному был проведен комплекс экспериментальных исследований и проверка их результатов на полупромышленных и промышленных водоочистных установках. Экспериментальная установка На водоочистных сооружениях Государственной резиденции Президента России «Шуйская Чупа» в Карелии нами были смонтированы 3 модели медленных фильтров диаметром 100мм, высотой 2800мм (рис.2.1.). Схема «обвязки», экспериментальных фильтров обеспечивала возможность их параллельного и последовательного (многоступенчатого) включения в работу (7, 86).
Ряд постановочных экспериментов проведен на малой установке диаметром 50мм, высотой 1200мм. В бак постоянного уровня исходная вода подавалась насосом. Избыточный расход сливался в канализацию. На фильтры вода подавалась через тарированные шайбовые дозаторы. Конструкция подающей системы исключала дополнительное аэрирование и насыщение исходной воды мелкими пузырьками воздуха, способными закольматировать загрузку. Для сохранения биопленки в жизнедеятельном состоянии при перерывах подачи воды на фильтры трубопровод выпуска фильтрата размещался выше верхнего уровня загрузки минимум на 200мм. Пробы исходной воды и фильтрата анализировались в лаборатории ЦГСЭН в Республике Карелия. Примечание: в экспериментах отмечено, что обезвоженная и подсохшая биопленка после достаточно продолжительного времени «простоя» способна восстанавливать свою жизнедеятельность и обеспечивать нормальную работу медленного фильтра. В экспериментах варьировались следующие параметры: - крупность зерен загрузки трех фракций: 0,1-0,6, 0.3-1,0, 0,6-1,5мм при коэффициенте неоднородности соответственно 1,6-1,5 и 1,8; - высота загрузки 0,5 и 0,9м; -материал загрузки: кварц карьерный и дробленый шунгизит, двухслойная загрузка (дробленый шунгизит и кварц); - пленка из пористого искусственного волокна в качестве верхнего сменного слоя поверх кварцевой загрузки; - скорость фильтрования: - 0,1 и 0,2 м/ч на однослойных фильтрах; -0,2, 0,4 и 0,75м/ч на двухслойных фильтрах; - одно и четырехступенное фильтрование.
В таблице 2.1. представлены показатели качества воды озера Укшозеро, на которой проводились экспериментальные исследования по медленному фильтрованию. На рисунке 2.2. представлены фотографии зерен различных фильтрующих материалов при увеличении в 60 раз (7). Очевидны структурные преимущества дробленых материалов. На рисунке 2.3 показана зависимость времени осветлительного созревания пленки медленного фильтра от скорости фильтрования (или объема поступивших на поверхность загрузки зафязнений.). Результаты наблюдений на специфических водах Карелии хорошо коррелируются с данными профессора В.С.Оводова (75) при очистке вод реки южных регионов бывшего СССР. В таблице 2.3 представлены показатели качества фильтрата после медленных фильтров с песчаной зафузкой в различные периоды года при скорости фильтрования 0,2 м/ч.
Анализ и обобщение известных методов очистки некоторых видов оборотных вод и дождевых стоков
Высокая концентрация загрязнений, сложный состав и высокая агрегативная устойчивость отработанных эмульсий обуславливают необходимость применения локального способа их обезвреживания без смешения с другими категориями сточных вод. Известно применение биохимического, физико-химического и химического методов очистки эмульсий. Эти методы используются самостоятельно или в комплексе.
Механическая очистка как самостоятельный метод обезвреживания отработанных эмульсий не применяется, а используется только для пред очистки. Биохимические методы очистки могут быть использована для обезвреживания отработанных эмульсионных растворов после разбавления их водой в 200-2000 раз или предварительной реагентной очистки. Недостатками биохимических методов очистки являются увеличение объема сточных вод, потребность большой площади для размещения оборудования и длительное время обработки. Физико-химические методы очистки (ультразвук, облучение ультрафиолетовое, высокочастотная вибрация, экстрагирование) не могут быть использованы на практике для обезвреживания отработанных эмульсий по техническим и экономическим причинам. Озонирование можно применять только для доочистки воды, полученной от разложения эмульсий реагентными или электрокоагуляционными методами.
Наличие у эмульсионных сточных вод свойства гидрофильности не позволяет получать высокого эффекта очистки воды от нефти методом сорбции без предварительной гидрофобизации эмульсии, в частности обработкой ее минеральной .кислотой. Применение искусственного адсорбента расщепления В-20 позволяет эффективно разрушать эмульсии с различными типами эмульгаторов. Существенными недостатками этого препарата являются образование большого объема осадка (до 60% от объема обрабатываемой эмульсии) и увеличение солесодержания воды на 1-5 г/л. Общими недостатками мембранных методов очистки является необходимость тщательной предварительной очистки эмульсии от "инородной" нефти и взвешенных веществ, трудность регенерации мембран, необходимость дальнейшей ликвидации концентрата эмульсии и самих мембран. Электрокоагуляционный метод имеет свои ограничения: концентрация вторичных загрязнений (хлоридов или сульфатов) в воде после электрокоагуляционного метода с предварительным подкислением эмульсии может быть даже выше чем при очистке реагентным методом с помощью сульфата алюминия.
Химические методы обезвреживания отработанных эмульсий находят самое большое применение на практике. В качестве реагентов используются неорганические соли и кислоты, а также полиэлектролиты. Одним из методов химического разрушения эмульсии является применение синтетических полиэлектролитов, сочетающих в себе свойства коагулянта, адсорбента и флокулянта. Недостатками их являются высокая стоимость, специфичность воздействия на эмульсии заключающаяся в тесной зависимости эффективности деэмульгирования от состава эмульсии, и высокие требования к точности дозировки. Недостатком можно считать и то, что при использовании полиэлектролитов часто приходится производить доочистку воды неорганическими электролитами или фильтрованием через активный уголь. Разрушение эмульсии неорганическими солями и кислотами находит наибольшее практическое применение несмотря на общеизвестный недостаток этих реагентов - повышение солесодержания в очищенной воде.
Для разделения фаз эмульсии, разрушенной коагулянтами, применяют отстаивание, напорную флотацию, импеллерную флотацию, электрофлотацию. Выбор способа разделения фаз безусловно зависит от свойств коагулянта.
Разделение фаз скоагулированной эмульсии отстаиванием нередко вызывает трудности. При разделении фаз эмульсии, разрушенной солями алюминия и железа, методом отстаивания в течение 16 ч объем шлама составляет 25-40% от объема обрабатываемой эмульсии, а при использовании напорной флотации с дополнительным введением флокулянта- 17-20%.
Рассмотренные методы очистки и восстановления моющих качеств эмульгированных нефтепродуктами оборотных вод дают основание сделать ряд выводов: - регенерация эмульсии и другие мероприятия по многократному использованию ее в эксплуатации устраняют необходимость замены эмульсионных сточных вод, позволяют уменьшить расход материалов, сократить объем отработанных эмульсионных стоков; - отработанные эмульсии являются концентрированными и трудно обезвреживаемыми сточными водами, которые подлежат локальной очистке; - наибольшее применение на практике находит химический метод очистки эмульсионных сточных вод посредством реагента. A SC b с предварительным подкислением H2S04; - целесообразен поиск более простых в эксплуатации методов поддержания рабочих характеристик моющих растворов, в том числе без разрушения устойчивых эмульсий на протяжении рабочего цикла.
Разработка технологии регенерации медленных фильтров сканированием загрузки водным рыхлителем
Идея навеяна работами специалистов школы профессора В.С.Оводова (Г.Н.Лазаретников, Л.Н.Макаренко) по декольматации инфильтрационных водозаборов и диссертационной работой Ю.И.Коренева (48, 49) по промывке загрузки фильтров мобильной распределительной системой. А.Ф.Порядиным (84) описан метод регенерации, который позволял извлекать кольматирующие частицы из толщи грунта с помощью высоконапорных водяных струй.
Для этих целей используются специальные промывные установки, монтируемые на плавучих средствах. Перемещение их во время декольматирования дает возможность перемывать закольматированныи слой фильтрующей толщи на всей площади инфильтрации.
Расчет размывающей струи (рис. 4.1.) сводится к определению требуемого напора истечения Но при заданном диаметре насадок do. Требуемую длину затопленной несвободной струи Ькр определяют по формуле: где кк - толщина закольматированного слоя грунта; к\ - поправка на скорость перемещения Ун струйного аппарата.
Лабораторные исследования показали, что эффективность декольматирования грунта снижается с увеличением Уц. Оптимальными значениями следует считать Ун = 1 м/мин, при которых можно принимать к\= 0,8. Между длиной несвободной LKR И свободной струи L существует зависимость где D - эмпирический коэффициент, постоянный для каждого вида грунта. Значения D для различных грунтов приведены ниже, в табл. 4.1. Следовательно, требуемая длина свободной струи L равняется: р - эмпирический коэффициент, принимаемый равным 2.9, Усн -скорость истечения струи, VCk - средняя скорость струи на конечном участке, равная неразмывающей скорости для данного типа грунта, (р - коэффициент скорости. Для конических насадок (р = 0,945.
Ширина полосы декольматирования одиночной струи при оптимальной скорости перемещения VH 1 м/мин практически равна диаметру затопленной несвободной струи dK на конечном участке, то есть dn=dk В докладе по докторской диссертации А.Ф.Порядина приводится следующая зависимость где Ki — коэффициент, учитывающий экранирующее действие грунта, находящегося на границе зоны взвешивания. Для несвязных грунтов Кг= 1; у о — объемная масса воды, у см — средняя масса смеси грунта и воды в зоне взвешивания у см = 1,56 т/м3.
При расчете прежде всего необходимо знать Уск для различных типов грунтов. В связи с этим следует учитывать некоторые особенности взаимодействия затопленной несвободной струи с несвязным грунтом. Напорный поток такой струи прорезает толщу грунта, расширяясь и разжижая его, затрачивает энергию на перемещение частиц этого грунта и на некоторой, глубине от поверхности теряет способность к дальнейшему прониканию вглубь. Затем напорный поток поднимается вверх, взвешивает грунт, теряя при этом оставшуюся энергию.
На поверхности (при выходе из толщи грунта) этот поток способен лишь отрывать частицы грунта от массива без значительного их переноса. В этих условиях скорость на конечном участке затопленной несвободной струи близка к неразмывающей скорости для данного типа грунта, т.е. где Ур — размывающая скорость струйного потока, К - эмпирический коэффициент. В первом приближении можно принять К = 0,77 В табл. 4.2. приведены значения Ур для некоторых грунтов.
