Оценка формирования поля мутности, страница 3

где U – модуль скорости течения, м/с;

D– коэффициент турбулентной диффузии, м2/с;

I – характерный размер системы, м;

t0 – период времени, характерный для источника воздействия, с.

Анализ уравнения (2.1) с использованием критериев гомохронности показывает, что образование зон повышенной мутности при извлечении грунта с помощью технических средств дноуглубления может быть описано как квазистационарный процесс. Действительно, полагая общее время работы земснаряда на участке работ to ~105 ¸ 107 с, при U ~ 10 -2 ¸ 100 м/c и I~ 102 ¸ 104 м, получаем число Струхаля Sh ~ 10 ¸ 103, а для наиболее характерных параметров to= 106 c, U=10-1 м/с, I=103 м, Sh = 102.

В этом случае уравнение (2.1) преобразуется к виду:

                                                                    (2.4)

где f (х, у) – функция стационарного источника воздействия, г/с.

При этом, в зависимости от скорости рабочих перемещений земснаряда по прорези, источник воздействия может быть описан как точечный или распределенный, а расчет зоны мутности выполняется на основе уравнения (2.4), как смена стационарных состояний.

2.2 Формулы для расчета мощности источников воздействия

В этом разделе описаны две методики для расчетамощности источников воздействия, это «Методика расчета зон повышенной мутности при производстве дноуглубительных работ и сбросах грунта на подводные морские отвалы» и « Расчет мощности источника замутнения при производстве дноуглубительных работ и сбросе грунтов в подводные отвалы» , разработанные в проектной организации ОАО «Ленморниипроект» []. Для сравнения методик приведены формулы для расчета мощности источника взвеси при работе многочерпакового земснаряда и самоотвозной шаланды при сбросе грунта в отвал.

2.2.1. Многочерпаковый земснаряд

Рассмотрим выражение для расчета мощности источника взвеси, полученное по методике «Методика расчета зон повышенной мутности при производстве дноуглубительных работ и сбросах грунта на подводные морские отвалы» [].

Мощность источника взвеси при работе многочерпакового земснаряда рассчитывается по формуле:

                                                (2.5)

где Q – мощность источника взвеси, г/с;

wo – площадь зева черпака ( определяется по паспорту земснаряда), м2;

      а – коэффициент макроскопической шероховатости (см. приложение А, таблица А.1);

;

Vo – скорость черпаковой цепи земснаряда, м/с ;

Vч – скорость черпаковой цепи ,1/мин;

Dl – расстояние между кромками черпаков, м.

V* – размывающая скорость потока, м/с (см. приложение А, таблицы А.2-А.3);

n – кинематическая вязкость воды, м2/с (см. приложение А, таблица А.4);

Н = Но + DН ;

Н – глубина черпания, м.

Но – проектная глубина прорези, м;

DН – величина допустимого перебора, м.

a – угол наклона черпаковой рамы к горизонту, град.;

¡г – удельный вес разрабатываемого грунта, т/м3 ;

;

¡е* – объемный вес грунта в черпаке с учетом разрыхления, т/м3;

¡в – удельный вес воды, т/м3;

Кр – коэффициент разрыхления грунта в черпаке.

Коэффициент разрыхления грунта в черпаке зависит от ширины и длины срезаемой стружки, гранулометрического класса грунта. Средние значения коэффициентов разрыхления грунта в черпаке (в трюме шаланды или землесоса) приведены в приложении А , таблица А.5.

Угол наклона черпаковой рамы к горизонту, зависящий от глубины черпания, и площадь зева черпака являются паспортными данными технического средства (земснаряда).

Скорость черпаковой цепи (1/мин) зависит от глубины черпания и группы грунта по трудности разработки. Определяется по «Нормам на морские дноуглубительные работы», в соответствии с рекомендациями «Технической инструкции по производству морских дноуглубительных работ» [].

Расстояние между кромками черпаков является паспортной характеристикой земснаряда.

Объемный (¡е) и удельный (¡г)  вес грунта определяются по данным инженерно-геологических изысканиях в районе работ.

Проектная глубина прорези определяется техническим заданием, проектом производства работ (ППР). Величина допустимого перебора выбирается в зависимости от вида земснаряда и свойств грунта (размер включений) [].