5. Водоскидна споруда

5.1 Баштовий водоскид

Для скидання повеневих витрат із водосховищ влаштовують баштові водоскиди автоматичної дії (рис. 5.1.). Спорожнення водосховища передбачається через донний водовипуск в башті, забір води може бути здійснений за допомогою труб, розташованих вище ↓РМО на 0,5м. Місце розташування водоскиду вибирається виходячи із таких умов: споруда повинна бути розташована на корінній основі; відмітка дна водовипускної і водопропускної труб споруди повинна бути прямолінійною в плані. Споруда розташовується в пониженій частині водосховища в тілі земляної греблі. Баштовий водоскид складається з таких елементів: башти (1), донного водопспуска (2), камери затворів (3), водовідної труби (4), водобійного колодязя (5), рисберми (6), відвідного каналу (7), службового мосту (8).

Приймальною частиною водоскиду є башта, яка може бути прямокутного, круглого або овального окреслення в плані і розташовується в тілі греблі.

Рис.5.1 Повздовжній розріз баштового водоскиду

5.1.1 Гідравлічний розрахунок водоскиду

Пропускна спроможність башти визначається по залежності:

Q_р — розрахункова витрата, м³/с

m — коеф. витрати, що вибирається в межах 0,38...0,40. m = 0,40;

l — довжина водозливного фронту, м

↓ФПР - ↓НПР

0,57м; при v_o <0,5 м/с швидкість не враховується : v_o =0.

H_o= 0,57м.;

З даної формули визначаємо l:

м

Розміри башти:

а= 2м; в= 10м;

5.1.2.Водовідвідні труби

Водовідвідні труби приймаємо круглого поперечного перерізу, пропускна здатність яких визначається за формулою:

де: n- кількість труб з площею поперечного перерізу. Приймаємо труби діаметром 1600 мм.

;

шт.

- різниця рівнів води усередині башти і нижньому б’єфі споруди, яка визначається за формулою:

z_тр = ↓РВБ - ↓РНБ = 266,15-258,1=8,05м.

↓РВБ = ↓НПР – 0,3 = 266,45-0,3 = 266,15 м

- коефіцієнт витрати, приймаємо μ = 0,6.

м²

D_тр=1,0м.

Рис.5.2. Схема до розрахунку відвідних труб водоскиду

5.3 Водобійний колодязь

Перед розрахунком водобійного колодязя, визначаємо ширину відвідного каналу по дну b_кан , прийнявши що глибина води в каналі буде такою ж як і глибина води в річці h_кан=Н₂=1.1(м). Приймаємо b_кан=6,8 (м).

Колодязь виконуємо у вигляді розтрубу, який розширюється в плані від ширини вихідного фронту труб до ширини відвідного каналу. Рисберма розташовується на початку відвідного каналу і виконується з розширенням або без нього.

а) б)

Рис.5.4.

Схема (рис.5.4. а) приймається в тому випадку, коли відвідний канал має значну ширину і довжинна ділянки переходу при заданому куті розширення потоку θ^° перевищує довжину водобійного колодязя,і внших випадках прий-мається схема б. Спряження б’єфів при цьому проходить в умовах просторового розтікання потоку у водобійному колодязі. В результаті розрахунку необхідно визначити значенняспряжених глибин гідравлічного стрибка h₁ i h₂^c, а потім співставивши глибину h₂^c з глибиною h_кан, зробити висновок про необхідність влаштування водобійного колодязя глибиною d_k і довжиною l_кол, а у випадку відсутності такої необхідності глибина колодязя приймається конструктивно, але не менше 0,5м. Довжина колодязя l_кол приймається як довжина ділянки переходу від в_тр^́ до .

Для розрахунків необхідно скласти розрахункову схему,прийнявши центральний кут розширення потоку =30˚. Ширина вихідного фронту труб:

Рис.5.5.

Порядок гідравлічного розрахунку водобійного колодязя наступний;

1. Глибина труби на виході з труби h₁ визначається для круглих труб h₁= м. Де – площа поперечного перерізу труби, м².

2. Визначаємо радіус r₁, який відповідає спряженій глибин

(5.7)

Де Ө - кут розширення стінок колодязя в плані:

Ө =

3) Визначаємо критичну глибину потоку:

(5.8)

- значення корективу кількості руху. = 1,0

4) Визначаємо критерій бурності потоку (Число Фруда) за залежністю:

(5.9)

Оскільки число Фруда Fr=1.91>1 то потік знаходиться в бурхливому стані тому необхідно влаштувати водобійний колодязь .

5) Визначаємо довжину гідравлічного стрибка:

(5.10)

де (5.11)

6) Приймаємо довжину водобійного колодязя

7) Визначаємо радіус r₂, який відповідає другій спряженій глибині:

8) Значення другої спряженої глибини визначаємо із залежності:

Ліва частина рівняння:

(5.12)

Права частина рівняння:

(5.13)

Задаючись значеннями h₂^c Знаходимо праву частину рівняння (П)

h ₂^c=0,5м П=42,93

h ₂^c=1,0м П=30,19

h ₂^c=1,5м П=37,52

h ₂^c=2,0м П=54,40

h ₂^c=2,5м П=78,73

Графік залежності правої частини до лівої.

По отриманим значенням будуєм графік П=f(h₂^c) і знімаємо h₂^c виходячи з рівності Л=П. Л=47,12 тоді h₂^c=1,8 м.

9) друга спряжена глибина вища за глибину води в каналі тому проводимо розрахунок водобійного колодязя.

Водобійний колодязь розраховується за формулою:

(5.14)

Довжина водобійного колодязя l_k=0.9·l_стр=0,9·5,82=5,24 м.

10) Довжину ресберми визначаємо за формулою:

(5.15)