 |
Проектирование и расчет паводковых водосбросов (быстроток,башенный водосброс,сифонный)
|
|
|
|
Поверхностные водосбросы
Относят:водосливы, быстротоки, перепады, траншейные, шахтные, вихревые, регуляторы.
Все эти сооружения могут пропускать в НБ лед,шугу,плав.мусор. Основные конструктивные элементы поверхностных водосбросов является водослив,от типа которого зависит пропускная способность.
Водослив практического профиля
Водослив с широким порогом
Применяется на низконапорных гидроузлах при небольшой разнице между уровнями ВБ и НБ. В основном на быстротоках, перепадах, шахтных, вихревых и на регуляторах.
Водослив с тонкой стенкой
Применяется на низких плотинах и перепадах
Водослив распластанного профиля (полигональный)
На низконапорных гидроузлах
Q=σп*ε*m*b*√2g*H03/2, m=m0*kc*ka*kn
kc –коэф,учитывающий угол наклона грани
ka-учитывающий высоту водослива
kn-коэф,учитывающий влияние лазов в быках
σп-подтопление
ε-коэф бокового сжатия
в-ширина пролета в свету
Q, который может пропускать поверхностный водосброс, зависит от размера водослив.отвертстия-напор и ширины отверстия,также зависит от вида водослива и формы его оголовка.в меньшей степени зависит от высоты водослива, формы быков,верховых сопряг.устоев,кот.определяют боковое сжатие потока на водосливе. Размер δ отсчитывается от начала криволин участка водослива да начала водосливной поверхности. δmin=0.4*H,при этом на гребне отсутствует горизонт участок,кот в основном устраив для отпирания затвора, при δ>0,3Н, появля-ся горизонь участок и с увеличением кот коэф расхода mуменьшается.
проектирование и расчет паводковых водосбросов (быстроток,башенный водосброс,сифонный)
1.строим земл плотину в плане
2. намечаем ось трассы водосброса. Ось водосброса д/б прямолин и под меньшим углом входить в реку(30град). Водосброс должен нах-ся на коренных грунтах,т.к. грунт дает плот дают осадку и в результате чего могут появится трещины в теле плотины,что приводит к аварии.
|
|
|
3.строим профиль трассы водосброса.состоят из 4 частей:пожводящий канал,сам водослив,промежут канал,сам водослив,промежут канал, быстроток с концевой частью.
1.русло реки 2.грунт плотина 3.концевая часть быстротока
4.быстроток с уклоном
5.промежут канал 6.водослив
7.подводящий канал
Подходная часть к водосливу, где Vтеч увеличивется необходимость производить крепление дна и откосов канала. Головная часть водосброса представляет собой бет или жб водосливной плотины с H=2-5м, выполняют с затворами. При большой расчетной ширине плотина и крутом береговом склоне целесообразно выполнять гол часть водосброса в виде траншейного водосброса,кот располагается вдоль уреза воды в вод-ще. Также водослив транш водосброса м/б с затворами или без них. Особенностью транш водосброса явл-ся переменный расход воды вдоль ширины траншеи.
Быстроток-канал с уклоном больше критического. Уклон м/б 0,05 до 0,025, а если в основании скальный грунт,то уклон мб 1:1. Констр быстротока бет или жб, в виде лотка, м/б с переменным сечением по ширине в. В осн сеч быстротока в виде подпорных стенок, а днище на нескальных грунт.уплотн бет плитами толщиной 0,2м. по дине лотка стенки и днище разрез температ осад швами ч/з 15-25м.
При проектировании быстротоки необх учитывать влияние на его работу аэрацию потока и волнообразование искл путем приданию поперечного сечения быстротока определ формы,искусств шероховатости.сопрягается быстроток с водобойным колодцем или стенкой. заменить быстроток можно много ступенчатыми перепадами.
Башенные водосбросы.строятся как в берегах, так и в теле плотины, состоящей из круглой или п/у башни и гориз.отводящей трубы круглого или п/у поперечного сечения.
|
|
|
1.позы для щитов 2.мет.решетка 3.служеб.мостик 4.башня 5.отвод труба 6.отвод.канал 7.водоб.стенка 8.бет.основания 9.донные отверстия
Вертик башня м.б. бет и жб. Отвод трубы устраивают из жб труб,уложен на бет основание. Верх башни д/б на уровне НПУ. При повыш горизонта воды перелив ч/з стенки башни и отвод по отвод трубам в НБ. В конце устраив водобойный колодец или стенка,за кот расположен отводящий канал. Вверху по периметру башни установлены метал.решетки,возвыш над максим горизонтом воды для предотвращения попадания плавающих предметов в башню. Для выпуска воды из вод-ща в нижней части башни делают отверстие,который в обычных условиях перекрывающих щитами.. в ВБ имеется 2 паза(1-для ремонтных щитов, 2-для рабочих). Кол-во горизонт отводящих труб зависит от пропуска расхода и м/б от 1до нескольких.
При круглом поп.сеч. d=Q/m*√2g*H3/2
Площадь поп сеч отводящей трубы: ω=Q/μ*√2gz
Μ=1/√(1+ζвх+λ*(l/4R)), D=4R. z-напор в трубе
Напор в трубе при подтопленном выходном отверстии трубы равно разности отметки верха башни и горизонта воды в нб, при неподтопленном –разности отметки верха башни и оси отвод.трубы.
Сифонный водосброс.
1.козырек 2.возд.отверстие 3.гребень сифона 4.водобойный колодец
Обычно сифоны устраивают жб п/у сечения,реже метал круглого сеч,кт имеют вид изогнутой трубы. Гребень сифона расположен на отметке нормального подпорного горизонта воды. Верхняя входная кромка сифона-козырек,опущен ниже горизонта воды на 0,7-1м. в козырьке сифона на уровне гребня делают возд.отверстия. площадь отверстий,по отношению к площади поперечного сечения сифона. отверстия перекрывают решеткой. Когда горизонт воды подним. выше гребня сифона вода начинает проходить по сифону и заполняет водобойный колодец в конце сифона. Благодаря этому в нижнюю часть сифона наружный воздух не попадает. В ВБ при повышении горизонта воды закрываются возд отверстия и сифон начинает работать. При повышении на 0,1 или 0,2 метра-сифон работает полным сечением. Если горизонт воды в ВБ понижается так,что возд отверстия находятся выше горизонта воды,работа сифона прекращается,т.е.происходит разрядка сифона.===сифонный водосброс отсносится к водосбросам автоматического действия в основном ставят несколько сифонов, у кт отметки гребней отмечается одна от другой на 5-10см. поэтому сифоны включают в работу последовательно.
|
|
|
Гидравлические расчеты
1. При заданном расходе выбир тип сифона,опред попер размерв трубы,сифона,скорость и вакуум в сифоне.
2. 2.при принятом типе сифона кол-во труб(в батарее) и попер размеров труб опреде расхода,скорость и вакуум
1. Q=μ*ω√2gH0, H0-разность горизонтов воды перед входом и выходом из сифона
2. V=√(2gH/(1+Σζ)) Σζ-сумма мест коэф сопротивления и на трения по длине сифонной трубы
μ-при выпуске воды под уровень, μ=1/(√(Km2+Σζ Km2))
μ-при выпуске воды в атмосферу, μ=1/(√(1+Σζ Kn2))
Km=ω/ωk-отнош площади выходного сечения к площади живого сечения НБ
Km=ω/ωn-отнош площади выходного сечения к площади рассматриваемого сечения НБ
3. После вычисления Q и V, опред-ся ваккум в сифоне,кот допускается <=8,5м вод ст. V=Pa/γ-P/γ=y+(V2/2g)(1+ Σζ)-H
Pa-атмосф давление, Р-давление в рассм сечении. g-расст от плоскост сравнения,до центра рассм-го сечения
Если вакуум(рассчит) получ-ся больше допустимого,то для его уменьшения необходимо уменьшить местные потери в зоне вакуума, за счет потерь(увеличения) на выходе. Для уменьшения местных потерь можно уменьшить скорость и придать более плавные очертания поворотам сифона. Потери напора на участке от рассм-го сечения до выходного. Кроме рассмотр конструкции водосбросов имеются трубчато-ковшовые водосбросы.
|
|
|
