Причинами считаются годами не проводящиеся работы по очистке русла от мусора, от излишней растительности, частично подгнившей. [1] Не проводятся работы по борьбе с заилением русла [2]. Дноуглубительные работы проводятся редко и бессистемно, поэтому малоэффективны. Малоснежные зимы последних лет привели к значительному обмелению русла [3]. Имеющиеся гидротехнические сооружения: дамбы, трубчатые переезды в течение долгого времени не поддерживались в рабочем состоянии, поэтому имеет место зарастание откосов кустарниковой и грубостебельчатой растительностью, а также заиление труб [4]. Все вышеперечисленное привело к невозможности использования речной воды для полива сельскохозяйственных культур ввиду низкого ее качества и сложности водозабора [5]. Так, в ЮФО, р. Бейсуг с притоками, до последнего времени использовалась для орошения территорий [6]. Сейчас значительная часть реки и притоков заболочена, заилена, гидротехнические сооружения на русле неработоспособны либо требуют проведения ремонтных работ, то есть большая часть реки для вовлечения в хозяйственную деятельность непригодна [7]. Выходом из данной ситуации будет очистка русла от кустарниковой и грубостебельчатой растительности, а также удаление придонных наносов [8]. После очистки русла воду можно будет использовать для полива.
Материалы и методы. Для очистки берега от кустарника и грубостебельчатой растительности следует использовать боковую косилку с мульчерной головкой на базе мобильного трактора (табл. 1).
Таблица 1 – Техническая характеристика отечественных навесных мульчеров.
|
Показатели |
Навесные мульчеры |
|
|
Hanma |
Зубр |
|
|
Максимальный диаметр ствола, мм |
200 |
35 |
|
Максимальная рабочая скорость, км/ч |
5 |
8 |
|
Число молотков, шт. |
36 - 56 |
32 |
|
Ширина захвата, м |
1 – 1,5 |
1,2 |
Для определения затрат мощности на работу мульчера воспользуемся формулой [9]:
где: Nд – мощность на перемалывание древесины, кВт; Nр – мощность на разгон, кВт; Nт – мощность на трение, кВт; Кпн – пнистость грунтовой залежи; Кдр – коэффициент закустаренности; едр - удельная энергоемкость на резание древесины, кДж/м3; ег - удельная энергоемкость на резание грунта, кДж/м3; hк - глубина копания, м; vк - поступательная скорость машины, м/с; bp- ширина обрабатываемой поверхности, м; vокр - окружная скорость мульчера, м/с; ρд – плотность перефрезерованной древесины, кг/м3; χ – коэффициент, зависящий от окружной скорости.
Мульчер навешивается сзади или сбоку базового трактора, что позволяет проводить очистные работы с берега (рис. 1).
Рисунок 1 – Мульчер на базе БЕЛАРУС-920: 1 – молоток; 2- ротор; 3 – привод ротора; 4 – кожух.
Для очистки русла от взвешенных и придонных наносов следует применить каналоочиститель со специальным ковшом [9]. Ковш выполнен перфорированным для стекания воды обратно в реку, илистые частицы задерживаются на стенках ковша, затем перемещаются на берег для последующей утилизации. Конструкция ковша позволяет проводить дноуглубительные работы [10]. Конструкция стрелы позволяет расчистить русло - откос и часть дна за два прохода, что существенно повысит производительность работ (таб. 2).
Таблица 2 – Техническая характеристика каналоочистителя ОКН-0,5.
|
Показатели |
ОКН-0,5 |
|
Вместимость ковша |
0,22 м3 |
|
Наибольшая глубина копания |
3,4 м |
|
Наибольший радиус копания |
6,05 м |
|
Наибольшая высота выгрузки |
4,9 м |
|
Производительность |
24 м3/ч |
В процессе работы энергозатраты расходуются на сопротивление пульпы разработке, на перемещение ковша с пульпой и его опрокидывание (рис. 2).
Рисунок 2 – Силы, действующие на ковш каналоочистителя.
В процессе очистки канала ковш развивает напорное и подъемное усилия [11]. Для определения затрат мощности на напор и подъем ковша воспользуемся формулой [12]:
Где: Fп – усилие подъема, Н; Fн – усилие напора, Н; vп – скорость подъема, м/с; vн – скорость напора, м/с; ηп – КПД подъема; ηн – КПД напора; k - удельное сопротивление разработке, Н/м2; b – ширина ковша, м; s – толщина стружки, м; lн – плечо силы сопротивления копанию, м; lп – плечо силы сопротивления подъему, м; lн – плечо веса ковша, м; lн – плечо веса рукояти, м; φ – угол наклона рукояти, град.
Результат и обсуждение. Проведенные мероприятия позволят очистить русло реки от древесно-кустарниковой и грубостебельчатой травяной растительности, а также основной массы взвешенных и придонных наносов, частично провести дноуглубительные работы. Расчеты показали, что для выбранного комплекса машин для очистки русла подходят мобильные тракторы тягового класса 1,4 – 2. Мощность базовой машины, конструкция рабочего органа позволит очистить берег и часть донной поверхности за один проход (рис. 3).
Рисунок 3 – Энергозатраты при очистке берега отечественными мульчерами.
При очистке русла от наносов разработкой с одной стоянки также можно очистить берег и дно до середины реки. Это существенно снижает энергозатраты и повышает производительность работ (рис. 4).
Рисунок 4 – Энергозатраты на очистку русла от наносов.
Проведенные исследования показали, что для эффективной очистки русла реки от кустарниковой и грубостебельчатой растительности, а также от донных, и большей части взвешенных наносов следует использовать комплекс машин на базе мобильных тракторов тягового класса 1,4 – 2. В составе комплекса машин мульчер для окашивания берега, и профильный ковш, перфорированный, для удаления наносов.
Выводы. Использование для оросительных мелиораций естественных водоисточников предполагает поддержание качественных показателей используемой воды санитарно – эпидемиологическим нормам. Для этого на реках следует проводить периодические очистные и дноуглубительные мероприятия, а также поддерживать гидротехнические сооружения в работоспособном состоянии. С этой целью следует удалять с берега кустарниковую и грубостебельчатую растительность, а также очищать русло от придонных и взвешенных наносов. С этой целью предполагается для проведения окашивания берега и очищения русла использовать комплекс машин: мульчер и профильный перфорированный ковш на базе мобильных тракторов тягового класса 1,4 – 2. Проведенные мероприятия позволят использовать речную воду для оросительных мелиораций.
