БОКОВОЙ ПРИПЛОТИННЫЙ ВОДОЗАБОР Российский патент 1995 года по МПК E02B9/04 E02B8/02 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано для борьбы с поступлением донных наносов в приплотинные боковые водозаборы.

Известны водозаборы, имеющие перед входом прямолинейные или криволинейные пороги с прямым или обратным уступом, предназначенным для перехвата и транспортирования донных наносов в нижний бьеф сооружения, что достигается создающимся вдоль порога винтовым циркуляционным движением [2]. Для большей эффективности порог снабжают козырьком [1] или оснащают галереей по гребню порога (Арыкова А.И., Жулаев Р. Улучшенный тип водозабора с донной решетчатой галереей. Алма-Ата: АН КазССР, 1961), предназначенной для перехвата донных насосов, перепрыгивающих через порог вследствие макротурбулентности, возникающей в зоне деления потока на входе его в водозабор. Именно то, что механизм взаимодействия потока с грядой наносов при его делении на входе в водозабор является весьма сложным, не позволяет с высокой степенью эффективности бороться с донными наносами на входе из реки в водозабор.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является конструкция двухступенчатого входного порога, имеющего в плане порог с противоположной кривизной, действие которого осуществляется следующим образом: прямая ступень порога преграждает поступление донных наносов в аванкамеру водозабора, и вдоль нее они смываются при работе сбросных отверстий (при пропуске наводковых расходов, или при промывке скопившихся перед порогом наносов). Постоянно действующая обратная ступень порога обеспечивает образующимся вдоль нее винтовым током захват донных наносов, прошедших через прямую ступень. Перехват попавших в канал наносов осуществляет наносоперехватывающая галерея, имеющая по отношению к движению потока в канале обратный вход из поперечной траншеи.

Недостатком работы описанного криволинейного порога, как и других подобных порогов, является то обстоятельство, что интенсивность винтового движения вдоль него значительно снижается по мере удаления от сбросного отверстия. Поэтому донные наносы могут проходить в водозабор через начальные участки порогов.

Цель изобретения - повышение эффективности перехвата донных наносов при прохождении водозаборного потока через двухступенчатый порог аванкамеры сооружения.

Указанная цель достигается тем, что на начальном участке двухступенчатого порога аванкамеры водоприемника устанавливают наносоперехватывающую галерею, имеющую вход со стороны обратной ступени порога, что обеспечивает перехват донных наносов, прошедших через прямую ступень порога. Обратный вход в галерею способствует эффективному захвату донных наносов вследствие значительного понижения (по сравнению с прямым входом потока в галерею) давления на входе, в галерею.

На фиг. 1 показано плановое расположение элементов, входящих в состав бокового приплотинного водозабора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Боковой приплотинный водозабор включает сбросные отверстия 1, промывное отверстие 2 аванкамеры 9, входной криволинейный порог 3 с прямой ступенью 4 и обратной ступенью 5, имеющими противоположную в плане кривизну, наносоперехватывающую галерею (на галерею) 6 с обратным входом 7 со стороны обратной ступени 5 и выходом 8 в створе промывного отверстия 2.

Работа бокового приплотинного водозабора происходит следующим образом. Располагают его на вогнутом берегу реки, или искусственно-подводящего канала, что позволяет использовать при криволинейном движении потока поперечную циркуляцию для отведения донных наносов от входа в аванкамеру водозабора по направлению к сбросным отверстиям 1 периодического действия и смывом их в нижний бьеф сооружения. Эффект действия поперечной циркуляции срабатывает при прохождении по руслу реки паводковых расходов. При меженных расходах в реке донные наносы подтягиваются с водозаборным потоком. Чтобы преградить и уменьшить их поступление в водозабор, устраивают входной криволинейный порог 3 с прямой ступенью 4, вдоль которой винтовое движение способствует транспортировки и смыву их через сбросное отверстие 1, примыкающее к входному криволинейному порогу 3, в нижний бьеф сооружения. Взаимодействие потока с наносами при его делении на входе в зоне входного криволинейного порога 3 происходит при их интенсивном взмучивании, и вихревыми токами они переносятся через прямую ступень 4 входного криволинейного порога 3. В значительной мере это происходит на начальном его участке, на который меньше распространяется влияние истечения через сбросное отверстие 1. Для борьбы с донными наносами, прошедшими через прямую ступень 4 входного криволинейного порога 3, предусматривают создание второй зоны их перехвата - обратную ступень 5 входного криволинейного порога 3 с противоположной кривизной по отношению к прямой ступени 4. Возникающее вследствие сочетания пониженного давления под обратной ступенью 5 и движения вдоль нее к промывному отверстию 2 винтовое движение способствует захвату и транспортированию донных наносов в нижний бьеф сооружения. Интенсивность винтового движения вдоль обратной ступени 5 значительно снижается на начальном участке входного криволинейного порога 3. С целью перехвата донных наносов на этом участке входного криволинейного порога 3 устраивают на галерею 6, имеющую обратный вход 7 в обратной ступени 5 входного криволинейного порога 3 и выход 8 в створе промывного отверстия 2. Обратный вход 7 в галерею 6 по отношению к общему движению потока над входным криволинейным порогом 3 сопровождается значительным понижением давления в этой зоне, что увеличивает эффективность захвата донных наносов, подошедших к зоне ее действия. Для обеспечения непрерывного перехвата их на пути в аванкамеру 9 и смыва в нижний бьеф сооружения промывное отверстие 2 при работающем водозаборе должно быть постоянного действия.

Таким образом, поэтапная борьба с донными наносами на входе в водозабор, достигаемая сочетанием действия двухступенчатого криволинейного порога и наносоперехватывающей галереей с обратным входом, значительно уменьшает их попадание в магистральный канал системы, что в конечном итоге приносит экономический эффект уже на стадии проектирования сооружения.

Использование: в гидротехнических сооружениях для борьбы с поступлением донных наносов в приплотинные боковые водозаборы. Сущность изобретения: боковой приплотинный водозабор расположен на вогнутом берегу реки или канала и включает аванкамеру 9 с криволинейным двухступенчатым порогом 3, у которого прямая 4 и обратная 5 ступени имеют противоположную в плане кривизну. На начальном участке обратной ступени 5 порога 3 расположено входное отверстие 7 наносоперехватывающей галереи 6, размещенной в теле двухступенчатого порога 3. При движении потока часть наносов транспортируется вдоль прямой ступени 4 порога 3 и смывается через сбросное отверстие 1. При взаимодействии с порогом 3 часть насосов взмучивается и вихревыми токами переносится через прямую ступень 4. Эти насосы перехватываются обратной ступенью порога 3 и отводятся к промывному отверстию 2. Для перехвата наносов на начальном участке обратной ступени 5 в нем расположено входное отверстие 7 наносоперехватывающей галереи 6. 3 ил.

БОКОВОЙ ПРИПЛОТИННЫЙ ВОДОЗАБОР, включающий водоприемник с аванкамерой, наносоперехватывающую галерею и входной двуступенчатый порог, имеющий прямую и обратные ступени с противоположной кривизной в плане, направленные выпуклыми сторонами навстречу одна другой, отличающийся тем, что наносоперехватывающая галерея расположена в теле двуступенчатого порога и имеет входное отверстие на начальном участке обратной ступени порога.