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

также удаленные из водоприемной камеры через промывное отверстие, просушивались, взвешивались и просеивались че­ рез специальный набор сит.

Опытные данные обрабатывались на электронно­ счетной машине «Проминь-2», по ним построены графики

соответствующие напору Нср над гребнем криволинейного водослива.

Таким образом экспериментальные исследования под­ тверждают теоретическое обоснование параметров водоприем­ ника, а полученные при этом формулы (1—12) можно исполь­ зовать при проведении расчета сооружения.

Исследования уклона дна камеры водоприемника вы­ полнены при расходах от 3,6л/сек до 11,5 л/сек при iK= 0; 0,05; 0,0714; 0,1 и 0,2. Анализ опытных данных показал, что с увеличением уклона увеличивается транспортирующая спо­ собность потока в камере и усиливается их движение к от­ верстию промывника. При этом насыщенность промывного расхода изменяется от 8-г 10 г/л при iK=0 до .804-100 г/л при

!к = 0,2.

Исследования качества забираемой воды в отводы пока­ зали, что минимальное поступление наносов в отводе наблю­ дается при уклонах дна камеры от iK= 0,054-0,10 и перепаде «Z» (разность уровней в верхнм бьефе и в камере водоприем­ ника), изменяющимся от 2 до 5 см. Последнее необходимо учитывать при назначении уклона дна камеры и отметки ка­ тастрофического водослива.

Исследование формы входа промывника

Наличие устойчивого винтового движения в камере водо­ приемника, образующегося при переливе воды через входной порог и соударении подающей струи о водонаносоотбойную

ширины камеры водоприемника Нср

52

стенку и обладающего повышенной транспортирующей спо­ собностью, способствует активному движению наносов к ототверстию промывника.

Поэтому на захват наносов промывником оказывает влия­ ние форма входа промывного отверстия.

Для отыскания наиболее оптимальной конструкции было исследовано три формы входа в промывную галерею рис. 5:

Рис. 5. Исследованные формы входа в промывную галерею.

а) с донным отверстием в теле раздельного бычка; б) с плавными очертаниями формы входа; в) конусообразное отверстие.

Из условия обеспечения наилучшего промыва наносов че­ рез сбросное отверстие форма входа, изображенная на рис. 5в является предпочтительной, так как траектории движения частиц, наносов вдоль камеры не претерпевают изменения, а экранирование от затвора, перекрывающего промывное от­ верстие. притормаживает их движение непосредственно у щи­ та и способствует их выпадению перед отверстием с после­ дующим захватом и смывом их в нижний бьеф.

Исследование водозабора при пропуске расхода Qi,»„ = 30,8 л/сек. сводилось к оценке качества забираемой воды в отводы, работы средств автоматизации, характера движения воды в верхнем и нижнем бьефах.

При пропуске по руслу модели расхода Qio»„ =30,8 л'сек сдвоенным сегментным затвором-автоматом поддерживался постоянный уровень воды в верхнем бьефе, превышающий расчетный на 7,8% с глубиной воды перед затвором Н вб = 18,0 см. Расход отвода задавался от 2.0 до 10,5 л сек и авто­ матически поддерживался постоянно, остальная часть сбра­ сывалась в нижний бьеф через отверстие речного пролета, перекрываемое сдвоенным сегментным затвором-автоматом

53

16 и катастрофические водосливы 8 и 10 (рис. 1). При нали­ чии сбросных расходов через отверстие речного пролета кри­ волинейный порог 2, взаимодействуя с набегающим потоком, усиливает поперечную циркуляцию в подводящем зарегули­ рованном русле, в результате чего наносы отбрысываются от криволинейного порога, образуя зону свободную от наносов перед камерой водоприемника, как это описано в /7/ и под­ тверждено данными наших экспериментов рис. 6.

При полностью открытом промывном отвёрстии и речном пролете количество поступивших наносов в отвод составляло менее 2%, диаметр которых был менее 1 мм, т. е. практичес­ ки не моделируемых фракций.

При сбросе воды через катастрофические водосливы 8 и 10 наблюдалось гашение энергии падающего потока о водо­ бойную часть сооружения, которая выполнена трапецеидаль­ ного сечения. Потоки воды, скатываясь по откосам, и выходя через разгрузочные отверстия в нижней части бычков соуда­ ряются с основной массой воды, проходящей через отверстие центрального сброса. При этом происходит гашение энергии посредством бокового соударения струй. В результате этого

54

за сооружением сбойных течений не наблюдалось, так как энергия потоков воды, сбрасываемой через катастрофические водосливы гасится в пределах сооружения.

Проведенные исследования водозаборного сооружения с двухступенчатой схемой борьбы с наносами (с циркуляцион­ ным порогом в камере водоприемника) подтвердили теоре­ тические зависимости и позволили разработать методику его расчета, которая является предметом самостоятельной рабо­ ты и изложена в этом же сборнике /6/.

Как показали исследования, предлагаемая конструкция водозаборного сооружения обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими конструкциями водозаборов и позволяет осуществлять:

а) борьбу с наносами перед водоприемником путем их ак­ кумуляции в верхнем бьефе (при этом осуществляется 100% водоотбор);

б) эффективную борьбу с наносами в самом водоприем­

нике; в) промыв отложившейся призмы наносов в верхнем бье­

фе при наличии сбросных расходов через речной пролет; г) подачу постоянного, заданного расхода в отводящие кана­

лы путем поддержания постоянного уровня в верхнем бьефе с одновременным сбросом излишков воды по всему фронту,'

сооружения; д) эффективное гашение энергии в нижнем бьефе посред­

ством вертикального и бокового соударения падающих струй. Вышеизложенное позволяет рекомендовать конструкции водозаборных сооружений с циркуляционным порогом в ка­ мере водоприемника для внедрения и производственной про­ верки на участках рек горно-предгорной зоны с расчетным

расходом до 100 м3/сек и уклонами реки до 0,03.

Заметим при этом, что винтообразное, поступательное дви­ жение жидкости, образующееся при переливе воды через входной порог и взаимодействии с водонаносоотбойной стен­ кой сохраняет свои высокие наносозахватные и промывные качества при выполнении входного порога и водонаносоотбой­ ной стенки переменной по высоте и прямолинейной в плане.

Такая конструкция промывного устройства, включающего входной порог (донный) и водонаносоотбойную стейку, внед­ рена на головном сооружении канала «Калмак» в Тюпском районе Кирг. ССР и в течение оросительного сезона в 1974 г. прошла производственные испытания и показала высокие на­ носозахватные и промывные качества,

55

Л И Т Е Р А Т У Р А

5.И. И. Л е в и. «Моделирование гидравлических явлений». Изд-во «Энер­ гия», 1967.

7.И. К. Р у д а к о в . «Исследования и расчет новых конструкций автома­ тизированных горных водозаборов и водозаборов-переходов». Кирг.

ИНТИ, Информационный листок № 44 (477), 1968 г.

8.В. Ф. Т а л м а з а, А, Н. К р о ш к и н . «Гидроморфометрические харак­ теристики горных рек». Изд-во «Кыргызстан», Фрунзе, 1968 г.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ СХЕМОЙ БОРЬБЫ С НАНОСАМИ1

Аспирант Б. И. МЕЛЬНИКОВ

Одним из основных вопросов в деле совершенствования конструкций оросительных систем является улучшение режи­ ма работы существующих водозаборных сооружений путем их реконструкции и поиск новых решений, в частности, разра­ ботка новых компоновок водозаборных сооружений и средств автоматизации, которые должны удовлетворять не только об­ щим условиям и требованиям, предъявляемым к ним, но и учитывать особенности режима источника орошения, компо­ новки узла и отдельных его элементов.

С этой целью автором совместно с д. т. н.. профессором Я. В. Бочкаревым разработана компоновка водозаборного сооружения с двухступенчатой схемой борьбы с наносами,

1 Работа выполнена под научным руководством д.т.н., профессора Я. В. Бочкарева.

56

осуществляемой перед сооружением и в самом водоприемни­ ке с использованием гидравлической структуры потока в подводящем русле и в камере водоприемника.

Для внедрения водозаборного сооружения на источниках орошения горно-предгорной зоны нами проведены всесторон­ ние его исследования и разработана методика расчета, яв­ ляющаяся предметом рассмотрения данной раобты2.

Гидравлический расчет водозаборного сооружения с двух­ ступенчатой схемой борьбы с наносами заключается в опре­ делении геометрических параметров работающих элементов, при которых обеспечивается нормальная работа водозаборно­ го сооружения.

Для гидравлического расчета водозабора необходимо иметь следующие исходные данные:

1)максимальный QMaKC и расчетный Qp расходы воды в

реке;

2)расчетный расход отводящего канала Q0TB ;

3)средневзвешенный уклон дна реки icp;

4)геометрические параметры поперечного сечения подво­ дящего и отводящего зарегулированного русла и их строи­ тельную высоту;

из технического задания на проектирование и расчеты зарегу­ лированных подводящего и отводящего русел, определяются параметры водозаборного сооружения, предварительно за­

2 Компоновка, схема работы и исследования водозаборного сооруже­ ния с двухступенчатой схемой борьбы с наносами описана в статье Б. И, Мельникова и помещена в этом же сборнике.

57

Рис. Т Схема к расчету водозаборного сооружения с двухступенчатой борьбой с наносами с циркуляционным порогом в камере водоприемника.

2. Расход воды, проходящий через отверстие централь­ ного сброса принимается равным:

3. Определяется пропускная способность сдвоенного сег­ ментного затвора [4] при принятых параметрах отверстия и расчетном напоре Нр при известном открытии нижнего зат­ вора — а и величине переливающего слоя воды Hi черев верх полотнища сегментного затвора по формуле:

58

Здесь: bj и Ьг — соответственно ширина полотнища нижнего и верхнего затворов.

При конструктивных особенностях перекрываемого проле-

Здесь: К = 0,5 для водослива с острым ребром; © _угол между осью сооружения и водосливом.

59

Уравнения (7—9) решаются методом последовательных приближений.

6. Длина криволинейного входного порога определяется

7. Ширина «В» — расстояние между входным криволиней­ ным порогом и циркуляционным порогом в камере водоприем­ ника может определяться по формуле траектории падающей

Здесь: Нср— напор над криволинейным водосливом с учетом в средней его части.

Hcp= H 2-0,475Ln in

Н2—глубина воды в конце водослива; Ln—длина переливного фронта водослива; in—уклон порога.

Рср— высота криволинейного порога со стороны воводоприемной камеры в средней его части.

Р«р = P2+ 0,475Ln in

Р2— высота порога в конце водослива, ш — коэффициент расхода криволинейного порога.

Для осредненных. значений параметров входного криволи­

60