Водобойное устройство водосброса плотины

Водобойное устройство водосброса плотины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии водного потока на водосбросах плотин. Цель изобретения - повышение эффективности гашения энергии сбросного потока и уменьшение кавитационных разрушений. В пролетах водосливной плотины 1 между бычками 2 перед водобойной плитой 5 установлены пирсы 3, выполненные с продольными сужающимися по направлению течения потока водопроводящими каналами 4, имеющими на выходе развилку. Пирсы 3 выполнены расширяющимися в плане по направлению течения потока высотой и суммарной максимальной шириной, составляющими от 0,3 до 0,6 ширины пролета. Эффективность гашения энергии потока обеспечивается за счет быстрой потери устойчивости транзитной струи с повышенной глубиной при выходе ее на водобойную плиту 5. За низовыми гранями пирсов 3 и бычков 2 транзитная струя начинает активно деформироваться, растекаясь в зоне свободного пространства. Интенсивному массообмену способствуют струи, стекающие с верхних граней пирсов 3, струи поступающие из водопроводящих каналов 4, а также обратные потоки-водовороты, возникающие равномерно по фронту в нижнем бьефе от транзитных струй. Предотвращение кавитационных разрушений достигается благодаря повышению гидродинамических давлений на обтекаемых гранях пирсов 3 и за счет создания водопроводящих каналов 4, обеспечивающих повышение давления в придонной зоне за пирсами 3 при соударении струй, выходящих из каналов 4, с транзитными струями. Повышение гидродинамического давления способствует устранению кавитационного факела, возникающего в нижней части боковых кромок пирсов 3 и разрушающего плиту 5. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1613533 A 1 (51)5 E 02 В 8 06, .)63НИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Б — Б

Фиг. z

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4422516/23-15 (22) 02.03.88 (46) 15.12.90. Бюл. ¹ 46 (71 ) Всесоюзный научно-исследовательскии институт гидротехники им. Б. Е. Веденеева (72) Н. И. Жаров (53) 627.83 (088.8) (56) Гидротехнические сооружения/Под ред. Н. П. Розанова. М.: Стройиздат, 1978, с. 261, рис. 19.10. (54) ВОДОБОЙНОЕ УСТРОИСТВО ВОДОСБРОСА ПЛОТИНЫ (57) Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии водного потока на водосбросах плотин. Цель изобретения — повышение эффективности гашения энергии сбросного потока и уменьшение кавитационных разрушений. В пролетах водосливной плотины l между бычками 2 перед водобойной плитой 5 установлены пирсы 3, выполненные с продольными сужающимися по направлению течения потока водопроводящими каналами 4, имеющими на выходе развилку. Пирсы 3 выполнены расширяющимися в плане по направлению течения потока высотой и суммарной максимальной шириной, состав2 ляющими от 03 до 06 ширины прочета.

Эффективность гашения энергии потока обеспечивается за счет быстрой потери устойчивости транзитной струи с повышенной глубиной при выходе ее на водобойную плиту 5. За низовыми гранями пирсов 3 и бычков 2 транзитная струя начинает активно деформироваться, растекаясь в зоне свободного пространства. Интенсивному массообмену способствуют струи, стека ющие с верхних граней пирсов 3, струи поступающие из водопроводящих каналов 4, а также обратные потоки-водовороты, возникаю цие равномерно по фронту в нижнеч бьефе от транзитных струй. Предотвращение кавитационных разрушений достигается благодаря повышению гидродинамических давлений на обтекаемых гранях пирсов 3 и за счет создания водопроводящих каналов 4, обеспечивающих повышение давления в придонHoN зоне за пирсами 3 при соударении струй, выходящих из каналов 4, с транзитными струями. Повышение гидродинамического давления способствует устранению кавитационного факела, возникающего в нижней части боковых кромок пирсов 3 и разрушающего плиту 5. 2 ил.

1613533

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энер> ии водного потока на водосбросах плотин.

Цель изобретения — повышение эффективности гашения энергии сбросного потока и уменьшение кавитационных разрушений.

Ня фиг. 1 показан водосброс, вертикальный продольны"; на фиг. 2 план одного пролета водосброса.

Водобойное устройство включает водосливную плотину 1, разделенную на пролеты бычками 2, между которыми установлены пирсы 3, выполненные с продольными сужающимися по направлению течения потока водопроводящими каналами 4, имеющими на выходе на водобойную плиту 5 развилку на два рукава, направленные под углом к пролольной осн пролета. При этом пирсы 3 выполнены в плане расширяющимися по направлению течения потока и с размерами. которые уловлетворяют условиям:

О.ЗЬа(а»(0,6Ь;

О,ЗЬага0,6Ь, (1) (2) где а — ширина пирса 3 в свету;

t) — ширина водосливного пролета в свету (расстояние между бычками 2);

c — — высота пирса 3 в светч; и -- количество пирсов 3, установленных в одном водосливном пролете.

Водобойно< устройство работает сле lv><)щим образом

При сбросе воды через плотину 1 поток проходит и волосливном пролете межлх бычь»мн 2 н в низовой их ча< ти соул >ряет» с пиреями 3

Выполнение условий (1) и (2) позволяет с помощью пирсов 3 существенно стеснить русло потока в створе бычков 2. Благодаря этомч перед пирсами 3 в волосливном пролете создается подпор волы, образующий искуственный промежуточный низконапорный бьеф, расположенный между верхним и нижним бьефами. Данный промежуточный бьеф предназначен для выполнения функций водобойного колодца, применяемого обычно зя ».1<)ò» »<) É. н ), ><;<.>>> í HÎ!<> «ВОЛ<)6<)Й н<) м колодце >. созданном в низовой части плотины

1 перел волобойной плитой 5, осу>цествляется первый этап га>пения кинетической энергии сбросного потока за счет соуларения и перемешивания масс волы перед пирсами 3, я также снижения средней скорости потока в промежуточном бьефе, в связи с существенным увеличением глубины воды по сравнению с глубиной свободной струи.

В случаях, когда условия (1) и (2) не удовлетворяются, имеют место следующие явления.

При уменьшении соотношений между размерами пирсов 3 и шириной водослив><ого пролета ниже значения 0,3Ь не обеспечивается создание промежуточного бьефа достаточной глубины и эффективное гашение энергии на первом этапе. В этом случае поток обтекает пирсы 3 с незначительным повышением свободной поверхности, подобно тому, как обтекаются мелкие приводные преграды без активного массообмена и заметного снижения средней скорости.

В случаях, когда указанные соотношения (1) и (2) будут превышать значение

0,6Ь, глубина в промежуточном бьефе будет

10 неоправданно возрастать и стремиться к глубине верхнего бьефа, что нецелесообразно.

Второй этап гашения кинетической энергии сбросного потока осуществляется на 5 водобойной плите 5. Вода из промежуточного бьефа с частично погашенной кинетической энергией выходит на водобойную плиту 5 рассредоточенным потоком. 0сновная масса воды при этом проходит в виде транзитной струи междч боковыми

2Р стенками пирсов 3 н бычков 2. Остальная часть сбросного расхода проходит над верхней гранью пирсов 3 и по их водопроводящим каналам 4

При наличии промежуточного бьефа транзитная струя, проходящая между пирсами 3, формируется с -гакнм живым сечением, у которого высота (глубина) существенно превышает ширину. Выход этой струи на водобойну>o плиту 5 сопровождается быстрой потерей v<. To»4>f> c < ти, что в<лзы вается

30 внезапным ее боковь м расширением, а также торможением нижних слоев, создаваемым донными струями, направленными под углом к продольной оси транзитной струи и выходящими из волопроводя>цих каналов 4.

Внезапное расширение и активное боковое

35 растекание транзитной струи приводит к возникновению поперечной составляю>цей скорости, взаимному соударению соседних растекаю>цихся струй, снижению продольной скорости и эффективном; гя ш<.нию обшей кинетической энергии готока.

4Р

Повышение эффективности гашения энергии потока на волосбойной плите 5 достигяетея и соуларением масс воды, переливак)шихся через верхнюю грань пирсов 3, с растекающимися в плане транзитными струя45 ми

Совокупность мероприятий, направленных на интенсивный массообмен жидкости и потерю их продольной скорости ня первом и втором указанных этапах гашения энергии, обеспечивает в данном устройстgp ве степень гашения кинетической энергии порядка 50 — 60О при сокращении длины водобойной плиты 5, располагаемой на одной отметке с низовой частью водосливной плотины 1, т. е. без ее заглубления по отношению к плотине 1.

55 Предотвращение кавитационных разрчшений в данном водобойном устройстве достигается благодаря повышению гидродннамических давлений в опасных зонах, где

1613533

Формцла изобретения

Г. >«тавитеди Л Кононов

Техред Л Кравч> к Корректор (. Шевм н

Тиран< 53! 1 одни«н<>е

Редактор М Ьн ндура

Заки < ЗH<>

В!! !!1!1! ! Г< «1д<>р«гв< нн<н о комитета оо и ><изр«тениви и и> кр« тиич ири К I!Т Г (Д.

I I,ËÎ 15, Мо< ив,>, ХК -35, Ра1 ги«л;>я нг>5 . д 4 5! Iроиавод«> и< нно и <.<атель«лии лома>инат «!1атент», г Ужгород, I.д Гагарин;<, I>>l

5 может иметь место возникновение кавитации

Такими зонами являются: на пирсах 3 — их обтекаемые поверхности, а на водобойной плите 5 — зоны, примыкающие к пирсам 3, за вертикальными кромками которых могут возникать кавитационные вихри с вертикальной осью вращения.

Повышение гидродинамических давлений на обтекаемых гранях пирсов 3 обеспечи вается соответствующим их очертанием, при котором площадь поперечного сечения пирса 3 возрастает вниз по течению, а площадь живого сечения потока уме>!ьшается. Это позволяет формировать конфузорные потоки с высокими гидродинамическими давлениями в различных точках обтекаемой поверхности сооружения и устранять кавитацию.

Повышение гидродинамических давлений на водобойной плите 5 за низовыми вертикальными кромками пирсов 3 достигается благодаря применению водопроводящих каналов 4, обеспечивающих соударение потоков на поверхности плиты 5. Это позволяет повысить давление в прилегающей области

6 и снизить придонные скорости транзитной струи, что снижает опасность возникновения кавитации

Водобойное устройство водосброса плотины, содержащее поперечный ряд гасителей энергии водного потока, установленных между бычками пролетов водосброса в его концевой части перед водобойной плитой, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективнос-,и гашения энергии сброс> .îão потока и уменьшения ка вита ционных разрушений, гасители энергии потока выполнены в виде расширяющихся в плане по направлению течения потока пирсов, имеющих высоту и суммарную максимальную ширину, составляющие от 0,3 до 0,6 ширины пролета водосброса, при этом в теле каждого пирса выполнен продольный сужающийся по на правлению течения потока водопроводящий канал с развилкой на выходе.