Chương 10.3 - Bể lắng cát

Chia sẻ: Nguyen Khoi | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:38

Thêm vào BST

Báo xấu

377
lượt xem 115
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dòng chảy từ sông mang nhiều bùn cát (sông Hồng có rc = 2,5 ÷ 3kg/m3). Bùn cát có thể lắng đọng gây bồi lấp. Biện pháp: + Chống xói mòn bằng trồng rừng ở trung du, miền núi. + Tạo các công trình ngăn giữa bùn cát (đập dâng...). + Bố trí hợp lý công trình đầu mối. + Làm BLC để lắng đọng những hạt bùn cát có hại cho yêu cầu dùng nước.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 10.3 - Bể lắng cát

10.3: BỂ LẮNG CÁT
§ 10.3.1. Khái niệm và phân loại bể lắng cát I. Khái niệm chung - Dòng chảy từ sông mang nhiều bùn cát (sông Hồng có ρc = 2,5 ÷ 3kg/m3). - Bùn cát có thể lắng đọng gây bồi lấp. - Biện pháp: + Chống xói mòn bằng trồng rừng ở trung du, miền núi. + Tạo các công trình ngăn giữa bùn cát (đập dâng...). + Bố trí hợp lý công trình đầu mối. + Làm BLC để lắng đọng những hạt bùn cát có hại cho yêu cầu dùng nước. - Yêu cầu của BLC: + Lắng đọng những bùn cát có hại (với TTĐ: Hạt có hại là D ≥ 0,25mm) + Định kỳ hoặc thường xuyên tháo xả bùn cát đã lắng đọng về hạ lưu với tổn thất cột nước và lưu lượng nhỏ nhất. + Lấy nước vào kênh đảm bảo V và đáp ứng yêu cầu dùng nước.
§ 10.3.1. Khái niệm và phân loại bể lắng cát II. Phân loại 1) Theo nhiệm vụ: BLC của TTĐ, BLC của hệ thống tưới; BLC của cấp nước. 2) Theo địa điểm bố trí: BLC ở đầu mối, BLC trên hệ thống. 3) Theo số lượng buồng lắng: BLC một buồng, BLC hai buồng, BLC nhiều buồng 4) Theo phương thức xói rửa bể cát: BLC tháo xả liên tục, BLC xói rửa chu kỳ.
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ I. Kết cấu lắng cát bể - Quá trình BC lắng đọng, ω giảm, V tăng, BC không lắng đọng nữa khi đó cần xói rửa. - Chu kỳ xói rửa phụ huộc vào: KT bể lắng, c, Qc. t ρ - Có nhiều loại. a) BLC một buồng (18- 1a): 1. Các loại 1 8 5 6 5 2 3 4 9 7 Hi nh18 BÓ ¾ng étbuång 1a) l c¸tm 1. bª «ng r n íc;2. ®Ëp t t µn vµo kªnh h îng u phÇn ;3. t l ; 4. ®o¹n chuyÓn i ®Çu ®i tÕt;6.buång ¾ng;7.ç x¶ ;8. êng tÕp bÓ;5.cèng Òu i l l ®¸y c¸t ® dÉn íc kªnh h¹ u. n bïn;9. dÉn l
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Dùng khi Q ≤ 10 m3/s, lấy nước không liên tục. - Gồm: + Phần vào, ra: Thu hẹp và mở rộng dần cho thuận. + Khi bể lắng có > 0 thì miệng đường hầm xả cát i đặt dưới ước vào kênh. cửa lấy n - Khi xói rửa thì đóng cửa lấy nước vào kênh: Qdv = QK - Là loại BLCđơn giản, tiếtkiệm phải ngừng lấy nước khi xói rửa ; - Khắc phục: • Dùng loại BLC 1 buồng, có kênh phụ (hình 18 - 1b) 12 11 11 1 2 10 3 8 8 4 6 9 5 9 7 H i 18 ¾ng étbuång ã ª v nh 1b)BÓ l m c k nh ßng 1. ®Ëp c ;2. èng Ò tÕ ®i u i t®Çu èi; c ç ¶ ¸t;4 µ k nh m 3. ¸c l ®¸y x c v 5. ª dÉn µ ª c nh v k nh hÝ ; 6. ¾ng ¸tm étbuång 7. ª v bÓ l c ; k nh ßng v 9. öa an ña ¾ng ¸tv k nh ßng ;8 µ c v c bÓ l c µ ª v ; 10. êng ® dÉn bïn ¸t c Ò c nh ®Ëp . c ;11. ¸c ®ª ®i u hØ ;12. ®Êt
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ • Khi xói rửa, thì lấy n ước qua kênh phụ. • Khi xói rửa, chất ượng lấy n l ước không đảm bảo . • Qdv = QK + Qx b) BLC hai buồng (hình 18-1c): 1 8 5 5 6 2 3 6 4 9 10 7 H i 181c) l nh BÓ ¾ng c¸thaibuång 1. bª «ng r n íc;2. ®Ëp t t µn cöa Êy íc kªnh h îng u l n ;3. t l ; 4.®o¹n chuyÓn i ®Çu tÕp bÓ;5.cèng Òu i ®i tÕt;6.buång ¾ng;7. l cöa van c¸t x¶ ; ® êng c¸t kªnh 8. x¶ ;9. h¹ r gi dÉn l u;10.t ô ÷a
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Đảm bảo lấy ước liên tục n - Chú ý: + Qdv1buồng = QK Như thế đảm bảo yêu cầu dùng ước. n + Qdv2buồng = QK . Khi xói rửa buồng này, thì buồng kia ước. không đủ cấp n . Khắc phục bằng cách: dùng Qnhỏ . x + Chung nhất Q = QK + Qx = (1,5 ÷ 2) QK. dv c) BLC nhiều buồng (Hình 18- 1d) - Đảm bảo lấy nước liên tục, giảm kích thước mỗi buồng, kích thước bể lắng cát. - Gồm: ng S« • Nhiều buồng . 6 4 • Q dẫn vào mỗi buồng là Q= QK/n. t b c¸ 9 3 n C å • Nếu các buồng luân phiên xói rửa thì Q = QK/ (n-1) b 7 8 khi đó Qdv = (n-1) Qb + Qx. 5 1 2 -Chú ý: Đảm bảo Vđể xói. 8 H i 18 Ætb»ng nh 1d)M t × ®Çu èil n íc l c«ng r nh m Êy víibÓ ¾ng Òu nhi buång 1. bª «ng r n íc ®Ëp ;3. l ®Ëp t t µn ;2. c¸t c¸c ç c¸të ìng l ®Êt bÓ ¾ng ;4. l x¶ ng bÓ ¾ng; 5. c¸c cöa van cña chóng;6. èng Êy n íc c l vµo nh íi kªnh íi c¸c quaikhi kª t ;7. t ;8. ®ª ®ang hic«ng;9. t cèng öa l xãir bÓ ¾ng
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ 2. Các bộ phận của BLC (hình 18-2) L L1 L1 Lb H × 18 S¬ cÊu ¹o l c¸txãir t chu nh 2: ®å t bÓ ¾ng öa heo kú
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ a) Cửa vào, cửa ra: - Bố trí mở rộng và thu hẹp dần . - Có thể bố trí thêm mố trụ . - Có van, phai và các thiết bị. b) Buồng lắng: - Tuyến thẳng, có thể cong. - Mặt cắt ngang chữ nhật, hoặc thu hẹp đáy. - Đáy thường làm dốc thuận: Với = (0,02 ÷ 0,05) i -Cửa vào đường hầm xói cát nằm ưới cửa ra BLC nên xói rửa thuận d lợi. Cửa vào hạt to có h nhỏ, V nên thuậnlợi. lớn - Cũng có khi làm dốc nghịch (hình 18-3). • Cửa vào đường hầm xói cát nằm ưới cửa vào BLC. d • Thuận lợi tháo rửa hạt to, nh kết cấu phức tạp. ưng
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ A C 1 2 3 B D 3 H × 18 :BÓ ¾ng ®é ng îc nh 3 l c¸tcã dèc 1. êng n íc;2. íi®i hoµ u èc;3. êng c¸t ® hÇm dÉn l Òu l t ® x¶
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ c) Đường hầm tháo xả cát: - Xả cát từ buồng lắng về hạ lưu. - Chú ý cửa ra của đường hầm để đảm bảo xói được. 3. Giải pháp tăng hiệu quả xói rửa bùn cát • Cửa ra đường hầm tháo xả bùn cát không bị ngập dưới MNHL. • Xây tường cao hơn cao trình bùn cát, dọc theo buồng lắng. • Buồng lắng làm dốc. • Cửa van ở hệ thống tháo xả bùn cát phải đóng mở nhanh.
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ II. Tính toán BLC làm việc theo chu kỳ 1. Quá trình lắng chìm của bùn cát(hình 18-4). a) v d) 1 v 2 3 h ω h 5 4 b) c) e) ρQ P d h h L H × 18 :Q u¸ r nh m ¾ng bïn . nh 4 t × ch× l cña c¸t
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Là quá trình phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố. - Đặc điểm: • ρc, dc không đều theo chiều sâu (hạt nhỏ ở trên, hạt lớn ở dưới). • Tổng lượng bùn cát, giảm dần theo chiều dài. • Dòng chảy trong buồng lắng là dòng rối, có mạch động v, p lớn. - Xét một hạt cát: Chịu Vn, Vđ = ω . • Có Vn = const thì hạt cát chuyển động theo đường 1-3. • Nhưng Vn không đều, nên hạt cát chuyển động theo đường 1-2. • Nếu kể mạch động thì là đường 1-4. • Hàm lượng bùn cát giảm dần nên hạt cát chuyển động trong thực tế là đường 1-5. - Chú ý: + Trong quá trình lắng chìm, các yếu tố ảnh hưởng đến lắng chìm đều thay đổi. + Chưa có nghiên cứu đầy đủ, chỉ tính gần đúng. + Không phải tất cả các hạt bùn cát lắng đọng ở BLC, chỉ hạt cần lắng mới lắng.
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ 2. Tính toán BLC * Nhiệm vụ: • Chọn hình thức và kích th ước. • Số l ượng buồng,đường tháo xả. • Hình thức và kích thước tháo bị điều khiển. • Thời gian bồi lắng và số lần xói rửa theo chu kỳ. *Bỏ qua mạch động, chiều dài rơi L của hạt bùn cát tính theo ( 1) 18 : h L = v, ( 1) 18 ω nhưng thực tế chuyển ười động cửa hạt bùn cát phức tạp, nên ng ta +x dùng phương pháp tính toán xác L suất chìm lắng của hạt bùn cát (hình 18-5). x A B x2 1 − y= e 2σ , 2 y f x) = ( ( 2) 18 h σ 2π x H × 18 S¬ ® êng ng nh 5: ®å co ph©n phèim Ët®é Çn uÊt t s .
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ - Các hạt qua A, đi theo AB, trên quãng đường L, các hạt lệch so với đường AB một đoạn: Quan hệ giữa mật phân bố y vớiđộ lệch thẳng độ đứng x tuân theo đường cong Gause (hình 18-5) và biểu thức (18 -2). - Điều kiện cần và để hạt cát chìm xuống đủ đáy là (18-3). L.ω L.ω x +h ≤ hoÆc x ≤ −h . ( 3) 18 v v - Với mỗi trị số xđều có một tần suất P tính theo (18 -4) ωL −h x2 1 v − 1 λ −t 2 P = σ 2π ∫ −∞ e 2 σ2 dx = ∫ e . , ( 4) π −∞ dt 18 x t=; σ 2 với t, λ tính heo 18 : t ( 5)  ω. L   − h λ= . v σ 2
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ Từ thực nghiệm có (186) từ đó có λ theo (18-7). - 1 2, 73 ω L h  = , 18 = 2,  ( 6) λ 73 − . σ 2 Lh v h L  ( 7) 18   - Quan hệ λ ~ p đã được lập.Có p tra ra λ, có λ tính ra L. - Để tiệ tính toán, coi tại mặt cắt ban n đầu bùn cát phân bốđều Tính . ra λ p (p là tỷ số % tính theo trọng ượng giữa bùn cát lắngđọng so với , l ω toàn bộ bùn cát vào. Đã lập quan hệ p = f  ứng với các H   . L  v * Xác định các kích thước: a) Xác định chiều sâu bể và ưu tốc trung bình trong BLC l ÷ - Chiều sâu toàn bộ bể H = 4,5 6,5 (m). - Chiều sâu nước trong BLC theo (18-8) H t H b 18 t = h , ( 8) hb chiều sâu bùn cát. Sơ bộ h .= (0,25÷ b 0,3)H. - V tùy theo kích thước hạt V = 0,25 ÷ : 0,5 m/s khi d = 0,25÷0,4 mm V = 0,7÷0,8 m/s khi d = 0,4÷0,7mm
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ b) Chiều dài BLC: - Chiều dài toàn bộ theo (18 -9). b= + 1 L2 L L L + , (189)  H tt  - Chiều dài công tác của buồng lắng L tính từ quan hệ P =f  .  L  ÷ + Xác suất P = 0,8 0,9. + Các bước xác định L: • Xác định tài liệu tính toám: i, Q, thành phần hạt. • Xác định kích thước nhóm hạt nhỏ nhất cần lắng lại trong buồng lắng. • Xác định lưu lượng các nhóm: (G1)o, (G2)o... (Gn)o và tổng ∑ (Gi)o , Mỗi nhóm có ω τ i ω • Tính τ . V H tt • Giả thiết một số (bằng 0,2; ...0,15; 0,1 ...;0,025) L ωτ Với một H /L tra biểu đồ ra (P K ứng với mỗi tt i) (i: chỉ số V nhóm; K: chỉ số Htt/L )
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ H H × 18 Bi ®å nh 6: Óu quan P% ( hÖ =f ) L
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ • Tính lưu lượng của các nhóm lắngđọng trong BLC ứng với mỗi H tt theo (18-10). L P k ( i) ( i ) = G k .G i ) ( s ( 0 kg/ ) ( 10) 18 100 • Xác định lưu lượng tổng cộng của các nhóm hạtđã bồi lắng ∑ τ (Gi)K và xác định xác suất chung của các nhóm hạt theo (18 -11). Pk = ∑ i k . % G ( ) 100 ( 11) 18 ∑ G 0 ( i) H tt H tt Như vậy mỗi có một P . Lập quan hệ P ~ K K . Tùy Htt, PK ta L L có L. c) Chiều rộng của BLC: Chiều rộng công tác của bể lắng tính theo (18 -12) Q B = , ( 12) 18 H tt . v
§ 10.3.2. Bể lắng cát làm việc theo chu kỳ 3. Xói rửa bùn cát theo chu kỳ - Khi BC lắng động, V tăng, đến lúc BC không lắngđọng được nữa, phải xói rửa. - Trình tự xói rửa (hình 18-7): 1 3 2 5 4 5 H×nh18 : ®å ãir bïn ¸tk 7 S¬ x öa c háibuång. 1.c v bÓ l öa µo ¾ng ¸t c x c ;3. öa èng c ;2. öa ¶ ¸t c c dÉn íc n ; 4.ph¹m ix öa; v ho¸tn íc v ãir 5. Ëtt • Đóng van 3, đợi MN trong BL cân bằng với MN th ượng lưu. • Đóng 1 phần van 1. • Mở van 2, để tháo xả bùn cát. • Khi xói rửa kết thúc, thao tác ng ược quá trình trên.