Сүзгілік есептеулер, негізгі тәсілдері.

Сүзілуді есептеулердің қазіргі кездегі тәсілдерін үш топқа бөлуге болады.

Бірінші топқа- гидромеханикалық тәсілдер жатады, олар сүзілу ағынның қозғалуы сұрақтарды математикалық физиканың есептері деп қарастыруға негізделеді. Бұл тәсілдермен сүзілу ағынының барлық параметрлерін аналитикалық жолмен анықталады және гидродинамикалық тор тұрғызылады.

Екінші топқа- тәжірибелік тәсілдерді жатқызуға. Олардың ішінде ең көп тарағаны электродинамикалық аналогия (ЭГДА). Бұл тәсілдің көмегімен флютбеттің кез келген жер астындағы нұсқасының гидродинамикалық торын тұрғызуға болады.

Сүзгілік есептеулерді бөгет денесінің, оның негіздері ме н жағалауларының беріктігіне, бөгет пен жағалаулардың беткейлеріне есептеулер жүргізу үшін; бөгет конструкциялары мен өлшемдерінің олардың сүзгіге қарсы және кәріздік қондырғыларының тиімді және үнемділігін барынша негіздеу үшін жүргізеді.

Сүзгілік есептеулер арқылы депрессиялық қисықтың орналасуын белгілейді; бөгет денесі мен негіздері арқылы өтетін сүзілген су өтімділігін, төменгі бьефтегі кәріздегі сүзілу ағынының арын градиенті мен жылдамдығын анықтайды.

Есеп су торабының қалыпты жағдайы үшін жүргізіледі. Яғни жоғарғы және төменгі бьефтерде әдеттегі іркілген деңгей сақталған жағдайда. Инженерлік тәжірибеде есептеулер үшін Н.А.Павловскийдің жуықтау әдісін немесе эквиваленттік кескін әдісін қолданады.

Жуықтау әдісінде есептеулер екі тәуелсіз пайымдаулар бойынша жүргізіледі. Алдымен бөгеттің су өткізгіштігін, ал негізінің су өткізбейтіндігін есептейді. Бұл нобай үшін бөгет денесінің сүзілу өтімділігін (q_T) анықтап, депрессия қисығын тұрғызады. Сосын бөгетті су өткізбейтін қылып есептеп, негізінен өтетін сүзілу өткізгіштігін (q₀) формула бойынша анықтайды:

q₀=K₀*T = 3,8*1,04 =2,4 м³/с (1.9)

мұнда К_о – негіз топырағының сүзілу коэффициенті;

Т – негіздің су өткізгіш қабатының қалыңдығы;

Н₁ және H₂ жоғарғы және төменгі бьефтердегі судың деңгейі;

n – В_пл/Т байланысы арқылы анықталатын түзету коэффициенті;

В_пл – негіз бойынша бөгеттің ені.

Кесте 1.4

Түзету коэффициенттерінің мәндері.

Впл/Т
N	1.15	1.18	1.23	1.30	(1.44	1.87

 

Себебі бөгеттің әртүрлі қимадағы өлшемдері мен судың арындары әртүрлі. Сондықтан сүзілу өтімділігін анықтағанда аңғардың бүгілген әртүрлі учаскелерінің сипатты нүктелерін алып, солар үшін, жеке сүзулер есептеулерін жүргізеді. Ал, толық өтімділікті сол өтімділіктердің қосындысы ретінде анықтайды:

Q_тол = Q₁+…Q_n, (1.10)

Бөгет денесі арқылы өтетін толық сүзілу өтімділігіне арналған есептік схеманың конструкциясы 2.11 суретте келтірілген. Мұнда: Q_тол – бөгет денесінен өтетін жалпы сүзілу өтімділігі; Q₁…Q_n – бөгеттің тиісті учаскелеріндегі сүзілу өтімділігі;

Q₁=q₁*B₁ Q₂=q₂*B₂…Q_n=q_n*B_n;

мұнда q₁…q_n – бөгеттің тиісті учаскелерінен өтетін үлесті сүзілу өтімділігі;

B₁…B_n – бөгет учаскелерінің ені (2.11 суретті қараңыз).

Бөгет жақтауы арқылы өтетін жалпы сүзілу өтімділігі:

Q_жақ=Q_тол+Q⁰_жал; (1.11)

мұнда Q⁰_жал – бөгет негізінен өтетін жалпы сүзілу өтімділігі, м³/с.

Q⁰_жал=q₀*L; (2.13)

мұнда q₀ – бөгет негізіндегі үлесті сүзілу өтімділігі, 1 м-ге м³/с.

L – негізінің ұзындығы, м.

Әртүрлі есептік жағдайларға арналған бөгет денесі арқылы өтетін сүзілуді Н.Н.Павловский әдісімен есептеу нақты мысалдар шешімдерімен келтірілген.

Төменде бөгеттердің негізгі типтері үшін тектес қималар әдісімен сүзілу есептерінің схемалары берілген.

Депрессия қисығын құру үшін алдымен оның су деңгейі мен жоғарғы беткейдің қиылысу нүктесін жасанды түрде өз орындарына қояды.

Су өткізетін негіздегі экранды бөгет.Сүзілу коэффициенті К_э топырақтан жасалған экранның берілген өлшемдерін виртуалдық әдіспен есептегенде, сүзілу коэффициенті К_т, сүзілу жөнінде призмалы эквивалентпен алмастырады.

Есептеу тәртібі ядролық бөгеттерге ұқсас:

1. 1.12.1 – формула бойынша экранның орташа қалыңдығын ( _орт) табады.

2. Тектес экранның келтірілген қалыңдығын анықтайды:

Z _kелт.э = _орт*K_т/K_э * sin (1.12)

Z _kелт.э = 0,9*0,78/0,002 * 0,35 = 100

Мұндағы – экранның орташа сызығының бөгет негізіне еңкею бұрышы.

3. Бөгет жалынының келтірілген енін есептейді.

в_{келт.ені} = в _жал + Z_кел.э - _орт (1.13)

в_{келт.ені} = 8 + 1003 – 0,9 = 107

Бөгеттің берілген конструкциясына байланысты кәрізді немесе кәрізсіз біртекті бөгеттерге арналған есептік схемаларын қолданады.

Депрессия қисығын экран салынған қабаттағы сүзілу арынының жоғалуын ескере отыра экраннан кейін орналасқан учаскелерге тұрғызады.

Кәрізсіз немесе су өткізбейтін негіздегі еңкіш кәрізді біркелкі бөгет.

Төменгі бъефтің негізінің деңгейінен төменгі беткейге депрессиялық қисығының шығу биіктігі мынаған тең:

H₁ = Z_p/m₂- – (H₁-H₂)² + H₂ = (1.14)

мұндағы H₁ және H₂ – жоғарғы және төменгі бьефтердегі судың тереңдігі, м;

Z_p – бөгеттің негізі бойынша тектес қимасының ені:

Z_p = Z + Z = 3,6 + 128 = 132 (1.15)

Z = * H₁ = 0,4 * 9 = 3,6 (1.16)

Z = m₁*d +в_кел + m₂ (H₁ + d) = 3 * 0,5 + 107 + 2(9+0,5) = 128 (1.17)

мұндағы – Г.К.Михайлов формуласымен анықталған жоғарғы беткейдің тіктігін ескеретін коэффициент.

m₁ 2 болғанда, 0,4.

Бөгет денесі арқылы өткен сүзілу ағынының өтімділігін мына байланыс арқылы анықтайық:

d_m= K_m = 0,78 * = 0,003 (1.18)

мұндағы K_m – бөгет денесінің сүзілу коэффициенті.

Депрессия қисығын теңдеу бойынша құрады:

y= ; (1.19)

Х
У				5,8	4,3	1,3

 

Төменгі беткейден сүзілу ағыны шығарда немесе кәрізге кірерде сүзілу жылдамдығын құрайды:

 

Мұндағы Y – депрессия қисығын тұрғызарда абциссаның соңғы екі есептік нүктесінің айырмашылығына тең X аралығындағы депрессия қисығының төмендеуі.

Төменгі бьефте су жоқ болған жағдайда есепті сол байланыспен, мына формуланы пайдалана отыра жүргізеді: Н₂= 0.