Расчетные формулы с пояснениями

Расчет стартовой мутности в створе работ

На первом этапе рассчитывается стартовая мутность в створе работ. Технологическая мутность представляет собой поступление определенной массы грунта в поток в единицу времени за счет смыва перемещаемого грунта. Для малой реки принимаем, что смыв происходит по всему сечению потока, в смыве участвует полный расход воды.Расчетный расход воды в реке вычисляем по формуле:

, (1)

Стартовая мутность в створе земляных работравна количеству смытого грунта в единицу времени определяется по формуле

(2)

для этапа засыпки в формуле (2) вместо ρ используется

Расчет продолжительности взмучивания и объема загрязненной воды

Продолжительность взмучиванияравна продолжительности проведения работ по перемещению (разработка, либо засыпка траншеи) проектного объема грунта землеройной техникой с указанной в ППР эксплуатационной производительностью

T = W / P (3)

Oбъём загрязненной водыравен всему объему стока малой реки через створ работ за период разработки грунта:

V = q * T (4)

Расчет протяженности участков заиления и распространения технологической мутности

Протяженность участка распространения частиц взвеси технологической мутности вычисляетсяотдельно для каждой фракции. Принимаем, что в створе земляных работ частицы грунта различной крупности равномерно распределены по глубине. Поток переносит частицы грунта вниз по течению со скоростью течения. Одновременно с продольным перемещением по течению происходит осаждениечастиц грунта по глубине. Скорость падения частиц в воде («гидравлическая крупность») приведена в таблицах или может быть рассчитана по формулам [3]. Обычно гидравлическая крупность приводится для стандартных условий, соответствующих температуре воды 15°С (справочная таблица 2). При температуре воды отличной от указанной в таблице, необходимо вводить температурный поправочный коэффициент, значения которого также приведены в технической литературе [3]. Нижней границей распространения взвеси для расчетной фракции принимается створ полного осаждения частиц этой фракции. Полная длина распространения пятна технологической мутности соответствует протяженности осаждения самой мелкой фракции. Участок водотока между створами полного осаждения смежных фракций называется «зоной заиления». Схема формирования зон заиления проиллюстрирована рисунком 1.

Рисунок 1 – Схема формирования зон заиления по длине реки (по створам полного осаждения фракций крупности частиц)

Таким образом, весь участок распространения пятна мутности разделен на 11 зон заиления между расчетными створами, соответственно количеству выделенных фракций грунта.Нумерация фракций и, соответственно, порядковые номера зон заиления следуют от наиболее крупной фракции «>10мм» до самой мелкой «0.005-0.001мм».

Протяженность распространения частиц взвеси в потоке зависит от скорости переноса частиц, скорости их осаждения, глубины потока. Расчет ведется для каждой фракции по формуле

(5)

, (6)

К замыкающему створу зоны заиления «l», расположенному на расстоянии L_l от створа работ, в русле оседают все частицы фракций с номером i ≤ l и некоторая доля частиц меньшей крупности фракций i > l.

Расчет величины технологической мутности

Расчет значений технологической мутности выполняется для створов, соответствующих полному осаждению каждой из фракций (для нижней границы зоны заиления).

Сначала рассчитываем полную массу грунта, поступившую в поток в створе работ, за период выполнения земляных работ:

G=W*ρ*z/1000 (7)

для этапа засыпки в формуле (7) вместо ρ, используется

Далее для каждой зоны заиления вычисляем массуосевшего грунта каждой фракции. Расчет ведется по каждой фракции, последовательно от зоны к зоне, удаляясь от створа работ.

(8)

– масса грунта «i»-той фракции, осевшая в предыдущих расчетных зонах выше по течению.

Суммирование массы всех фракцийдает полную массу грунта, осевшую в расчетной зоне.

(9)

В замыкающем створе каждой зоны определяем массу транзитного грунта «G_{L(транзит)}»перенесенную через расчетный створ за весь период производства земляных работ. Масса транзитного грунта равна разности между всей массой грунта поступившей в поток в створе земляных работ и массой грунта осевшей к расчетному створу.

(10)

Масса транзитного грунта,отнесенная кпериоду работ икрасходу воды,представляет собой среднюю технологическую мутность в расчетном створе и вычисляется по формуле

μ=G_{L(транзит)}/Т/ q (11)

Расчеты дают значения средней технологической мутности в створах на границах зон заиления. В любой промежуточной точке значение мутности может быть получено линейной интерполяцией, принимая во внимание равномерный характер осаждения взвеси в принятой схеме.

Практика расчетов показывает, что наиболее крупные фракции благодаря большой гидравлической крупности и небольшой глубине малых рек выпадают в зоне проведения работ, не образуя сколько-нибудь значимых по протяженности зон мутности. В основном мутность формируют фракции мелкого песка, ила и глины.

Расчет характеристик заиления дна

В качестве характеристик заиления дна реки, ниже створа земляных работ, может быть рассчитана средняя толщина наилка и т.н. «плотность заиления» - масса грунта, осевшая на единицу площади поверхности дна.

Расчет плотности заиления в каждой зоне выполняется по формуле

(12)

Расчет средней толщины наилка в каждой зоне заиления выполняется по формуле

(13)

где - полная масса грунта всех фракций, осевшая в расчетной зоне;

В результате смыва, транспорта и осаждения взвеси происходит сортировка крупности частиц по длине потокаиизменение структуры грунта. Плотность наилка изменяется по длине реки и принимается в формуле (13) для каждой зоны по справочной таблице3.

В расчете мы получаем средние характеристики заиления для каждой зоны. Поэтому расчетные значения следует относить к центрам зон. Значения в промежуточных створах между центрами зон определяют интерполяцией.

Справочные данные

Таблица 2 – Гидравлическая крупность (u ₀) для разных фракций грунта в стандартных условиях и температурные поправочные коэффициенты для приведения к температуре 0,2°C.

фракция частиц	Расчетный диаметр частиц,	гидравлическая крупность фракции при T=15⁰C	температурный поправочный коэффициент для температуры воды T=0,2⁰C	гидравлическая крупность фракции при температуре воды T=0,2⁰C
мм	мм	м/с		м/с
>10	10	0.49	1	0.49
10-5	5	0.35	1	0.35
5-2	2	0.21	1	0.21
2-1	1	0.12	0.83	0.0996
1-0,5	0,5	0.06	0.74	0.0444
0,5-0,2	0,2	0.02	0.69	0.0138
0,2-0,1	0,1	0.01	0.67	0.0067
0,1-0,05	0,05	0.00195	0.66	0.001287
0,05-0,01	0,01	0.000078	0.66	0.00005148
0,01-0,005	0,005	0.000020	0.66	0.00001320
<0,005	0,001	0.00000078	0.66	0.00000051

Коэффициент смыва (z) назначается путем экспертной оценки, ориентируясь на следующие соображения: в методике расчета мутности для судоходных рек Ленгипроречтранса коэффициент смыва при работе многочерпаковых снарядов и грейферных кранов предлагается принимать 4-5%. Для малых рек процент смытого грунта меньше, благодаря небольшим глубинам и относительно невысоким скоростям течения. Смыв уменьшается также при разработке связного грунта. В расчетах для малых рек принимается, что при выполнении земляных работ в поток обычно попадает от 0,5 до 2% массы разрабатываемого грунта в зависимости от связности грунта, глубины потока и его скорости. Соответственно, при разработке связных грунтов в руслах ручьев со слабым течением коэффициент смыва рекомендуется назначать равным 0,005 (0,5%), при разработке песчаного грунта в быстрых потоках со средними глубинами более 1 м, коэффициент смыва рекомендуется назначать равным 0,02 (2%).

Коэффициент разрыхления (k _рыхл), согласно рекомендациям ЛЕНГИПРОРЕЧТРАНСа [1], для всех типов мелкозернистых грунтов от ила до гравия находится в диапазоне значений 1,08-1,17. В расчетах распространения технологической мутности при выполнении земляных работ в руслах малых рек для оценки плотности нарушенного грунта рекомендуется принимать значение k _рыхл равным 1,15.

Плотность отложений наилка. Слойнаилка в русле, образующийся при осаждении технологической взвеси,имеет рыхлую структуру и меньшую плотность по сравнению с плотностью речных отложений в бытовом состоянии водотока. В расчетах толщины наилка необходимо учитывать уменьшение плотности отложений с учетом сортировки крупности унесенного грунта по длине реки. В таблице 3 указана плотность отложений наилка по зонам заиления с учетом изменения гранулометрического состава. Таблица 3 составлена на основании исследований плотности естественных речных отложений различного гранулометрического состава [3], с учетом данных ЛЕНГИПРОРЕЧТРАНСа [1] о степени разрыхления грунтов.

Таблица 3 – Плотность речных отложений в бытовых условиях и неуплотненного наилка в зависимости от гранулометрического состава

номер зоны заиления	основная фракция отложившегося грунта в расчетных зонах	плотность грунта в естественном состоянии*	коэффициент разрыхления грунта	плотность отложений наилка ρ_ил=ρ_ест./k
	мм	т/м³		т/м³
1	>10	2.1	1.17	1.795
2	10-5	2.0	1.16	1.724
3	5-2	1.9	1.15	1.652
4	2-1	1.8	1.14	1.579
5	1-0,5	1.7	1.13	1.504
6	0,5-0,2	1.5	1.12	1.339
7	0,2-0,1	1.3	1.1	1.182
8	0,1-0,05	1.2	1.08	1.111
9	0,05-0,01	1.0	1.08	0.926
10	0,01-0,005	0.9	1.08	0.833
11	0,005-0,001	0.8	1.08	0.741

Пример расчета

Исходные данные

Рассчитать распространение технологической мутности и параметры заиления дна по длине реки Истоминка (Центральная Россия)в ходе строительства перехода кабеля связи.

Работы выполняются в летний период. Объем разработки траншеи на пересечении русла реки 20 м³, разработка траншеи выполняется экскаватором, обратная засыпка траншеи выполняется бульдозером. Эксплуатационная производительность экскаватора составляет 250 м³/смену, продолжительность смены – 10 часов. При засыпке траншеи бульдозером соотношение времени разработки/засыпки принимается 2:1.

Средние параметры русла на участке работ: ширина реки - 15 м; глубина реки при рабочем уровне воды - 0.5 м; скорость течения при рабочем уровне воды - 0.35 м/с.

Таблица 4 – Исходные данные для примера расчета. Гранулометрический состав разрабатываемого грунта:

фракция частиц	процентное содержание фракции	интегральное содержание фракции
d-d	p _i	∑p _i
мм	%	%
>10	0	0.0
10-5	0	0.0
5-2	0.5	0.5
2-1	0.7	1.2
1-0,5	1.2	2.4
0,5-0,2	13.6	16.0
0,2-0,1	18.3	34.3
0,1-0,05	22.7	57.0
0,05-0,01	12.6	69.6
0,01-0,005	22.0	91.6
0,005-0,001	8.4	100.0

Плотность грунта - 2,02 т/м³

Расчет стартовой мутности в створе работ

Расчетный расход воды в реке вычисляем по формуле(1):

15<м> * 0.5<м> * 0,35<м/с> = 2,62 <м³/с>

Эксплуатационную производительность техники при разработке траншеи переводим в единицы размерности [м³/с]:

250 <м³/смена> / 10 <часов>/ 3600 <с> = 0.0069<м³/с>

Рассчитываем эксплуатационную производительность техники при засыпке траншеи по соотношению нормы времени «разработка/засыпка»

0,0069<м³/с> * 2 = 0.0139<м³/с>

Коэффициент разрыхления для грунта «k _рыхл» принимаем средний – 1,15.

Коэффициент смыва грунта для слабосвязных грунтов при глубине 0,5 м, при скорости течения 0,35 м/с назначаем - 0,015 (1,5%).

Стартовая мутность в створе земляных работ определяется по формуле (2):

для этапа разработки траншеи

0,0069<м³/с> * (2,02<т/м³>*10⁶)<г/м³>*0,015/2,62<м³/с> = 80,3<г/м³>

для этапа засыпки

0,0139<м³/с> * (2,02<т/м³>*10⁶/1,15)<г/м³> * 0,015 / 2,62<м³/с> = 140<г/м³>

Расчет продолжительности взмучивания и объема загрязненной воды

Продолжительность взмучивания рассчитываем по формуле (3):

на этапе разработки траншеи

20<м³> / 0,0069<м³/с> =2898 <с>=0,8 <ч>

на этапе засыпки траншеи

20 <м³> / 0,0139<м³/с> = <с>=1439 <с> = 0,4 <ч>

общая продолжительность работ

0,8 <ч> + 0,4 <ч> = 1,2 <ч>

Объем загрязненной воды рассчитываем по формуле (4):

2,62 <м³/с> * 1,2 <ч> * 3600<c> = 11300<м³>

Расчет протяженности участков заиления и распространения технологической мутности

Работы по прокладке кабеля связи выполняются в летний сезон, при средней температуре воды 15°С, гидравлическая крупность частиц соответствует стандартным условиям.

Расчет ведется для каждой фракции по формуле (5).

Таблица 5 – Пример расчета. Расчет протяженности участков заиления и распространения технологической мутности

фракция частиц мм	расчетный диаметр фракции мм	граница зоны полного осаждения фракции (от створа работ)
		м
>10	10	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,49<м/с>=0,4<м>	граница зоны 1
10-5	5	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,35<м/с>=0,5<м>	граница зоны 2
5-2	2	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,21<м/с>=0,8<м>	граница зоны 3
2-1	1	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,12<м/с>=1,5<м>	граница зоны 4
1-0,5	0.5	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,06<м/с>=2,9<м>	граница зоны 5
0,5-0,2	0.2	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,02<м/с>=8,8<м>	граница зоны 6
0,2-0,1	0.1	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,001<м/с>=17,5<м>	граница зоны 7
0,1-0,05	0.05	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,00195<м/с>=89,7<м>	граница зоны 8
0,05-0,01	0.01	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,000078<м/с>=2244<м>	граница зоны 9
0,01-0,005	0.005	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,000020<м/с>=8750<м>	граница зоны 10
0,005-0,001	0.001	0.5<м> * 0,35<м/с>/0,00000078<м/с>=224359<м>	граница зоны 11

Расчет величины технологической мутности

Рассчитываем полную массу грунта, поступившую в поток в створе работ по формуле (7):

на этапе разработки траншеи

20 <м³> * (2,02<т/м³>*10⁶)<г/м³> * 0,015/1000 = 606<кг>

на этапе засыпки траншеи

20 <м³> * (2,02<т/м³>*10⁶/1,15)<г/м³> * 0,015/1000 = 527<кг>

общая масса смытого грунта

606<кг>+ 527<кг>= 1133<кг>

Расчет значений технологической мутности на стадии разработки.

a) Расчет массы грунта осевшего в зоне заиления 1 (между створом работ и створом1) ведем по формуле (8) для каждой фракции:

Таблица 6 – Пример расчета. Расчет массы грунта осевшего в зоне заиления 1

фракция частиц, мм	содержание фракции %	масса грунта каждой фракции, осевшая в зоне 1 <кг>
>10	0	6060/100(0,4/0,4)-0=0
10-5	0	6060/100(0,4/0.5)-0=0
5-2	0.5	6060,5/100(0,4/0,8)-0=1,52
2-1	0.7	6060,7/100(0,4/1.5)-0=1,13
1-0,5	1.2	6061,2/100(0,4/2,9)-0=1,00
0,5-0,2	13.6	60613,6/100(0,4/8,8)-0=3,75
0,2-0,1	18.3	60618,3/100(0,4/17,5)-0=2,53
0,1-0,05	22.7	60622,7/100(0,4/89,7)-0=0,613
0,05-0,01	12.6	60612,6/100(0,4/2244)-0=0,014
0,01-0,005	22.0	60622,0/100(0,4/8750)-0=0,006
0,005-0,001	8.4	6068,4/100(0,4/224359)-0=0,000
		10,6

Для первой зоны по формуле (9) масса осевшего грунта всех фракций

G₁= =10,6<кг>

Рассчитываем массу транзитного грунта в створе 1 по формуле (10)

606<кг>-10,6<кг>=595,4<кг>

Рассчитываем среднюю технологическую мутность в створе 1 по формуле (11)

(595,4<кг>*1000<г>)/ (0,8 <ч>*3600<ч>*) / 2,62 <м³/с> = 78,9<г/м³>

b) Расчет грунта осевшего в зоне заиления 2 (между створом 1и створом 2) ведем по формуле (8) для каждой фракции:

Таблица 7 – Пример расчета. Расчет массы грунта осевшего в зоне заиления 2

фракция частиц, мм	содержание фракции %	масса грунта каждой фракции, осевшая в зоне 2 <кг>
>10	0	-
10-5	0	6060/100(0,5/0.5)-0=0
5-2	0.5	6060,5/100(0,5/0,8)- 1,52=0,379
2-1	0.7	6060,7/100(0,5/1.5)- 1,13=0,283
1-0,5	1.2	6061,2/100(0,5/2,9)-1,00=0,251
0,5-0,2	13.6	60613,6/100(0,5/8,8)- 3,75=0,937
0,2-0,1	18.3	60618,3/100(0,5/17,5)-2,53=0,634
0,1-0,05	22.7	60622,7/100(0,5/89,7)-0,613=0,153
0,05-0,01	12.6	60612,6/100(0,5/2244)-0,014=0,003
0,01-0,005	22.0	60622,0/100(0,5/8750)-0,006=0,002
0,005-0,001	8.4	6068,4/100(0,5/224359)-0,000=0,000
		2,64

Для второй зоны по формуле (9) масса осевшего грунта всех фракций

G₂= =2,64<кг>

Рассчитываем массу транзитного грунта в створе 2 по формуле (10)

606<кг>- (10,6<кг> + 2,64<кг>) = 592,8 <кг>

Рассчитываем среднюю технологическую мутность в створе 2по формуле (11)

(592,8<кг>*1000<г>)/ (0,8 <ч>*3600<ч>*) / 2,62 <м³/с> = 78,6 <г/м³>

c) Расчет грунта осевшего в зоне заиления 3 (между створом 2 и створом 3) ведем по формуле (8) для каждой фракции:

Таблица 8 – Пример расчета. Расчет массы грунта осевшего в зоне заиления 3

фракция частиц, мм

содержание фракции %

масса грунта каждой фракции, осевшая в зоне 3 <кг>

>10

10-5

5-2

0.5

606*0,5/100*(0,8/0,8)- 1,52 - 0,379= 1,14

2-1

0.7

606*0,7/100*(0,8/1.5)- 1,13 - 0,283= 0,848

1-0,5

1.2

606*1,2/100*(0,8/2,9)-1,00 - 0,251= 0,752

0,5-0,2

13.6

606*13,6/100*(0,8/8,8)- 3,75 - 0,937=2,81

0,2-0,1

18.3

606*18,3/100*(0,8/17,5)-2,53 - 0,634=1,90

0,1-0,05

22.7

606*22,7/100*(0,8/89,7)-0,613 - 0,153= 0,460

0,05-0,01

12.6

606*12,6/100*(0,8/2244)-0,014 - 0,003= 0,010

0,01-0,005

22.0

606*22,0/100*(0,8/8750)-0,006 - 0,002= 0,005

0,005-0,001

8.4

606*8,4/100*(0,8/224359)-0,000 - 0,000= 0,000

7,92

Для третьей зоны по формуле (9) масса осевшего грунта всех фракций

G₃= =7,92<кг>

Рассчитываем массу транзитного грунта в створе 3 по формуле (10)

606<кг>- (10,6 <кг> + 2,64<кг>+7,92<кг>) =584,9<кг>

Рассчитываем среднюю технологическую мутность в створе 3по формуле (11)

(584,0 <кг>*1000<г>)/ (0,8 <ч>*3600<ч>*) / 2,62 <м³/с> = 77,5<г/м³>

… и так далее до створа полного осаждения грунта

j) Расчет грунта осевшего в зоне заиления 10 (между створом 9 и створом 10) ведем по формуле (8) для каждой фракции:

Таблица 9 – Пример расчета. Расчет массы грунта осевшего в зоне заиления 10

фракция частиц, мм	содержание фракции %	масса грунта каждой фракции, осевшая в зоне 10 <кг>
>10	0	-
10-5	0	-
5-2	0.5	-
2-1	0.7	-
1-0,5	1.2	-
0,5-0,2	13.6	-
0,2-0,1	18.3	-
0,1-0,05	22.7	-
0,05-0,01	12.6	-
0,01-0,005	22.0	60622,0/100(8750/8750)-0,006 - 0,002 -0,005-0,011-0,021-0,090-0,133-1,10-32,8 =99,1
0,005-0,001	8.4	6068,4/100(8750/224359)-0,0 - 0,0 -0,0-0,0-0,0-0,001-0,002-0,016-0,489 =1,48
		100,6

Для десятой зоны по формуле (9) масса осевшего грунта всех фракций

G₁₀= =100,6<кг>

Рассчитываем массу транзитного грунта в створе 10 по формуле (10)

606<кг>- (10,6<кг> + 2,64<кг>+7,92<кг>+15,8<кг>+27,7<кг>+102,0<кг>+68,9<кг>+114,3<кг>+106,6<кг>+100,6<кг>) =48,9<кг>

Рассчитываем среднюю технологическую мутность в створе 10по формуле (11)

(48,9<кг>*1000<г>)/ (0,8 <ч>*3600<ч>*) / 2,62 <м³/с> = 6,48<г/м³>

k) Расчет грунта осевшего в зоне заиления 11 (между створом 10 и створом 11) ведем по формуле (8) для каждой фракции:

Таблица 10 – Пример расчета. Расчет массы грунта осевшего в зоне заиления 11

фракция частиц, мм	содержание фракции %	масса грунта каждой фракции, осевшая в зоне 11 <кг>
>10	0	-
10-5	0	-
5-2	0.5	-
2-1	0.7	-
1-0,5	1.2	-
0,5-0,2	13.6	-
0,2-0,1	18.3	-
0,1-0,05	22.7	-
0,05-0,01	12.6	-
0,01-0,005	22.0	-
0,005-0,001	8.4	6068,4/100(8750/224359)-0,0 - 0,0 -0,0-0,0-0,0-0,001-0,002-0,016-0,489 - 1,48=48,9
		48,9

Для одиннадцатой зоны по формуле (9) масса осевшего грунта всех фракций:

G₁₁= =48,9<кг>

Рассчитываем массу транзитного грунта в створе 11 по формуле (10)

606<кг>- (10,6<кг> + 2,64<кг> + 7,92<кг> + 15,8<кг> + 27,7<кг> +102,0<кг> +68,9<кг> +114,3<кг> +106,6<кг>+100,6<кг>+48,9<кг>) =0<кг>

Рассчитываем среднюю технологическую мутность в створе 11по формуле (11)

(0<кг>*1000<г>)/ (0,8 <ч>*3600<ч>*) / 2,62 <м³/с> = 0<г/м³>

Расчет для этапа разработки траншеи окончен.

Итоги расчетов для этапа сведены в таблице11:

Таблица11 –Пример расчета. Расчет величины технологической мутности на этапе разработки траншеи

р. Истоминка
масса грунта, поступающая в поток при разработке траншеи	время воздействия повышенной мутности на участках реки (разработка)	Номер зоны заиления	масса осевшего грунта в зоне	масса осевшего грунта в русле от створа перехода до расчетного створа (интегрально)	масса транзитного грунта в створе (интегрально)	технологическая мутность в расчетных створах при разработке траншеи	положение расчетного створа (расстояние от створа работ)
кг	час		кг	кг	кг	г/м³	м
606	0.8					80.3	0.0
		1	10.6	10.6	595.4	78.9	0.4
		2	2.64	13.2	592.8	78.6	0.5
		3	7.92	21.1	584.9	77.5	0.8
		4	15.8	37.0	569.0	75.4	1.5
		5	27.7	64.7	541.3	71.7	2.9
		6	102.0	166.7	439.3	58.2	8.8
		7	68.9	235.6	370.4	49.1	17.5
		8	114.3	349.9	256.1	33.9	89.7
		9	106.6	456.5	149.5	19.8	2243.6
		10	100.6	557.1	48.9	6.48	8750.0
		11	48.9	606.0	0.0	0.00	224359.0

Аналогично выполняется расчет значений технологической мутности на стадии засыпки траншеи. В расчете берется стартовая мутность, масса смытого грунта и продолжительность выполнения работ, ранее полученные для этапа засыпки траншеи.

Итоги расчетов для этапа засыпки траншеи сведены в таблицу 12:

Таблица 12–Пример расчета. Расчет величины технологической мутности на этапе засыпки траншеи

р. Истоминка
масса грунта, поступающая в поток при разработке траншеи	время воздействия повышенной мутности на участках реки (разработка)	Номер зоны заиления	масса осевшего грунта в зоне	масса осевшего грунта в русле от створа перехода до расчетного створа (интегрально)	масса транзитного грунта в створе (интегрально)	технологическая мутность в расчетных створах при разработке траншеи	положение расчетного створа (расстояние от створа работ)
кг	час		кг	кг	кг	г/м³	м
527	0,4					140	0.0
		1	9.2	9.2	517.8	137.2	0.4
		2	2.3	11.5	515.5	136.6	0.5
		3	6.9	18.4	508.6	134.8	0.8
		4	13.8	32.1	494.8	131.2	1.5
		5	24.1	56.2	470.7	124.8	2.9
		6	88.7	144.9	382.0	101.3	8.8
		7	59.9	204.8	322.1	85.4	17.5
		8	99.4	304.2	222.7	59.0	89.7
		9	92.7	396.9	130.0	34.5	2243.6
		10	87.5	484.4	42.5	11.3	8750.0
		11	42.5	527.0	0.0	0.00	224359.0

По итогам расчета строим графики трансформации пятна технологической мутности по длине реки(рисунки 2 и 3). Распространение мутности рассматриваем от створа работ до устья реки. Расчет длины зон 1-3 заиления показывает, что первые три фракции грунта не покидают зону работ (< 1 м) и оседают на месте. Результаты расчета мутности для 1-3 зон игнорируем.

Рисунок 2- Пример расчета. График распространения пятна технологической мутности по длине р. Истоминка от створа строительных работ при разработке траншеи

Рисунок 3- Пример расчета. График распространения пятна технологической мутности по длине р. Истоминка от створа строительных работ при засыпке траншеи

График позволяет оценить величину технологической мутности в любом створе ниже участка земляных работ до устья реки. В устье реки,полагаем,происходит разбавление концентрации взвеси до фоновых значений за счет смешения объемов загрязненного стока с большими объемами стока водоприемника.

Расчет характеристик заиления дна

Характеристики заиления дна реки, ниже створа земляных работ рассчитываем по итогам проведения полного цикла земляных работ при прокладке кабеля связи – «разработка + обратная засыпка траншеи». Зоны заиления №1-3, не распространяются за пределы участка производства земляных работ, и поэтому не включены в расчет параметров заиления. Расчет параметров заиления начинается с зоны №4.

Расчет плотности заиления и толщины наилка в каждой зоне выполняется по формулам (12) и (13). В формулах подставляем суммарную массу осевшего грунта на этапах разработки и засыпки траншей:

Зона заиления 4

Плотность заиления

((15,8<кг>+13,8<кг>)*10⁶)<мг>/(((1,5<м>-0,8<м>)*15<м>)*10⁴) <см> = 282<мг/см²>

Толщина наилка

(15,8<кг>+13,8<кг>)/1,579<т/м³> / ((1,5<м>-0,8<м>)*15<м>) * 10³= 1,8<мм>

Положение центра зоны заиления от створа работ:

(1,5<м> + 0,8<м>) / 2= 1,2<м>

Зона заиления 5

Плотность заиления

((27,7<кг>+24,1<кг>)*10⁶) <мг> / (((2,9<м>-1,5<м>)*15<м>)*10⁴) <см> = 247<мг/см²>

Толщина наилка

(27,7<кг>+24,1<кг>)/1,504<т/м³> / ((2,9<м>-1,5<м>)*15<м>) * 10³= 1,6<мм>

Положение центра зоны заиления от створа работ:

(2,9<м> + 1,5<м>) / 2 = 2,2<м>

Зона заиления 6

Плотность заиления

((102<кг>+88.7<кг>)*10⁶) <мг> / (((8,8<м>-2,9<м>)*15<м>)*10⁴) <см> = 215<мг/см²>

Толщина наилка

(102<кг>+88.7<кг>)/1,339<т/м³> / ((8,8<м>-2,9<м>)*15<м>) * 10³= 1,6<мм>

Положение центра зоны заиления от створа работ:

8,8<м> + 2,9<м> / 2 = 5,9<м>

… и так далее до створа полного осаждения грунтаили до устья реки

Зона заиления 10

Плотность заиления

((100,6<кг>+87.5<кг>)*10⁶) <мг> / (((8750<м>-2244<м>)*15<м>)*10⁴) <см> = 0,2<мг/см²>

Толщина наилка

(100,6<кг>+87.5<кг>)/0,833<т/м³> / ((8750<м>- 2244<м>)*15<м>) * 10³= 0,002<мм>

Положение центра зоны заиления от створа работ:

(8750<м> + 2244<м>) / 2 = 5497<м>

Итоги расчетов параметров заиления сведены в таблицу 13:

Таблица 13 - Пример расчета. Расчет параметров заиления русла

р. Истоминка
№ зоны заиления	Положение центра расчетного участка (зоны заиления (от створа перехода)	Средний слой наилка в зоне	Удельная плотность заиления дна в зоне
	м	мм	мг/см²
4	1.2	1.8	281.9
5	2.2	1.6	246.7
6	5.9	1.6	215.4
7	13.2	0.8	98.7
8	53.6	0.2	19.7
9	1166.7	0.01	0.6
10	5496.8	0.002	0.2

По итогам расчета строим графики изменения параметров заиления по длине от створа строительных работ до устья реки(рисунки 4 и 5). На графике средние значения по участку относим к центрам зон заиления.

Рисунок 4 – Пример расчета. График изменения удельной плотности заиления по длине р. Истоминка от створа строительных работ

Рисунок 5 – Пример расчета. График изменения толщины наилка по длине р. Истоминка от створа строительных работ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Методика расчета дополнительной мутности и вторичного загрязнения воды при производстве дноуглубительных работ и добыче НСМ на реках и водоемах. Государственный институт проектирования на речном транспорте ЛЕНГИПРОРЕЧТРАНС. Л., 1990.

2. А.Б.Клавен, З.Д.Копалиани Экспериментальные исследования и гидравлическое моделирование речных потоков и руслового процесса. – СПб.: «Нестор-История», 2011. – 504 с.

3. А.В. Караушев. Теория и методы расчета речных наносов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 272 с.