 |
2.5 Водоприемные ковши. Типы и условия применения.
|
|
|
|
2. 5 Водоприемные ковши. Типы и условия применения.
Гидравлические расчеты
Ковшевые водозаборы устраивают при заборе большого количества воды на шугоносных реках или на реках с высокой мутностью. Помимо борьбы с шугой водоприемные ковши используют для улучшения подвода воды из русла. С этой целью дно ковша углубляют на 1 – 1, 5 метра ниже дна реки, что позволяет в некоторых случаях отказаться от водоподъемной плотины.
Любая конструкция ковша создает благоприятные условия для покрытия льдом его поверхности пере ледоставом. При этом всплывает шуга и примерзает ко льду. Одновременно ковш служит отстойником для крупных наносов.
Расчет водозаборных ковшей заключается в определении глубины, ширины и длины. Основой расчета является режим деления потока, когда в русле выделяется транзитная часть.
Критерием режима работы ковшей является показатель М=Vk/Vp, где Vk – средняя скорость воды в ковше; Vp – средняя скорость воды в реке.
Режим деления потока для ковшей, врезаемых в берег с углом отвода β =1350имеет место при М не менее 0, 132. При β =150…300 М=0, 125…0, 242.
Необходимую глубину ковша определяют по формуле
Нк= Нок+1, 33х0, 9hл+0, 2+ hпор,
где Нок - высота входных окон водозабора в конце ковша, м;
1, 33 – коэффициент, учитывающий намерзание шуги;
hл – толщина льда в реке;
0, 2 – заглубление верхней кромки окон под лед;
hпор – высота порога водоприемных отверстий, принимается равной
0, 4…1, 0м в зависимости от предполагаемого слоя отложений
наносов.
Расчетная отметка дна ковша Zдк=Zи – Нк,
где Zи - отметка минимального расчетного уровня воды в источнике 
|
|
|
(обычно зимой).
Средняя ширина ковша
где Qk – расчетный расход в ковше;
Vk – средняя расчетная скорость воды в ковше.
Рекомендуемая скорость воды в ковше определяется по формуле
где е – основание натуральных логарифмов.
Значения параметра S приведено в таблице 2. 3
Таблица 2. 3 Рекомендуемая скорость воды в ковше
| Скорость потока в реке, Vp, м/с | Значения параметра S | Рекомендуемая скорость потока в ковше, Vk, м/с |
| 0, 6 | 1, 2 | 0, 146 |
| 0, 8 | 1, 6 | 0, 115 |
| 1, 0 | 2, 0 | 0, 090 |
| 1, 25 | 2, 5 | 0, 082 |
| 1, 5 | 3, 0 | 0, 050 |
Если обеспечивается подвод теплой воды для защиты решеток от обмерзания, то скорость воды в ковше может быть увеличена на 25…50%.
Ширина ковша по дну
где hж – глубина живого сечения ковша с учетом его стеснения льдом,
шугой и наносами;
m - заложение откосов ковша, в зависимости от вида грунта, m=1, 0…3;
hн - толщина наносов в ковше.
Учитывая прочистку ковша земснарядами принимают минимальную ширину дна 5…6 метров.
Длина ковша от начального сечения до водоприемника Lk:
Lk =Lвх +Lр + Lш
где Lвх – длина входного участка с водоворотной зоной с интенсивным
засорением шугой в начале шугохода;
Lр - длина рабочей части ковша, в пределах которой к концу шугохода
обеспечивается всплывание шуги в транзитной струе;
Lш - длина участка ковша, в котором намерзают захваченные в ковш шуга и ледяная взвесь; Lвх =(1, 0…1, 5) B;
где α – коэффициент неравномерности скоростей в сечении ковша,
α =(1, 2…1, 25);
wш – гидравлическая крупность шуги: wш =0, 015…0, 020 м/с.
Длина участка намерзания Lш для ковшей с низовым входом, выдвинутым в русло и не имеющих низовых дамб – 5…10 метров, а для врезанных в берег – 15…20 метров. Для ковшей с верховым входом полностью или частично выдвинутых в русло – 20…35 метров. Для ковшей с большими водоотборами Lш увеличивают в1, 25 -1, 5 раза.
|
|
|
Отметки гребня незатапливаемых дамб принимают на 0, 5…1, 0м выше максимальных уровней воды в реке, а отметки верховых затапливаемых дамб – равными отметкам уровней шугохода 25% обеспеченности. Гребень низовых дамб должен быть выше гребня верховых дамб.
Ширина гребня дамб ковшей принимается 4…5 м.
Затапливаемые дамбы ковша, устраиваемого на реках с низким весенним ледоходом, могут иметь отметки гребня такие же как и отметки расчетных максимальных уровней воды в реке при ледоходе.
Исследованиями установлено, что наиболее предпочтительны ковши с низовым входом с углом отвода 1350. Малые скорости воды в ковше 5 -15 см/с создают более благоприятные чем в реке условия раннего образовании ледяного покрова, исключающего переохлаждение воды в ковше и предотвращающего образование донного льда. При небольших скоростях шуга всплывает и примерзает к поверхностному льду. Толщина льда в ковше обычно на треть больше, чем в реке.
|
|
|
