ВОДОСБРОСНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 1996 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности, к траншейным водосбросам, и может быть использована для сброса паводковых вод из верхнего бьефа водохранилищного гидроузла и частичного опорожнения водохранилища.

Известны различные конструкции водосбросных сооружений в виде траншей, шахт, водосливов разного типа, сифона и др. Водоприемный оголовок водосброса типа траншеи выполняется с постоянным и переменным сечением по длине, они имеют прямоугольное и трапецендальное поперечное сечение. Из них можно выбрать следующие аналоги:
1. Гришин Н.П. "Гидротехнические сооружения", Гидроэнергоиздат, М. 1954.

2. Волков И. М. и др."Гидротехнические сооружения", Изд-во "Колос", М. 1968.

3. Резанов Н. П. и др. "Гидротехнические сооружения", Стройиздат, М. 1978.

4. Замарин Е.А. Фандеев В.В. "Гидротехнические сооружения", Сель хозгиз, М. 1954.

5. Агасиева С.И. "Боковые и траншейные водосбросы", М. 1956.

6. Шванштейн А.М. "Водосбросы зарубежных гидроузлов", Энергия, М. 1973.

7. Слисский С.М. "Гидравлические расчеты высоконапорных гидротехнических сооружений", Энергия, М. 1979.

8. А.С. N 1420104, МКИ Е02В 8/06.

9. А.С. N 866039, МКИ Е02В 9/04.

10. Гидротехнические сооружения /Справочник проектировщика/, Стройиздат, М. 1983.

Водоприемные оголовки траншейных водосбросов (аналоги 1,2,3,4,5,6,7,10) выполняются с односторонним, двухсторонним и трехсторонним поступлениями воды. При этом водоприемные оголовок представляет собой облицованный канал с боковым и торцевым поступлением сбросного потока. Такие водоприемники имеют горизонтальное дно или их дну придают положительный продольный уклон. В зависимости от величины сбросного потока траншейный водоприемный оголовок выполняются с постоянным или переменным прямоугольным и трапецеидальным поперечным сечениями по длине. Основным недостатком указанных конструкций траншейных водоприемников является то что они могут располагаться на береговом участке водохранилища и при этом длина водосбросного тракта увеличивается. Это вызывает повышение высоты падения сбросной воды и увеличивает объем работ в нижнем бьефе гидроузла для обеспечения гашения избыточной энергии ниспадающего потока. Кроме того, при конструктивном оформлении водоприемного оголовка по аналогам 1,2,3,4,5,6,7 и 10 длина водосливного фронта увеличивается.

Водоприемный оголовок траншейного водосброса, представленный в аналоге 8, сложен по конструкции и не может быть приемлем для водохранилища, содержащего крупные плавающие предметы, которые могут зацепиться в пределах сечения многочисленных лотков, а также в самой траншее. Следовательно, работа такого оголовка является ненадежной и в целом вызывает опасность для водохранилищного гидроузла. Лотковый оголовок конструкции по аналогу 8 к тому же мало устойчив против волнового воздействия потока в водохранилище.

Из перечисленных аналогов в качестве прототипа по технической сущности и достигаемому эффекту может быть выбран аналог 9 (а.с.N 866039), который представляет собой обычный водоприемный траншейный лоток с переменным сечением по длине (ширина траншеи постоянная по длине, а глубина переменная). Внутри основной траншеи установлен навесной лоток с постоянным сечением по длине. Поступление воды из водохранилища в навесной лоток осуществляется с его торцевой части и из бокового отверстия, сделанного в его концевой части.

Основным недостатком водоприемного оголовка траншейного водосброса, выбранного за прототип, являются:
сложность выполнения конструкции навесного лотка с большим поперечным и продольным пролетами;
собственный вес навесного лотка с весом воды огромен и подвергается одностороннему гидростатическому давлению;
коэффициент расхода водосливной стенки в пределах навесного лотка значительно уменьшается по сравнению с коэффициентом расхода водосливной стенки обычного траншейного оголовка;
в пределах навесного лотка и поперечными балками в траншее могут задерживаться большие плавающие предметы (деревья), что в дальнейшем затруднит прохождение потока;
в траншее движение потока происходит с изменением расхода вдоль пути и поэтому она выполняется с переменными сечениями в отдельных участках.

Целью настоящего изобретения является ликвидация перечисленных недостатков прототипа, увеличение пропускной способности водоприемного оголовка траншейного водосброса, сокращение длины фронта паводкового потока и отметки форсированного уровня воды в водохранилище, облегчение конструкции, обеспечение компактности и повышение надежности работы оголовка водосброса.

Указанная цель достигается тем, что внутри основного оголовка, имеющего постоянное или переменное поперечное сечение, располагается дополнительный оголовок, который питается, в отличие от прототипа, водой водохранилища через донные отверстия. Донные отверстия для подачи воды к дополнительному оголовку расположены в бетонном основании основного оголовка. Из водохранилища к отверстиям поток воды поступает через водоводы, которые могут обеспечить одностороннюю и двухстороннюю подачу воды к дополнительному оголовку и располагается в пределах основания и в теле водосливной стеки основного оголовка.

С целью повышения пропускной способности в траншее за счет уменьшения подпора и винтовых течений, внутренний водосливной фронт обеспечен струенаправляющими элементами. Сбросной расход из внутреннего оголовка с помощью струенаправляющих элементов направляется в траншею под углом 30-40^o. Такой подход обеспечивает поступательное движение в траншее и уменьшает глубину потока.

Схема и сечение водосбросного сооружения изображены на рис.1.

Водосбросное сооружение состоит из следующих элементов: 1 - водохранилище; 2 траншейный водоприемный оголовок; 3 дополнительный водоприемный оголовок; 4 отверстия; 5 водовод; 6 струенаправляющие элементы; 7 отводящий водовод. В статическом состоянии сооружение состоит из следующих элементов. Водосбросное сооружение в водохранилище 1 включает траншейный оголовок 2, внутри которого выполняется дополнительный водоприемный оголовок 3. На дне дополнительного оголовка 3 выполнены отверстия 4, которые соединены водоводами 5 с водохранилищем 1. Наружные стороны дополнительных оголовок 3 обеспечены струенаправленными элементами.

Водосбросное сооружение работает следующим образом. Водохранилище 1 и дополнительный водоприемник 3 сообщающиеся сосуды. При подъеме уровня воды в водохранилище 1 происходит поступление поводочного потока из водохранилища 1 в основной 2 и в дополнительные оголовки 3. Далее вода переливается в траншею и с помощью отводящего водовода 7 сбрасывается в нижний бьеф. Поступление воды в дополнительный оголовок 3 осуществляется через подводящие водоводы 5 и отверстия. Переливающая через контурную стенку дополнительного оголовка 3 вода с помощью струенаправляющих 6 направляется в траншею.

Преимущества предлагаемого водосброса заключаются в следующем:
сокращаются размеры конструкции;
значительно упрощается конструкция;
уменьшается площадь затопленной территории водохранилища;
улучшается гидравлический режим траншейного тракта. (Рис.1 имеется в первичном заявочном материале).

Использование: в конструкциях водосборных сооружений водохранилищ. Сущность изобретения: во внутреннем пространстве траншеи водосброса размещают дополнительные водоприемные оголовки. Наружная сторона дополнительных оголовков снабжена струенаправяющими элементами. Размещение в траншеи дополнительных оголовков уменьшает глубину сливной призмы в водохранилище и улучшает гидравлический режим потока в траншее. 1 ил.

Водосбросное сооружение, включающее траншейный водоприемный оголовок, размещенный в нем дополнительный водоприемный оголовок, подводящее русло и отводящий подвод, отличающееся тем, что в дне дополнительного водоприемного оголовка выполнены водопропускные отверстия, посредством которых дополнительный оголовок сообщен с подводящим руслом, причем вдоль внешней стороны дополнительного водоприемного оголовка размещены струенаправляющие элементы с уклоном в сторону движения потока.