1. Су қабылдағышты есептеу

Су қабылдағышты есептеу 3.5.2. тарауға ұқсас жүргізіледі. Су қабылдағыштың табалдырығының белгісі оның астында орналасқан галереяның жағдайына байланысты белгіленеді.

2. Тосқын тұтқыш галереяны есептеу

Галереяның биіктігі: -ге тең деп қабылданады.

мұнда Н – ӘІД белгісіндегі жоғары бьефтегі судың тереңдігі.

Галереяның жалпы өтімділігі: ∑q=(0,5-1,0) Q_B

мұнда Q_B –су алғыштың өтімділігі, м³/с; Бір галереяның өтімділігі:

g_НПГ=(0,2-0,5)Q_B;

Галерея саны су қабылдағыштың аралық санына тең болып қабылданады, бірақ 2-ден кем болмауы керек.

Барлық галереяның толық ені:

; (14.1)

мұнда =(0,8-1,0) В; В –су қабылдағыштың ені, м; n – галерея саны, t–бөлек қабырғалардың қалыңдығы, (0,4-0,6)n; v- галереядағы судың қозғалу жылдамдығы, 4-7 м/с шамасында қабылданады.

Галереяның көлденең қимасын үйкелуге қарсы гранитті қаптамамен тікбұрышты түрде қабылдайды. Галереяның кірер және шығар жерлеріне сұқпалар және бақылайтын құдықтар қондырады. Барлық галереяның көлденең қимасы бірдей болады. Галереяның кірер бөлігін конструкциялық байыптауға байланысты 10-30 пайызға кеңейтуге болады.

Галерея аралықтарындағы қабырғалардың қалыңдығы 0.5 м-ден кем қабылдамайды. Галереяның жоғарғы бьефке шығар жерін ағын осін θ=15-30⁰ бұрышпен орналастырады. Галереяның шығар тесігінің түбін тораптың понур бөлігінің деңгейінде салады.

Галереядағы су қозғалысының жылдамдығы шаю жылдамдығынан кем болмауы тиіс, яғни:

(14.2)

мұнда d_max- түптік тосқындардың ең үлкен диаметрі.

Галереялар арынды режимде жұмыс істейді.

Галереяның қосынды өтімділігі формула бойынша анықталады:

; (14.3)

мұнда μ – өтімділік коэффициенті: ; (3.118.) формуласы бойынша анықталады. Мұнда кірудегі кедергі коэффициенті; = 0,12 – бұрылыстағы кедергі коэффициенті; - галереяның ұзындығы бойынша кедергі коэффициенті, L – галерея ұзындығы;

;

n=0,014; ω=в_Гh_НПГ; χ=2в_Г+2h_НПГ;

Бір галереяның ені шамамен в_Г=(0,8-1)В – ға тең деп қабылданады. В – су қабылдағыштың бір аралығының ені.. - кірер жылдамдықты ескере отыра, жоғарғы және төменгі бьефтердегі су деңгейлерінің белгілерінің айырмашылығы.

Тосқын тұтқыш галереядағы су ағынының жылдамдығы формула бойынша анықталады:

; (14.4)

Галереяның үлесті тасымалдаушылық қабілетін тәуелділік бойынша есептейді:

; (14.5)

Ол галереядағы үлесті түптік тосқындардың өтіміділігінен үлкен болуы тиіс:

; (14.6)

мұнда n – галерея саны; S_Г-галереядағы тосқындардың өтімділігі , кг/с;

; (14.7)

Q_В – суалғыштың өтімділігі, м³/с; Q_Г – галереяның жалпы өтімділігі, Q_Г = ∑g(0,5-1,0) Q_В; Q_Р – арна жасақтайтын өтімділік, м³/с; S_Р – өзендегі тосқындардың өтімділігі, кг/с; S_Р = Q_Р ρ_g; (3.123.)

мұнда ρ_g- ағынның лайлығы, кг/м³, жазық аймақтар үшін ρ_g=1,5-2 кг/м³.

Галереяда тасымалданатын тастардың орташа диаметрі формула бойынша анықталады:

; (14.8)

Автоматты суағар.(Практикалық кескіндегі су тастайтын бөгет).

Автоматты суағар су тасқыны тез өскенде өтімділіктің бір бөлігін қашыртқылауға арналған. Бұл ғимарат практикалық кескіндегі (7) (сурет 3.30) суағар түрінде жасалады. Себебі су аз кезде бұл суағардан су асып түспеуі керек. Ол кезде кезде жалды ӘІД белгісіне орналастырады. Ең үлкен су тасқынында деңгейді 1.0 м-ге көтеруге рұқсат етіледі. Ол автоматты су тастау үшін қажетті арын болып табылады. Автоматты суағар арқылы өтетін өтімділік шамамен есептік өтімділік ( ) пен қамтамасыздығы ( ) өтімділіктің айырмасына тең. Мұны су қашыртқы бөгет арқылы тастау ұсынылады, яғни

; (14.9)

Су тасқыны кезінде ғимарат алдындағы жылдамдық: ; (14.10)

мұнда - арнаның орнықты ені, (3.8) тәуелсіздігі бойынша анықталады; - автоматты суағардың табалдырығындағы арын, оны графиктен алады. , белгілі мәнінде немесе Н=ZТІД-ZӘІД.

Автоматты суағардың жалының ұзындығын (енін) мына формуладан анықтайды:

(14.11)

(14.12)

мұнда - өтімділік коэффициенті; - Н.Ф. Данелийдің ұсынысы бойынша жалдың қисық сызықтық коэффициенті; - жақындап келу жылдамдығы ескерілген арын.

Түптік тосқындарды бүйірлік шаюымен салынған маңдай алдылық (фронтальный) су алғыш (Фергана типі).

Фергана типіндегі деп аталған жасанды қисықсызықты су әкелетін арналы су алғыш (сурет 3.31 және 3.32) суды көп алатын тау алдындағы өзендер үшін профессор М.С.Вызгонның жетекшілігімен САНИИРИ-де жасалған.

Фергана типіндегі су алғыштың ғимараттарын топтастыру негізінде жоспардағы арнаның қисықсызықтың бөлігі арқылы жасақталған ағынның көлденең айналымын пайдалану идеясы алынған. Табиғи көлденең айналымды күшейту үшін қисықсызықты арна, арынды беткейі мықты бекітілген топырақты ағыс бағыттаушы бөгет (6) салу арқылы жасалады. Су әкелетін арнаның өлшемдері және дөңгелектену радиустары С.Т.Алтунин, М.С.Вызго және басқалардың (п.3.4.1. қараңыз) ұсыныстары бойынша белгіленеді.

Су қабылдаушы ғимараттың алдында (сурет 3.31) Г – үлгідегі қисықсызықты табалдырық (3) қояды. Ол көлденең айналымды күшейтеді және тасқын кезінде тосқындармен күресуді жақсартады.

Сурет 14.2. Ферган типіндегі суалғыш:

1-суалғыш ғимарат; 2-су тастаушы бөгет; 3-қисықсызықты табалдырық; 4-қолға алып жүретін шымылдырық; 5-бас канал; 6-ағыс бағыттаушы бөгет.

Сурет 14.3. Екі жағаға да су беретін Фергана типіндегі суалғыш:

1-су тастаушы бөгет; 2-тасқынды су тастау; 3-қисықсызықты табалдырық; 4-сол жаға каналының су қабылдағышы; 5-сол жағалық канал; 6-су қабылдайтын тесіктер; 7-дюкер; 8-оң жағалық канал; 9-ағыс бағыттаушы бөгеттер.

Табалдырықтың биіктігін 0.75-1.0 м тең қабылдайды. Су тастайтын бөгетті және соңына ретегіштер қойылған қисықсызықты Г - үлгідегі табалдырықты (3) бас каналдың басына қояды. Кейбір жағдайда бөлік құрамына апаттық суағар (2) кіреді.

Фергана типті суағарды суды бір жақты алу үшін қояды. Себебі, қисықсызықты су әкелетін арна арқылы жасалатын көлденең айналым иілген жағалаудағы түптік тосқындардан ағынды босатып, келесі (дөңес) жағалуда тосқынмен ағынды бөгейді.

Жасанды су әкелетін арнаны жағамен ағыс бағыттаушы бөгеттің (9) (сурет 3.32) көмегімен қабыстырады. Олар бұрыңғы жағалауларға 45⁰ бұрышпен қабысады.

Су тастайтын қалқанды бөгет

Су тастайтын қалқанды бөгетті су қабылдағыштың жанына ағынның маңдай алдында немесе ағын осіне шамалы бұрышпен орналастырады. Оның табалдырығы негізгі арнаның түбінің орташа белгісіне немесе 50%-дан жоғары су алғанда, 0.8-1.0 м дейін асырып орналастырады. Бөгеттің енін есептік өтімділікті ( қамтамасыздықтағы) өткізу жағдайына байланысты анықтайды.

Есептік формула ретінде кең табалдырықты суағар арқылы ағу формуласы қолданылады:

(14.15)

мұнда - қалқанды бөгеттің есептік өтімділігі, -ке тең ; - қатынасына тәуелді сумен бастырылу коэффициенті, 3.22 [16] кесте бойынша қабылданады.

Флюбет элементтерінің конструкциясы сурет 3.10, п.3.5.2 ұқсас қабылданады.

Автоматты (апаттық) су тастау

Тасқын өсе бастағанда су алу торабының құрамына практикалық кескіндегі су тастайтын бөгет түріндегі су қашыртқы (сурет 3.32) салу ұсынылады. Оны су алатын жағалауға қарсы бетке орналастырады. Ол су аз кезде есептік өтімділіктің бас каналға келіп түсуін қамтамасыз етеді. Өзендегі өтімділік және деңгей белгісі көтерілгенде бөгеттен су автоматты түрде асып түседі. Ұзындық бойынша үлесті өтімділіктерді теңестіру үшін бөгеттің еңістігін өзен еңістігінің 0.7-не тең етіп салады.

Бөгеттің ұзындығын есептік өтімділіктің бөліктерін өткізу жағдайына байланысты анықтайды:

(14.16)

мұнда - өзеннің есептік өтімділігі, қамтамасыздықтағы өтімділікке тең, м³/с; - бөгет арқылы жіберілетін өтімділік, - қамтамасыздықтағы өтімділікке тең деп қабылданады, м³/с.

Бөгеттің ұзындығын анықтау үшін формуланы қолдануға болады:

(14.17)

мұнда - суағардың жалындағы орташа арын, м; Н_ор=ZТІД-ZӘІД.

Бьефтердің, гидротехникалық флюбеттердің қабысуын, гидротехникалық сұқпаларды таңдау және есептерін п3.5.4; 3.5.5; 3.5.6 және 3.6.2 ұқсас орындайды.

Тосқын тұтқыш галереялы маңдай алды су алу

Профессор Н.Ф.Данелий жүйелеріндегі тосқын тұтқыш маңдай алды су алу (сурет 3.33) ГрузНИИГжәнеМ-де жасалып, көп шамадағы түптік және түпке жақын маңайдағы тосқындарды тасымалдайтын өзендерден бір жақты да, әрі екі жақты да су лауға арналған.

Сурет 14.4. Қарама – қарсы жағалауға су беруге арналған дюкердің есептік схемасы.

Сурет 14.5. Түптік торлы су алғыш:

1 – түтікшелі лай тастағыш; 2 –қалқан тесігі; 3 –бөгеттің су ағар бөлігі; 4 –бөлектеуіш қабырға; 5 –тормен жабылған су алатын галерея; 6 –тосқын тұтқыш ор; 7 –қисықсызықты түптік табалдырық; 8 – қыста су алуға арналған тор; 9 – қыста су алуға арналған шандорлар; 10 – аванкамералар; 11 – су алатын галереяның сұқпасы; 12 – суағар; 13 – басты реттегіштің сұқпасы; 14 – шаюшы галереясы.

Су алу торабында бөгейтін суағар немесе қалқанды бөгет салады (1). Бөгеттің су қабылдаушы тесігі (10) және шаюшы қондырғылар (5) бөлек қабырғалардан (15) жасалған қалтада (13) орналастырады.

Екі жақтап су алғанда бір жағалауға су ашық каналмен беріледі, екіншісіне бөгеттің денесіне немесе бөгеттің алдыңғы арынды жағына салынған дюкермен (16) беріледі.

Суды әкететін каналдың қалқан (8) алдында биіктігі 1 м қисықсызықты табалдырығы (9) болады. Ол аванкамераны шайғанда тосқындарды шаюшы тесіктерге (7) бағыттайды.

Мұндай су алудың жұмыс принципі келесідей. Бөгеттің тесігі жабық болғанда қалқан (5) алдында ағынның түптік қабатының кері қозғалысы пайда болады. Ол түптік ағынмен, өзеннен қалтаға түскен түптік тосқындармен кездесіп, шаю галереясының (12) кірер тесігі аймағында олардың қозғалуын түйіскен жерінде, келе жатқан тосқын жалының алдында шаю галереясының тесігіне бағытталған күшті бұрандалы қозғалыс пайда болады. Ол осы аймаққа өзен ағынымен түсетін тосқындарды үздіксіз әкетуге жағдай туғызады.

Ғимараттың негізгі өлшемдерін анықтау профессор Н.Ф.Данелийдің ұсыныстары бойынша жүргізіледі.

Су алғыш су тораптарының құрамы қатарындағы бөлек қабырғалардан жасалған қалталар (13) (сурет 3.33) – су қабылдағышты ілеспе тосқындардан (17) қорғайтын нағыз берік қорған. Бүйірлік су алғанда қалта ірілігі 0.5 мм ірі тосқындармен күресу үшін тиімді. Олар қалтада шөгіп, арнайы шаю тесіктері арқылы төменгі бьефке кезең сайын шайылып отырылады. Маңдай алды су алғанда қалта шаюшы галереямен бірге су қабылдағышты ірілігі 0.5-1.0 мм-ден жоғары түптік тосқындардан қорғауы мүмкін. Каналға судың үздіксіз келіп тұруын қамтамасыз ету үшін қалтаны секциялы орналастырады.

Қалтаның ені (В_кал) су қабылдағыштың тесіктерінің қосындысына байланысты анықтайды (В_оң) және (В_сол). Екі жақты су алғанда:

; (14.18)

мұнда - су әкелетін арнаның судың кемері бойынша орнықты ені, м, (3.8) тәуелділігі бойынша анықталады; және - тиісінше, қалта мен өзеннің есептік өтімділіктері. ; ; - өтімділіктің қайта бөліну коэффициенті.

Мұнан басқа қалтаның енін ; қатынасы бойынша өзенде тасқындық өтімдер өткен кезде тексереді.

Қалтадағы орташа жылдамдық:

,

Қалтадағы судың өтімін суалғыш пен шаюшы галереяның өтімдерінің жиынтығы ретінде анықтайды:

; (14.19)

мұнда Q_оң және Q_сол – оң және сол су қабылдағыштардың есептік өтімдері;

- тосқын тұтқыш галереяның жалпы өтімділігі, .

Қалтаның бөлек қабырғаларының ұзындығы мынаған тең:

;

мұнда - су қабылдағыштың маңдай алды ені, м; - бүйірлік су қабылдағыштағы ілеспе тосқындарды тұтатын белдеудің ені [3], мына формуламен анықталады:

; (14.20)

мұнда -су қабылдағышқа кірер жердегі су деңгейінің құламасы, м; - жылдамдық коэффициенті; - өтімділік сипаттамасы; -су қабылдағыш табалдырығының биіктігі; -су қабылдағыш табалдырығындағы судың тереңдігі; - жоғарғы бьефтегі арын.

Шамамен қалтаның ұзындығын былайша қабылдауға болады:

;

Қалтаны қалтаның соңында орналасқан сұқпа арқылы пайда болған шаю тесігі немесе тосқын тұтқыш галерея арқылы шаяды. Ағынның жылдамдығы шаю кезінде үлкен диаметрдегі түптік тосқындарды тасымалдауды қамтамасыз етуі тиіс.