ПРЕИМУЩЕСТВА ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ ПЕРЕД СРЕДСТВАМИ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ИЛОХРАНИЛИЩАХ

При очистке и восстановлении малых рек, расположенных на урбанизированных территориях, приходится столкнуться с некоторыми проблемами. Первой проблемой является невозможность подъезда очистной техники к месту проведения работ из-за плотной застройки поймы. Вторая не маловажная проблема – это отсутствие свободных территорий для хранения, обезвоживания и утилизации донных отложений. Эти на первый взгляд трудности не позволяют производить очистку малых рек в черте городской среды существующими способами.

На сегодняшний день расчистку рек производят при помощи следующих одних из основных технологий:

— маханизированный способ расчистки;

— гидромеханизированный способ.

При проведении работ механизированным способом используется тяжелая техника: экскаваторы, бульдозеры, самосвалы и сопутствующая техника, позволяющая производить дополнительные работы: очистка территории, скос травы и камыша, и т.д. Экскаватор ковшом из-под воды достает донные отложения, помещая их во временные хранилища (рис. 1). Затем с помощью самосвалов донные отложения транспортируются в постоянные места хранения или на полигоны ТБО.

Рисунок 1. Разработка донных отложений механическим способом

При временном хранении донные отложения складируют, располагая илохранилище на достаточно высоком месте, обеспечивающем процесс естественного их обезвоживания. Под илохранилища используют мелководные участки самого водоема,при его наличие, либо естественные понижения, например, овраги, балки, тальвеги и т.д.

Устройство илохранилищ при выемке донных отложений из-под воды механизированным способом осуществляется следующим образом. Территорию илохранилищ со стороны водного объекта обваловывают дамбой, возводимой из минерального грунта высотой 1-2 м и шириной поверху до 3 м, которая выполняет удерживающую функцию по отношению к складируемому материалу в начальный момент его укладки[1].

Далее тело отвала до проектной высоты формируют, укладывая в илохранилище предварительно подсушенные донные отложения. Высота отвала зависит от запланированного объема донных отложений, который необходимо удалить из русла реки.

В современных экологических условиях малых рек, протекающих в условиях плотной застройки поймы перспективно использовать гидромеханический способ разработки донных отложений. К месту работ доставляется малогабаритный плавучий земснаряд. При помощи насоса и рыхлителя на конце входной трубы, опускающейся на дно реки, донные отложения по пульпопроводу подаются в илохранилища (рис. 2).

При разработке донных отложений земснарядом намыв по пульпе можно вести в илохранилище, располагаемое на мелководных участках очищаемого водоема, которое образуют отделением мелководья от основного водоема дамбой, возводимой отсыпкой минерального грунта непосредственно в воду, от одного берега до другого.

Востребованные донные отложения (илы и сапропели) намывают в илохранилища-отстойники, а песок, гравий и щебень – в гидротвалы.

Илистые отложения и сапропели намывают в отстойники, располагаемые в естественных понижениях рельефа, вне зоны затопления паводковыми водами.

Рисунок 2. Намыв донных отложений гидромеханическим способом

Отстойники ограждают дамбами, возводимыми из минерального грунта по технологии, принятой для возведения качественных насыпей т.е. с обязательным уплотнением грунта[1].

Механизированный способ расчистки малых рек редко используется на урбанизированных территориях из-за наличия тяжелой техники, как отмечалось выше. Экскаваторы не имеют возможности подъехать к месту проведения работ, не нарушив прибрежные территории, дороги и тротуары.

Недостатком гидромеханизированного способа является необходимость возведения временных и постоянных илохранилищ для приема донных отложений по пульпе. Илохранилища занимают большие территории, которые отсутствуют, в условиях плотной застройки поймы. Также описанные выше мероприятия по возведению отстойников и гидроотвалов устарели, являются трудоемкими и требуют наличия тяжелой техники.

Решить подобного рода проблему позволяет новая технология расчистки рек с применением геотекстильных контейнеров (рис. 3).Применение контейнеров позволяет производить работы, не нанося ущерба прибрежным территориям. Пульпа от земснаряда подается непосредственно в геотекстильный контейнер по гибкому трубопроводу, что позволяет предотвратить попадание донных отложений на близлежащие берега. Допустимый расход шламовой пульпы в контейнер составляет до 400 м³/час. Расчетный объем контейнера длиной 100 м составляет от 625 м³ до 4690 м³ пульпы. С течением времени вода из контейнера уходит, твердые фракции остаются. Обезвоженные контейнеры из высокопрочного материала удобны для погрузки, транспортировки и складирования, включая захоронение. Из опыта производства работ при объеме пульпы в 500 тыс. м³ достаточно 120 – 130 контейнеров. Для установки геотекстильных контейнеров требуется лишь ровная площадь с дренирующей поверхностью.

Рисунок 3. Геотекстильный контейнер в процессе наполнения

Технология использования геотекстильных контейнеров при разработке донных отложений выгодно отличается от илохранилищ, пульпочеков и специальных площадок для размещения грунта, доставаемого из подводы следующим:

1. Характеристика ткани позволяет быстро отводить воду и задерживать твердые частицы;
2. Не требует затрат на приобретение в ходе эксплуатации запчастей и запасных фильтровальных тканей;
3. Не требуется проведение сложных работ по монтажу и пуско-наладке;
4. Ценовые показатели себестоимости обезвоживания в геотекстильных контейнерах на 30-40% ниже, чем при аппаратурных процессах;
5. Геотекстильные контейнеры принимают в себя все, что способен пропустить магистральный пульпопровод (камни, грубодисперсные примеси и т.п.);
6. Передозировка или недостаток кондиционирующего реагента (флокулянта), сбои в подаче пульпы не оказывают существенного влияния на конечные показатели обезвоживания из-за достаточного времени пребывания осадка в контейнере;
7. Оперативный монтаж и демонтаж производственной инфраструктуры любой мощности;
8. Производственной площадкой служит любой спланированный участок без необходимости строительства капитальных сооружений;
9. Отсутствие сложных элементов: технологический процесс прост и эстетичен;
10. Возможность обезвоживания сырья или отхода по месту утилизации, временного складирования или постоянного захоронения. Контейнеры могут быть уложены многослойно, что позволяет существенно экономить место работ;
11. Процесс обезвоживания идет безостановочно – до полного схода свободной воды на фоне биостабилизации и геоконсолидации твердой фазы;
12. Защищенность обезвоживаемых отходов от негативного влияния окружающей среды: ветровой и водной эрозии; насекомых, птиц, грызунов, а также от несанкционированного использования;
13. Низкое энергопотребление.

Нами разработаны геотекстильные контейнеры из отечественного материала, с расчетом их параметров по новой методике. Новая методика [2] позволяет разработать единый стандарт по расчету параметров и проектированию геотекстильных контейнеров, отвечающий требованиям национальных стандартов.

Также для упрощенного проектирования геотекстильных контейнеров и мониторинга за их параметрами в период обезвоживания донных отложений нами были обоснованы эмпирические зависимости между основными параметрами контейнера.

Рисунок 4. Сводный график функциональных зависимостей

В работе представлен расчет зависимости функциональных параметров геотекстильных контейнеров f1(θ)-f2(θ), f4(θ)– f8(θ) от функции f3(θ).

Из приведенных зависимостей и построенным по ним графикам, наглядно видны зависимости всех функций от f3(θ). Зная значение f3(θ) – можно по графикам, без проведения математических расчетов определить величины всех остальных параметров функций f1(θ)-f2(θ), f4(θ) – f8(θ).

Как было показано выше, возможно рассчитать зависимости от любой из функций f1(θ) – f8(θ).

Список литературы:

1. Сметанин В.И. Восстановление и очистка водных объектов: учеб. пособие для вузов по спец. 320500 – «Мелиорация, рекультивация и охрана земель». – М.: Колос, 2003. – 157 с.
2. Волосухин В.А., Меркулова Т.Н., Кравченко А.С. Основы расчета геотекстильных контейнеров из тканевых материалов высокой прочности // Приволжский научный журнал. – 2012. – № 2. – С. 50 – 57.
3. Волосухин В.А., Меркулова Т.Н., Кравченко А.С. Расчет геотекстильных контейнеров из полипропилена / Материалы международной научно-практической конференции «Техносферная безопасность». XIV выпуск. Ростов-на-Дону – Новомихайловский, 2012.
4. Волосухин В.А., Кузнецов В.А. Основы теории и методы расчета тканевых сооружений мелиоративных систем: Монография. – Новочеркасск, НГМА, 2001. – 266 с.
5. Анахаев К.Н. Эллиптические интегралы в инженерных задачах // Строительство и архитектура, 2014. т. 2, в. 1(2). С. 58-63.
6. Анахаев К.Н. О методах расчета потенциальных (фильтрационных) потоков на основе эллиптических интегралов Якоби // Гидротехническое строительство, № 8, 2008. С. 7-9.
7. Геосинтетические материалы в промышленном и гидротехническом строительстве: материалы Первой международной научно-технической конференции / Под ред. д-ратехн. наук, профессора Н.И. Ватина, канд.техн. наук О.И. Гладштейна. – СПб.: Изд-во «ТАНДЕМ», 2011. – 160 с.
8. Волосухин В.А. К вопросу расчета мягких гидротехнических оболочек, находящихся в двухосном напряженном состоянии. В сб. «Мягкике конструкции гидротехнических сооружений» том.XXVΙΙ, Новочеркасск, ЮжНИИГиМ, 1977.
9. Геосинтетические материалы в промышленном и гидротехническом строительстве: материалы Первой международной научно-технической конференции / Под ред. д-ра техн.наук, профессора Н.И. Ватина, канд.техн.наук О.И. Гладштейна. – СПб.: Изд-во «ТАНДЕМ», 2011. – 160 с.[schema type=»book» name=»ПРЕИМУЩЕСТВА ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ ПЕРЕД СРЕДСТВАМИ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ИЛОХРАНИЛИЩАХ» description=»В работе описаны применяемые на сегодняшний день технологии складирования, хранения и обезвоживания донных отложений. Показаны причины, затрудняющие их использование в условиях плотной застройки поймы. Приведены преимущества новой технологии расчистки малых рек с применением геотекстильных контейнеров. Разработан расчет функциональных зависимостей параметров геотекстильных контейнеров.» author=»Волосухин Виктор Алексеевич, Кравченко Александр Сергеевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)» ebook=»yes» ]