книги из ГПНТБ / Механизация и автоматизация оросительных систем и технология орошения сельскохозяйственных культур сборник научных статей гидромелиоративного факультета

расчета, проверке теоретических предпосылок, уточнения конструктивных разработок и др.

Ниже приводятся результаты исследований компоновки автоматизированного водозаборного сооружения с двухсту­ пенчатой схемой борьбы с наносами и циркуляционным поро­ гом в камере водоприемника.

Конструкция, схема работы и теоретическое обоснование параметров водозабора

Водозаборное сооружение с двухступенчатой схемой борьбы с наносами (рис. 1) содержит зарегулированное подводя­ щее русЛО 1, входной криволинейный порог 2, водоприемную камеру с встроенным в ней циркуляционным порогом 4, про­ мывную галерею 5, устроенную в теле раздельного бычка 6( и Перекрываемую щитом 7 с ручным или автоматическим уп­ равлением.

Камера водоприемника ограничена со стороны нижнего бьефа сбросным водосливом 8, а водоприемные отверстия от­ вода перекрываются щитами 9. На противоположной стороне водоприемной камеры устраивается катастрофический водо­ слив 10, примыкающий к раздельному бычку 11, в котором устраивается задатчик уровня 12, сообщающийся посредством трубопровода 13 с камерой 14 поплавкового привода 15, сдвоенного сегментного затвора-автомата 16,* перекрываю­ щего отверстие центрального сброса 17.

Нижняя часть раздельных бычков 6 и 11 выполнена с раз­ грузочными окнами 18, в конце которых устраиваются водо­

бойные стенки 19.

Для предупреждения блуждания потока, проходящего через сооружение, в нижнем бьефе устраивается отводящее

русло 20.

Работа данного сооружения сводится к обеспечению безнаносного, стабильного забора воды в отводы путем поддер­ жания сдвоенным сегментным затвором-автоматом 16 по­ стоянного, заданного уровня воды в верхнем бьефе и напора над криволинейным порогом 2 со сбросом ее излишков через отверстие центрального пролета 17 и катастрофические во­

досливы 10 и 8.

* Авторское свидетельство № 376521, выданное на имя Я. В. Бочка­

рева и Б. И. Мельникова.

40

Борьба с наносами йа сооружении осуществляется по двухступенчатой схеме перед водоприемником и в его камере. На первой ступени борьба с наносами перед водоприемником осуществляется в криволинейном подводящем русле 1 и кри­ волинейным, выпуклым в верхний бьеф, входным порогом 2.

Возникающие при этом циркуляционные течения в под­ водящем русле способствуют перераспределению эпюры ско­ ростей и наносов по поперечному сечению потока с отбросом основной массы наносов к отверстию речного пролета в про­ тивоположную сторону ot водоприемника.

На второй ступени для борьбы с донными наносами, по­ павшими в водоприемник, используется винтообразное посту­ пательное движение жидкости, образующееся при переливе воды через входной порог 2 и взаимодействии с водонаиосоотбойной стенкой — циркуляционным порогом.

Последнее захватывает наносы и транспортирует их к промывному отверстию галереи 5.

Поисковыми исследованиями (опущенными по соображе­ ниям объема) было установлено, что на качество работы во­ доприемника существенным образом влияют: величина «В»—

ного порога, форма входа в промывное отверстие, величина подтопления входного порога со стороны нижнего бьефа, а также коэффициент водозабора.

Ширину «В» можно определить по формуле траектории,

Здесь:-Н0 — напор с учетом скорости подхода над криволи­ нейным входным порогом;

тк„— коэффициент расхода криволинейного водослива; Р — высота входного порога со стороны нижнего

бьефа;

Используя рекомендации И. К. Рудакова (7), высоту вход­ ного порога примем Р = 0,65НГ,.

Здесь: Н,, -- расчетный напор в верхнем бьефе

42

Фракционный состав наносов н их содержание по весу для расходов реки соответствующей обеспеченности был подобран

опытным данным из условия минимального захвата наносов в отводы;

б) изучение пропускной способности, характера свободной поверхности, распределения скоростей и удельных расходов

по длине гребня криволинейного водослива переменой вы­ соты;

в) установление влияния уклона дна камеры водоприем­ ника и перепада «Z» на транспортирующую способность цир­ куляционного винта;

г) определение оптимальных параметров формы циркуля­ ционного порога в камере водприемника и формы входа в отверстие промывной галереи;

д) проверка модели сооружения и его элементов при нор­ мальном и повышенном наносном режимах в реке и различ­ ных коэффициентах водозабора.

Опыты были проведены при постоянном и переменном уровнях в верхнем бьефе, ширине В = 6,0; 9,0; 12,5 см, укло­ нах дна камеры водоприемника iK=0; 0,05; 0,0714; 0,10 и 0,2, трех формах циркуляционного порога и трех формах входа в отверстие промывной галереи при изменении подтопления входного порога со стороны нижнего бьефа-перепада «Z» от

2 до 12 см.

Уровни’свободной поверхности воды в верхнем бьефе и камере водоприемника измерялись мерными иглами, скорос­ ти—микровертушкой (конструкция прибора разработана в Новочеркасском гидромелиоративном институте), расходы—

на отводящем канале и в отводящем русле.

Качество работы водоприемника оценивалось при этом следующими характеристиками: отношением веса попавших наносов в отводящий капал к весу наносов, поступивших в

водоприемник ^ % , отношением среднего диаметра нано-

сов в отводе к среднему диаметру наносов в русле реки

47

СР,К %, отношением мутности в отводящем канале и речном

U ср.р

Исследование криволинейных в плане порогов переменной высоты

В связи с отсутствием рекомендаций по определению коэф­ фициента расхода и расчетного напора над гребнем криволи­ нейного порога, выполненного с уклоном в сторону нижнего бьефа, что не позволяет правильно назначить параметры эле­ ментов водоприемной камеры, автором проведены исследова­ ния водосливов криволинейных в плане, выпуклых в верхний бьеф и была изучена пропуская способность, форма свобод­ ной поверхности, распределение удельных расходов и скорос­ тей на его гребне.

Как видно из рис. 2 форма свободной поверхности имеет вид кривой подпора в начале водослива, а затем переходит в кривую спада, близкую к прямой линии, что объясняется потерей энергии на входе криволинейного водослива, как это имеет место на боковых водосливах /2/.

На основании обработки. кривых свободной поверхности на гребне криволинейных порогов переменной высоты получе­ но выражение для определения средней глубины, которую можно принять за расчетный напор, в виде:

48

где: H cp— глубина воды на водосливе в точке перехода кри­ вой подпора в кривую спада;

Н2 — глубина воды в конце водослива; Ln — длина переливного фронта;

in — уклон гребня криволинейного водослива.

При этом высота порога в точке с глубиной Нс„ опреде­ ляется по следующей формуле:

следующая обработка экспериментальных данных на ЭВМ «Проминь-2» позволила получить математическое выражение для определения коэффициента расхода в виде:

н„

Формула (16) применима в интервале 01 < -р-^'-^ОДб.

* СР

Исследование влияния ширины «В» на качество работы водоприемника

Для проверки правильности теоретического обоснования параметров водоприемника и возможности использования по­ лученных зависимостей для расчета сооружения, нами были проведены исследования влияния ширины «В» на захват на­ носов водоприемником. Порядок проведения опытов был сле­ дующий.

На модель подводящего русла пускались расходы и соот­ ветствующая им смесь наносов (фракционный состав нано­ сов и их содержание по весу приведены в таблице 2). Затем поступившие наносы в отвод и уловленные в отстойнике, а

A

z

0.50

8

6

4

2

0 ,4 0

$

6

4

о

0 , 3 0 <

ИС. 3