Wydawnictwo
Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu

Sztuczne zbiorniki retencyjne pełnią ważne funkcje gospodarcze, ale też są obiektami wpływającymi istotnie na stan środowiska przyrodniczego. Oprócz oddziaływań pozytywnych, jak alimentacja wody w okresie suszy, powodują wiele skutków negatywnych, np. przerwanie ciągłości rzeki i utrudnienie lub blokadę dróg migracji ryb czy zmiany temperatury lub kwasowości wody poniżej piętrzenia.

Przedstawione w publikacji ustalenia i określone kryteria podobieństwa modelowego mogą służyć jako materiał wyjściowy do zaprojektowania i  prowadzenia w praktyce innowacyjnej metody odmulania zbiorników retencyjnych.

[fragment książki]

Zamulanie zbiorników retencyjnych w Polsce postępuje z różnym nasileniem, ale niezbędne są działania w kierunku ograniczenia tego niekorzystnego zjawiska, m.in. poprzez odmulanie. Stosunkowo tanią i wydajną metodą usuwania osadów ze zbiorników retencyjnych jest zasysanie uwodnionych osadów przez syfon lub lewar, wyposażony dodatkowo w separator cząstek stałych. W pracy przeanalizowano hydrauliczne warunki pracy innowacyjnego, opatentowanego przez autora separatora szczelinowego. Zadaniem separatora jest rozdzielenie osadów na dwa strumienie zawierające: frakcje grube (pożądane), kierowane bezpośrednio do rzeki poniżej piętrzenia, oraz frakcje drobniejsze
i lżejsze (niepożądane), które po odwodnieniu mogą być wykorzystane, np. rolniczo.

Przeprowadzone badania na modelu fizycznym i modelu matematycznym SSIIM (akronim nazwy angielskiej: simulation of sediment movements in water intakes with multiblock option – symulacja ruchu osadów na ujęciu wody z opcją wielu bloków) pozwoliły określić warunki, w których taki proces byłby skuteczny:
• separator, w górnej części komory roboczej, pracuje jak osadnik i dobrym kryterium jego wymiarowania jest liczba Hazena – Ha
• skuteczne rozdzielenie dwóch frakcji następuje przy określonych wartościach liczby Hazena i stosunku średniej prędkości i prędkości opadania
• pierwsza szczelina separatora powinna być wykonywana w odległości nie mniejszej niż połowa długości komory roboczej, a sprawność separatora rośnie wraz ze wzrostem odległości ostatniej szczeliny od początku komory
• szerokość szczeliny nie powinna być mniejsza niż dwie średnice największego ziarna usuwanych osadów
• długość komory roboczej separatora powinna być bliska dwudziestokrotnej średnicy przewodu doprowadzającego.

Przedstawione ustalenia i określone kryteria podobieństwa modelowego mogą służyć jako materiał wyjściowy do zaprojektowania i  prowadzenia w praktyce innowacyjnej metody odmulania zbiorników retencyjnych.

Powyższe rozważania dotyczą przede wszystkim mineralnych kulistych cząstek stałych w zakresie średnic od 12,0 mm do 0,15 mm. Można się spodziewać, że cząstki organiczne, lżejsze i o mniejszej gęstości, mogą być separowane z osadów wraz najdrobniejszymi cząstkami mineralnymi. Jednak z uwagi na ich właściwości, sposób transportowania i sedymentacji wymagałoby to rozszerzenia badań na modelu fizycznym lub/i matematycznym. Badania takie powinny być prowadzone na separatorze szczelinowym o konstrukcji zoptymalizowanej, podobnie jak przedstawiono w pracy, w skali laboratoryjnej lub w warunkach terenowych.

SPIS OZNACZEŃ I SKRÓTÓW
1. WSTĘP 
1.1. Zbiorniki retencyjne, ich podział i wpływ na środowisko
1.2. Zamulanie zbiorników 

2. PROBLEMATYKA ODMULANIA ZBIORNIKÓW RETENCYJNYCH 
2.1. Odmulanie zbiorników 
2.2. Separacja frakcji organicznej z usuwanych osadów 

3. BADANIA WŁASNE 
3.1. Sformułowanie problemu badawczego 
3.2. Cele, zakres i metodyka badań
3.3. Badania na modelu fizycznym
3.4. Optymalizacja konstrukcji separatora 
3.5. Analiza możliwości wdrożenia wyników badań do praktyki

4. WNIOSKI 

5. LITERATURA

Reservoir sedimentation in Poland progresses with varying degrees of intensity, but measures are needed to limit this adverse eff ect, among other things, through sediment removal. A relatively cheap and effi cient method of removing sediment from reservoirs is hydrosuction sediment removal system, which is additionally equipped with a particles’ separator. This monograph presents an analysis of the hydraulic conditions of innovative work – slotted separator – patented by the author. The purpose of the separator is to separate sediments into two streams containing: the large (desirable) fractions directed to the river below a dam or a weir, and the fi ner and lighter (undesirable) fractions, which after dewatering, can be used, e.g. in agriculture.

The studies conducted on a physical model and a mathematical model SSIIM (simulation of sediment movements in water intakes with multiblock option) have allowed us to determine the following conditions under which such a process would be eff ective:
• separator, in the upper part of the working chamber, works as a settler and a good dimensioning criterion is the Hazen number
• effective separation of the two fractions occurs with specific the Hazen number values and average speed and settling velocity ratios
• the first slot of the separator should be made at a distance of not less than half the length of the working chamber and the efficiency of the separator increases as the distance of the last slot from the beginning of the chamber increases
• the length of the separator working chamber should be close to twenty times the diameter of the supply pipe
• the width of the gap should not be less than two diameters of the largest grain of sediment removed.

The above findings and the criteria of model similarity can serve as a starting point for designing and implementing an innovative method of prevention of reservoir storage capacity.

The foregoing considerations concern primarily mineral spherical particles of diameters 12.0–0.15 mm. It can be expected that organic particles, lighter and less dense, can be separated from the deposits together with the smallest mineral particles. However, due to their properties, both transportation and sedimentation would require an extension of the research on physical and/or mathematical models. Such tests should be carried out on an optimized slotted separator as described above, on either a laboratory scale or in field conditions.