Studi Kasus Sejarah Waduk Cresta

Pengerukan Lingkungan di Waduk Cresta
Kutipan PenjualanUnduh PDF

Demonstrasi Pengerukan Pompa EDDY di Waduk Cresta

Larry L. Harrison 1, Anggota ASCE dan HARRY P. WEINRIB

EDDY Pump environmental dredging

Sebuah uji demonstrasi teknologi pengerukan bubur ramah lingkungan baru menggunakan “EDDY Pump,” pompa bubur pusaran yang dipatenkan, dilakukan pada tahun 1994 di Cresta Reservoir di California utara untuk memverifikasi kemampuan kinerjanya dan untuk menentukan potensi dampak lingkungan dari pengerukan yang diusulkan. Waduk, yang terletak di North Fork Feather River di Plumas County, telah mengumpulkan sekitar 2,3 juta meter kubik sedimen, mengisi hampir setengah dari total kapasitasnya sejak ditempatkan dalam pelayanan pada tahun 1949. Sedimen membahayakan operasi bendungan yang andal dan Pembangkit Tenaga Listrik Cresta 70.000 kW dengan menghalangi outlet reservoir, Pemilik telah melakukan sejumlah studi komprehensif yang menyelidiki alternatif pengelolaan sedimen untuk reservoir sejak pertengahan 1980-an.

Untuk demonstrasi Pompa EDDY, sekitar 7.833 meter kubik endapan sedimen berpasir di dekat Bendungan Cresta dikeruk dan dikembalikan ke dasar waduk 600 meter di hulu. Kekeruhan, padatan tersuspensi, oksigen terlarut, aliran, kepadatan bubur, dan tingkat produksi dipantau. Disimpulkan bahwa kinerja pengerukan melebihi spesifikasi produksi pabrikan dan dengan mudah memenuhi standar kualitas air yang ketat. Kepadatan bubur yang lebih besar dari 70 persen padatan berdasarkan berat dipertahankan, sementara puncak lebih dari 90 persen tercapai. Tingkat produksi lebih dari 230 meter kubik per jam diamati. Kekeruhan maksimum dari bulu debit hanya 12 Nephelometric Turbidity Units (NTU) di atas ambient.

Latar

Cable Deployed Dredge 8-inch Pump

Proyek 2017 – Proyek Sistem Penguncian Kanal. Pompa pengerukan gantung kabel 8 inci digunakan untuk menghilangkan pasir untuk proyek ekspansi ini.

Sejak tahun 1984, pemilik Waduk Cresta telah mengevaluasi sejumlah metode untuk mengatasi masalah sedimen di sana. dan di Waduk Rock Creek serupa yang terletak di hulu. Clamshell dan pengerukan hisap hidrolik dengan pembuangan sedimen dengan truk, rel atau pipa bubur ke lokasi TPA yang jauh dipertimbangkan. Semua opsi ini melibatkan dampak lingkungan potensial yang dapat berdampak buruk pada ekologi akuatik dan terestrial yang menjadi perhatian badan pengatur. Rencana pemilik saat ini menyerukan pengerukan terbatas di bendungan diikuti oleh jalur sedimen yang terkendali di hilir selama aliran banjir. Untuk pengerukan produksi, Dewan Pengendalian Kualitas Air Regional (RWQCB) mengusulkan batas atas kekeruhan pada 25 NTU di atas tingkat latar belakang dan total padatan tersuspensi terbatas (TSS) hingga 80 mg / 1 terlepas dari tingkat latar belakang. Pemilik, khawatir bahwa peralatan pengerukan konvensional tidak akan dapat memenuhi standar pembatasan ini, mengidentifikasi teknologi pengerukan Pompa EDDY sebagai alternatif yang mungkin memenuhi standar lingkungan dan mengeruk sedimen dalam jumlah besar secara ekonomi. (Han·ison, 1995)

Novel EDDY Pump adalah mesin sederhana secara fisik yang memungkiri desain dan kinerja hidrodinamiknya yang canggih. Pompa terdiri dari rotor dalam volute dengan nozzle hisap dan outlet debit. Pompa untuk layanan pengerukan dibangun dari baja paduan berkekuatan tinggi dan tahan abrasi. Satu-satunya bagian yang bergerak adalah rotor dan porosnya. Daya putar dapat diterapkan oleh motor listrik atau hidrolik, atau dengan poros mekanis dari diesel atau mesin lainnya. Kecepatan operasi khas berada di kisaran 1000 hingga 2000 RPM. Rotor, yang terletak di dalam volute di seberang nosel hisap, menanamkan rotasi ke kolom air di volute dan tabung hisap, menciptakan pusaran yang menarik air dan padatan banyak dengan cara yang sama seperti tornado mengangkat benda. Pusaran energi tinggi juga berfungsi untuk melonggarkan sedimen atau padatan lainnya, memungkinkan mereka untuk dibatasi dalam aliran. Fitur ini memungkinkan pembentukan bubur dengan konsentrasi padatan yang sangat tinggi tanpa perlu jet air atau kepala pemotong. Rotor keluar dari aliran aliran sehingga kerikil dan bahkan jalan berbatu dapat dengan mudah melewati pompa dan dibuang tanpa menimpa rotor. Pompa juga mudah melewati kain, vegetasi dan puing-puing kayu yang akan macet jenis pompa lainnya. Pompa diproduksi khusus oleh EDDY Pump Corporation dalam ukuran (diameter debit) dari 0,1 0 meter hingga 0,36 meter untuk berbagai aplikasi selain pengerukan.

Teknologi EDDY Pump baru menjanjikan: 1) sedikit atau tidak ada kekeruhan atau resuspension pada hisap keruk, 2) kemampuan untuk mengeruk ke kedalaman penuh reservoir, 3) kemampuan untuk menangani berbagai bahan dari tanah liat hingga jalan berbatu dan puing-puing organik, 4) kemampuan untuk mengangkut sedimen sebagai bubur kepadatan tinggi, dan limbah minimal untuk dirawat di lokasi pembuangan. Selain itu, kepadatan bubur yang tinggi menunjukkan kelayakan menyimpan bubur di bawah air tanpa suspensi ulang yang berlebihan, dengan potensi untuk menyelamatkan pemilik reservoir jutaan dolar dibandingkan dengan pembuangan TPA.

Untuk memverifikasi kelayakan pengerukan EDDY Pump dan deposisi in-reservoir, pemilik menandatangani perjanjian dengan “PB-MK Consultants and Engineers,” afiliasi dari EDDY Pump Corporation, untuk melakukan studi proyek. demonstrasi teknologi skala penuh di Cresta Reservoir. Demonstrasi menyerukan sekitar 7.646 meter kubik untuk dikeruk di dekat bendungan dan diposisikan kembali di dasar waduk 610 meter di hulu. Parameter lingkungan kekeruhan, padatan tersuspensi, dan oksigen terlarut harus dipantau selain kinerja pengerukan. RWQCB memberlakukan batasan yang sama pada kualitas air untuk demonstrasi seperti yang diusulkan untuk pengerukan produksi.

Deskripsi Pengerukan

Sebuah kapal keruk baru yang inovatif dirancang dan dibangun oleh PB-MK untuk demonstrasi. Kapal keruk dibangun dalam modul untuk truk ke lokasi kerja sebagai beban non-izin. Ini penting untuk akses ke Waduk Cresta karena beberapa terowongan jalan raya membatasi izin. Desain modular memungkinkan kapal keruk dirakit secara efisien tanpa pengelasan ulang komponen utama. Sebuah crane diperlukan untuk menempatkan sub-rakitan utama ke dalam air karena tepi curam dan air dangkal di dekat pantai di daerah mobilisasi, yang menghalangi tergelincir atau menggulung rakitan ke reservoir. Jika tidak, satu-satunya peralatan besar yang dibutuhkan untuk mobilisasi adalah fork-lift.

cable deployed dredge pump floating bargePlatform tongkang utama kapal keruk yang mendukung modul kabin daya dan kontrol, dan platform pemompaan dari mana pompa pengerukan dan motor penggerak ditangguhkan. Kedua platform dihubungkan oleh boom dengan koneksi pivot di platform utama. Pompa EDDY dengan debit diameter 0,254 meter yang digerakkan oleh motor listrik 224 kW submersible kecepatan variabel adalah jantung dari sistem. Daya listrik utama dipasok oleh generator diesel 500 kW. Kontrol kecepatan pompa dicapai dengan memvariasikan frekuensi daya menggunakan driver frekuensi solid-state. Pompa air pembilasan berbahan bakar diesel sepanjang 7,6 meter kubik / menit dipasang pada platform utama dan dioperasikan dalam mode siaga untuk menjaga terhadap sumbat pipa jika terjadi kerusakan. Selang pembuangan pompa fleksibel, sekitar 60 meter panjangnya, dijalankan dari platform pompa melalui boom dan di bawah platform utama pada sistem rol, memungkinkan pompa dinaikkan dan diturunkan seperlunya. Peralatan itu disiapkan untuk mengeruk hingga kedalaman 30 meter, penggerak listrik digunakan untuk sebagian besar peralatan bertenaga untuk meminimalkan kemungkinan tumpahan minyak.

Flow meter tipe induksi dan densitometer nuklir dipasang pada tongkang instrumen kecil di ujung selang pembuangan di belakang platform utama untuk memantau aliran dan kepadatan. Instrumentasi lainnya termasuk kamera video bawah air untuk mengamati · area hisap pengerukan, sonar pemindaian samping, turbidimeter pembacaan berkelanjutan, pengukur permintaan daya, dan indikator posisi. Sebuah komputer on-board dibantu dengan kontrol sistem dihitung tingkat produksi dan tercatat produksi dan data kualitas air.

Pipa polietilen kepadatan tinggi berdiameter 0,254 meter sepanjang 550 meter dengan sambungan yang dilas termal diperpanjang dari tongkang instrumen ke platform pembuangan. Pelampung diikat ke pipa pada interval 4,5 meter. Pada akhir pipa, platform mengambang dirancang untuk menangguhkan tirai sedimen dan untuk mendukung diffuser porting di dalam tirai. Untuk jarak debit 610 meter, tidak diperlukan pompa booster. Jika diperlukan untuk pipa yang lebih panjang, Pompa EDDY juga dapat berfungsi sebagai pompa booster yang efisien.

Sayangnya, desain tirai sedimen debit terbukti tidak berhasil dan tirai dilepas untuk sebagian besar demonstrasi setelah start-up awal. Meski begitu, kualitas air • parameter tetap baik dalam persyaratan agensi. Hal ini diyakini oleh penulis bahwa desain tirai ditingkatkan bisa mencapai tingkat yang lebih rendah dari kekeruhan dan TSS dan mungkin diperlukan untuk sedimen halus-grained daripada yang ditemui di Cresta Reservoir.

Operasi Pengerukan

Dalam operasi, platform utama diposisikan oleh garis winch di setiap pendatang terikat ke titik jangkar darat dan bendungan. Di perairan terbuka, jangkar laut akan digunakan. Kontrol joy stick untuk winche anchor line memungkinkan operator untuk memindahkan platform utama ke segala arah.

Sementara platform utama dipegang tetap, platform pemompaan diayunkan perlahan-lahan tentang sambungan pivot oleh kontrol winch melalui busur hingga 2,1 radian (120 derajat).

cable deployed dredge pump bargePompa dinaikkan atau diturunkan ke kedalaman pengerukan dengan empat garis winch, satu melekat pada setiap pendatang dari rangka pendukung pompa. Dengan memvariasikan panjang kabel suspender secara independen, pompa dan nozzle hisap miring untuk mengoptimalkan efisiensi hisap. Kemampuan untuk mengontrol. sikap nozzle dan lokasi pada ketiga sumbu memungkinkan bahan untuk dikeruk dengan presisi bedah dibandingkan dengan metode pengerukan lainnya. Selain itu, pompa dipasang pada trunnions •. dalam bingkai pendukungnya sehingga dapat diartikulasikan bolak-balik oleh ram pneumatik pada saat yang sama diayunkan melalui busur untuk mengeruk petak selebar 2,4 meter. Setelah setiap ayunan, kapal keruk diposisikan ulang untuk pass berikutnya.

Flow meter tipe induksi dan densitometer nuklir dipasang pada tongkang instrumen kecil di ujung selang pembuangan di belakang platform utama untuk memantau aliran dan kepadatan. Instrumentasi lainnya termasuk kamera video bawah air untuk mengamati area hisap keruk, sonar pemindaian samping, turbidimeter pembacaan terus menerus, pengukur permintaan daya, dan indikator posisi. Sebuah komputer on-board dibantu dengan kontrol sistem dihitung tingkat produksi dan tercatat produksi dan data kualitas air.

Pipa polietilen kepadatan tinggi berdiameter 0,254 meter sepanjang 550 meter dengan sambungan yang dilas termal diperpanjang dari tongkang instrumen ke platform pembuangan. Pelampung diikat ke pipa pada interval 4,5 meter. Pada akhir pipa, platform mengambang dirancang untuk menangguhkan tirai sedimen dan untuk mendukung diffuser porting di dalam tirai. Untuk jarak debit 610 meter, tidak diperlukan pompa booster. Jika diperlukan untuk pipa yang lebih panjang, Pompa EDDY juga dapat berfungsi sebagai pompa booster yang efisien.

cable-deployed-slurry-pump-barge

Hasil Demonstrasi

Kinerja fisik kapal keruk melebihi harapan. Kepadatan bubur yang lebih besar dari 70 persen padatan berdasarkan berat dipertahankan, sementara puncak lebih dari 90 persen tercapai. Tingkat produksi berkelanjutan lebih dari 230 meter kubik per jam diamati. Dalam satu uji coba selama 6,5 jam, sekitar 1.681 meter kubik dikeruk. Material yang dikeruk didominasi pasir sedang hingga halus dengan aD-50 0,5 mm. Sejumlah kayu apung yang tenggelam dan puing-puing organik diamati oleh kamera video bawah air untuk dipompa melalui sistem tanpa menyumbat. Dalam beberapa kasus, potongan-potongan besar kayu dan potongan beton diamati tersedot ke dalam pompa dan dibuang melalui pipa. Kedalaman 15 meter beringsut tanpa masalah. Pengerukan yang lebih dalam, dengan kemampuan desain 30 meter, tidak dicoba karena volume penggalian yang dihasilkan akan melebihi volume yang disetujui oleh izin Korps Insinyur Angkatan Darat AS. Demonstrasi pengerukan dihentikan ketika volume kumulatif mencapai 7.833 meter kubik.

TABEL 1- DATA PRODUKSI PENGERUKAN YANG DIPILIH (PG&E, 1995)

 

Tanggal

Pengerukan

Waktu- Jam

% dari 0(2erating

Waktu Dredqinq

Total Meter Kubik

Tingkat Pengerukan

Meter3/Jam

12/14/94 6.5 87 1479 228
12/16/94 6.5 100 1681 258
12/19/94 5.5 76 1263 229
12/20/94 4.25 81 1154 271
12/21194 2.25 50 462 205

Kekeruhan, TSS, dan oksigen terlarut (DO) diukur di stasiun kontrol hulu, dekat hisap keruk, di bulu hilir pembuangan, dan di stasiun kepatuhan yang didirikan di intake terowongan listrik. Rata-rata, kekeruhan di sekitar asupan pompa. melebihi tingkat latar belakang hanya dengan 1,2 NTU. Tidak pernah terjadi kekeruhan atau konsentrasi padatan tersuspensi yang diukur pada stasiun kepatuhan struktur intake mendekati batas yang ditetapkan oleh agensi. Peningkatan kekeruhan maksimum adalah 1,9 NTU dan pengukuran padatan tersuspensi maksimum adalah 9,0 mg / 1. Di hilir platform pembuangan, kekeruhan jauh di bawah batas yang ditentukan untuk stasiun kepatuhan. Peningkatan maksimum atas ambient adalah 12 NTU. Konsentrasi oksigen terlarut tidak secara terukur dipengaruhi oleh pengerukan. (Creek, PG&E, 1995)

Keruh. (NTU) TSS (mg/1) Keruh. (NTU) TSS (mg/1) Keruh. (NTU) Keruh. (NTU)
12/14/94 105 0.8 1.0 1.9 4.0 2.4 10.5
12/16/94 76 0.6 1.5 2.0 4.0 1.5 5.1
12/19/94 92 0. 5 2. 0 2.4 8.0 0.7 2.2
12/20/96 N/A 0.4 1.0 1.1 2. 5 1.4 N/A
12/21/94 N/A 0.5 2.0 1.0 9.0 1.4 N/A

Sebuah kapal keruk generasi kedua sekarang sedang dibangun yang akan memperbaiki prototipe kapal keruk yang digunakan untuk demonstrasi Cresta. Portabilitas dan kemampuan mobilisasi yang cepat adalah fitur utama dari desain baru.

Kesimpulan

  • Pengerukan hisap bubur POMPA EDDY menyediakan metode pengerukan yang unggul secara lingkungan untuk memenuhi standar kualitas air yang ketat.
  • Sangat sedikit kekeruhan atau suspensi ulang sedimen di kepala hisap.
  • Pompa EDDY mampu memiliki tingkat produksi yang tinggi. Sebanding dengan kapal keruk hisap konvensional yang jauh lebih besar.
  • Kapal keruk EDDY Pump mampu melewati sejumlah besar puing-puing kayu dan bahan asing lainnya dalam sedimen tanpa penyumbatan.
  • Kepadatan bubur yang tinggi meminimalkan volume limbah yang akan diolah dan dibuang dari pengendapan sedimen dataran tinggi.
  • Kemampuan teknologi untuk memompa bubur padat jarak jauh memberikan alternatif pipa untuk mengangkut sedimen ke lokasi pembuangan yang jauh.
  • Mengikuti solusi masalah start-up awal, prototipe kapal keruk terbukti mampu mempertahankan operasi yang andal.
  • Pembuangan bubur sedimen ke dalam kolom air mengakibatkan rendahnya tingkat kekeruhan dan TSS, baik dalam batas-batas standar kualitas air yang ketat, tanpa menggunakan tirai penahanan sedimen.

REFERENSI

Creek, Korbin D. dan Timothy H.Sagraves, (1995), “EDDY Pump Pengerukan: Apakah Itu Menghasilkan
Dampak Kualitas Air?,” Asce Waterpower ’95 Conference, hlm. 2246-2252

Harrison, Larry L., Wing H.Lee dan ScottTu, (1995), “Sediment Pass-Through, An
Alternatif untuk Pengerukan Reservoir,” Konferensi ASCE Waterpower ’95, hlm.2236-2245.

PG&E (Pacific Gas and Electric Co. Technical and Ecological Services Department) (1995) “Hasil Pemantauan Kualitas Air Selama Demonstrasi Pompa EDDY 1994 di Waduk Cresta,” Laporan No. 402.331-95.23.REFERENSI

Creek, Korbin D. dan Timothy H.Sagraves, (1995), “EDDY Pump Pengerukan: Apakah Itu Menghasilkan
Dampak Kualitas Air?,” Asce Waterpower ’95 Conference, hlm. 2246-2252

Harrison, Larry L., Wing H.Lee dan ScottTu, (1995), “Sediment Pass-Through, An
Alternatif untuk Pengerukan Reservoir,” Konferensi ASCE Waterpower ’95, hlm.2236-2245.

PG&E (Pacific Gas and Electric Co. Technical and Ecological Services Department) (1995) “Hasil Pemantauan Kualitas Air Selama Demonstrasi Pompa EDDY 1994 di Waduk Cresta,” Laporan No. 402.331-95.23.