Водобой водосборного сооружения

Авторы патента:


Водобой водосборного сооружения
Водобой водосборного сооружения
Водобой водосборного сооружения

 


Владельцы патента RU 2434994:

Ягин Василий Петрович (RU)

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при сопряжении водосброса с отводящим каналом в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Водобой имеет донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек него и выполненный в виде уступа и/или стенки. Напорная поверхность водобойного элемента выполнена с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин и выступов, расположенных по всей высоте водобойного элемента. К водобою со стороны нижнего бьефа примыкает отводящий канал, продольная ось которого отклонена от продольной оси водобоя в сторону сопряжения отводящего канала с рекой, при этом соблюдается условие а>b, где а - длина проекции сливной боковой кромки впадины, обращенной в сторону отклонения продольной оси отводящего канала, на плоскость, перпендикулярную продольной оси водобоя; b - длина проекции второй сливной боковой кромки впадины на плоскость, перпендикулярную продольной оси водобоя. Повышается надежность водосбросного сооружения при эксплуатации за счет направления потока воды при его выходе из водобоя с отклонением от оси водобоя в сторону сопряжения отводящего канала с рекой. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при сопряжении водосброса с отводящим каналом в нижнем бьефе гидротехнического сооружения.

Известен водобой водосбросного сооружения [1], включающий донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек его и выполненный в виде уступа и/или стенки. В этом водобое перед уступом или стенкой образуется водоворот в виде вальца малых размеров и с горизонтальной осью, что ограничивает интенсивность его взаимодействия (смешивания) с транзитным потоком, в результате чего ограничивается эффективность гашения водного потока и, как следствие, увеличиваются размеры водобоя.

Известен [2] водобой водосбросного сооружения, включающий донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек его и выполненный в виде уступа и/или стенки, а напорная поверхность водобойного элемента выполнена с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин и выступов, расположенных по всей высоте водобойного элемента.

В этом новом водобое существенно повышена эффективность гашения энергии водного потока, что было подтверждено гидравлическими исследованиями применительно условий контррегулирующей Нижне-Курейской ГЭС. Это позволяет уменьшит длину водобоя и, следовательно, уменьшит средства на его выполнение.

Водобой без отхода от объема изобретения [2] был повторно исследован [3], описан [4] и выполнен на береговом водосбросе Саяно-Шушенской ГЭС. В источнике [3] водобойный элемент водобоя (стенка) СШГЭС назван полигональным, а в источнике [4] - лабиринтным (?). При этом как в источниках [3] и [4], так и в других заявитель не обнаружил ссылку на первоисточник, т.е. патент №2071525.

Недостаток этого ближайшего водобоя заключается в сильном воздействии потока воды на вогнутый борт отводящего канала, примыкающего к рисберме со стороны нижнего бьефа и сопрягающегося под острым углом с рекой. Это обуславливает как снижение надежности отводящего канала, так и высокие затраты на крепление его вогнутого борта, следовательно, и водосбросного сооружения в целом.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности водосбросного сооружения при эксплуатации и экономии средств на его создание. Достигаемый при этом технический результат заключается в направлении потока воды при его выходе из водобоя (то же при его входе через рисберму в отводящий канал) с отклонением от оси водобоя в сторону сопряжения отводящего канала с рекой.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что водобой водосбросного сооружения имеет донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек него и выполненный в виде уступа, или стенки, или их комбинации, т.е. и/или. Напорная поверхность водобойного элемента выполнена с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин и выступов, расположенных по всей высоте водобойного элемента. К водобою со стороны нижнего бьефа примыкает отводящий канал, продольная ось которого отклонена от продольной оси водобоя в сторону сопряжения отводящего канала с рекой, при этом соблюдается условие

а>b,

где а - длина проекции сливной боковой кромки впадины, обращенной в сторону отклонения продольной оси отводящего канала, на плоскость, перпендикулярную продольной оси водобоя;

b - длина проекции второй сливной боковой кромки впадины на плоскость, перпендикулярную продольной оси водобоя.

При этом как частный случай может выполняться условие b=0.

Именно выполнение по указанным правилам каждой впадины и соответственно каждого выступа без симметрии относительно направления продольной оси водобоя обеспечивает достижение ранее указанного технического результата: направление потока воды при его выходе из водобоя осуществлено с отклонением от оси водобоя в сторону сопряжения отводящего канала с рекой.

На фиг.1 изображено водосбросное сооружение, план; на фиг.2- фрагмент водобойного элемента, план; на фиг.3-разрез по А-А на фиг.1.

Водобой 1 водосбросного сооружения 2 имеет донную плиту 3, водобойный элемент 4 и боковые стенки 5. Водобойный элемент 4 расположен на выходе из водобоя 1 поперек него и выполнен в виде уступа 6, высота которого увеличена стенкой 7. Напорная поверхность водобойного элемента 4 (то же уступа 6 и стенки 7) выполнена вертикальной с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента 4 впадин 8 и выступов 9, которые расположены по всей высоте d напорной поверхности водобойного элемента 4 (фиг.3).

К водобою 1 со стороны нижнего бьефа примыкает сначала рисберма 10, а затем отводящий канал 11, продольная ось 12 которого отклонена от продольной оси 13 водобоя 1 в сторону сопряжения 14 отводящего канала 11 с рекой 15.

В плане впадины 8 и выступы 9 как частный случай имеют вид равных по площади неравнобочных трапеций со скругленными углами. При этом сливная боковая кромка 16 впадины 8 обращена в сторону отклонения продольной оси 12 отводящего канала 11, а вторая сливная боковая кромка 17 обращена в противоположную сторону При этом соблюдается условие

а>b,

где а - длина проекции сливной боковой кромки 16 впадины 8, обращенной в сторону отклонения продольной оси 12 отводящего канала 11, на плоскость N (N-N на фиг.2), которая перпендикулярна продольной оси 13 водобоя 1, а b - длина проекции второй сливной боковой кромки 17 впадины 8 на ту же плоскость N. В рассматриваемом примере как частный случай b=0.

На чертежах обозначены и другие элементы водосбросного сооружения и среды, а именно:

18 - высокоскоростной поток;

19 - поверхностная водоворотная зона;

20 - донная водоворотная зона;

21 - результирующий вектор потока;

22 - вогнутый борт канала;

23 - каменная наброска;

24 - дренаж;

25 - продольная ось реки.

В настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения без отхода от объема изобретения. Например, впадины 8 могут иметь волнистую поверхность, а сам водобой 1 дополнительно может содержать шашечные гасители.

Водобой работает следующим образом.

Высокоскоростной поток 18 набегает на водобойный элемент 4 и в результате взаимодействия с ним резко отклоняется вверх с образованием гидравлического прыжка с турбулентными водоворотными зонами: поверхностной 19 и непосредственно перед уступом 6 сложной и не четко выраженной донной 20. Выступы 9 рассекают высокоскоростной поток 18 и водоворотные зоны 19 и 20. В результате повышается пульсация поперечных составляющих скоростей в турбулентном потоке с одновременным повышением интенсивности взаимодействия транзитного высокоскоростного потока 18 с водоворотными зонами 19 и 20.

Одновременно с этим большая часть турбулентного потока из впадин 8 переливается через их боковые кромки 16, которые обращены в сторону отклонения продольной оси 12 отводящего канала 11, т.е в сторону поворота отводящего канала 11. Именно эта большая часть потока отклоняется в сторону поворота отводящего канала 11. В результате чего весь поток, т.е. его результирующий вектор 21 количества движения уже на рисберме 10 отклоняется под углом α0 от продольной оси 13 водобоя 1 в сторону поворота отводящего канала 11, что уменьшает силовое воздействие потока воды на вогнутый борт 22 отводящего канала 11, закрепленного каменной наброской 23.

За рисбермой 10 сбросной поток воды в относительно спокойном состоянии движется по изогнутому отводящему каналу 11, который под углам αр сливается с потоком реки 15.

Эффективность работы заявляемого водобоя 1 в целом в конкретных условиях может быть определена, прежде всего, гидравлическими исследованиями. При заданных размерах и конфигурации водобойного элемента 4 исследованием определяется угол α0 отклонения потока на рисберме 10 от продольной оси 13 водобоя 1, который по оценке заявителя может достигать 7-8 градусов.

Источники

1. Чугаев Р. Гидравлика. - Л., 1971, с.371-372.

2. Патент Российской Федерации №2071525 С1 (Проектно-изыскательский институт «Красноярскгидропроект», Сибирский филиал Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е.Веденеева), 10.01.1997.

3. Родионов В.Б., Куприянов В.П., Толошинов А.В. Исследование и обоснование конструкций берегового водосброса Саяно-Шушинской ГЭС. // Гидротехническое строительство. 2006. №7.

4. Фирсов С.Ю. Строительство дополнительного берегового водосброса Саяно-Шушенская ГЭС. // Гидротехническое строительство. 2008. №11.

1. Водобой водосбросного сооружения, характеризующийся тем, что он имеет донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек него и выполненный в виде уступа и/или стенки, а напорная поверхность водобойного элемента выполнена с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин и выступов, расположенных по всей высоте водобойного элемента, причем к водобою со стороны нижнего бьефа примыкает отводящий канал, продольная ось которого отклонена от продольной оси водобоя в сторону сопряжения отводящего канала с рекой, при этом соблюдается условие
а>b,
где а - длина проекции сливной боковой кромки впадины, обращенной в сторону отклонения продольной оси отводящего канала, на плоскость, перпендикулярную продольной оси водобоя;
b - длина проекции второй сливной боковой кромки впадины на плоскость, перпендикулярную продольной оси водобоя.

2. Водобой по п.1, отличающийся тем, что, как частный случай, выполняется условие
b=0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидротехнических сооружений, а именно к гасителям энергии водосбросов. .

Изобретение относится к области гидротехнического и мелиоративного строительства. .
Изобретение относится к гидротехническому строительству противоселевых сооружений, активно воздействующих на селевые потоки. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении низконапорного или средненапорного открытого водосброса на нескальном основании.

Изобретение относится к конструктивным элементам напорных водопропускных сооружений и может быть использовано в гидроузлах любого напора в качестве элемента водосброса, водовыпуска или водоспуска.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к водосбросным сооружениям автоматического действия, размещаемым в акватории верхнего бьефа гидроузла. .

Рыбоход // 2326207
Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для защиты объектов, нижерасположенных по селевому руслу, от разрушительного воздействия селевого потока путем отвода последнего в обход защищаемых объектов.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для осуществления пропуска воды из водохранилища, канала или лотка. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству. .

Изобретение относится к гидротехнике и мелиорации и может быть использовано для защиты нижних бьефов водовыпускных сооружений от размывов

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при сопряжении водосбросов с нижним бьефом гидротехнических сооружений

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для пропуска селевых потоков через населенные пункты, промышленные предприятия и другие объекты

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к глубинным водосбросам высоконапорных гидроузлов

Изобретение относится к гидротехнике

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в различных водосбросных сооружениях

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока, и может быть использовано в нижних бьефах трубчатых и открытых сооружений

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Способ включает подготовку и выравнивание основания на гребне плотины, изготовление железобетонных элементов, их монтаж и соединение. Напорные переливные сооружения из сборных железобетонных элементов изготавливают с применением самоуплотняющихся бетонных смесей, оптимальных размеров, например по высоте и длине до 5,0 метров, толщине до 0,5 метров и весу до 30 тонн. Соединяют железобетонные элементы между собой скоростным способом при помощи муфтовых соединений 5 непосредственно на гребне плотины. Смонтированные железобетонные секции составляют единый водосливной фронт - тонкостенный железобетонный лабиринтный водослив с толщиной стенки не менее 15 см. Повышается качество и эксплуатационные характеристики железобетонных элементов тонкостенного лабиринтного водослива с одновременным сокращением сроков строительства. 3 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Водосбросной канал содержит две составные части с симметричными парами откосов, верхнюю с заложением откосов m1 и донную с заложениями откосов m2, и треугольным основанием. По вершине треугольного основания в один продольный ряд уложены железобетонные анкерные балки 1, слева и справа к которым прикреплены габионные тюфяки 2, уложенные поперек русла по линии донных откосов m2. Габионные тюфяки выполнены из послойно уложенных в металлическую сетку легких фашин и перфорированных труб. По линии боковых откосов m1 плотными рядами уложены гибкие тюфяки 3, выполненные из легких фашин, завернутых в геосетку трубчатой формы. Габионные 2 и гибкие 3 тюфяки связаны между собой с помощью металлической проволоки и местами прикреплены к откосам канала при помощи арматурных стержней 4. Повышается эффективность и надежность работы канала. Канал полигонального профиля предлагаемой конструкции превращается в надежное водосбросное или сопрягающее сооружение, предназначенное для безопасного пропуска или сброса максимально возможных расходов воды. Он наиболее эффективно может быть использован в составе низконапорных плотинных и бесплотинных гидроузлов, а также магистральной оросительной сети на предгорных и горных труднодоступных участках. 5 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в различных водосбросных сооружениях. Цель изобретения - повышение эффективности работы в условиях переменных расходов воды. Гаситель энергии потока содержит водовод 1 с уступом 2 в кольцевой камере 3, сопряженной с дополнительной прямоугольной камерой 4. Камера гашения 3 снабжена продольными стенками 5, закрепленными на дне дополнительной прямоугольной камеры гашения 4 в виде двух вертикальных водосливных перегородок параллельно ее стенкам, а на выходном участке кольцевой камеры - конфузорно под углом одна к другой. Верхний конец стенок 5 конфузора имеет загнутую по радиусу стенку 16, установленную с зазором к противоположно свободному промежутку между боковыми стенками камеры 3. Нижний конец вертикальных перегородок 5, в сторону отводящего русла 15, расположен перед промывной галереей 8 с переходными криволинейными стенками 9, расположенными над боковыми стенками галереи 8 и сопряженными с выходным порогом 12 галереи 8. Выходной порог 12 расположен выше дна камеры 4, выполнен с горизонтальной полкой 14 и сопряжен с дном отводящего русла 15. Дно галереи 8 сопряжено через отверстие с трубопроводом 10 с плоским затвором 11. Вследствие соударения струй в камерах 3 и 4 на участках: перепад, криволинейные стенки, загнутые по радиусу, перелив через стенки, а также в галерее перед выходным порогом 12 происходит генерация потока воды, обеспечивается гашение энергии потока, достигается снижение донных скоростей на выходе и плавный вход в отводящее русло. Выполнение промывной галереи с порогом с горизонтальной полкой позволяет создать винтовое движение в ней, трение между слоями потока и одновременно исключить заиление галереи. Это позволяет повысить надежность устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх