ВОДОБОЙ ВОДОСБРОСНОГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E02B8/06 

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

Известен [1] водобой водосбросного сооружения, включающий донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек его и выполненный в виде уступа или стенки. В этом водобое у уступа или у стенки образуется водовоpот 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.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности гашения энергии водного потока.

Этот технический результат достигается за счет того, что у водобоя водосбросного сооружения, включающего донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек его и выполненный в виде уступа или стенки, напорная поверхность водобойного элемента выполнена с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин и выступов, расположенных по всей высоте водобойного элемента. Напорная поверхность водобойного элемента между вершинами двух соседних выступов выполнена цилиндрической. Водобойный элемент в плане со стороны водосбросного сооружения может быть выполнен также пилообразного или волнообразного очертания.

На фиг. 1 изображен водобой, план; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг. 3 водобойный элемент пилообразного очертания со cтороны водосбросного сооружения, план; на фиг.4 водобойный элемент волнообразного очертания со стороны водосбросного сооружения, план.

Водобой водосбросного сооружения 1 содержит донную плиту 2, водобойный элемент 3 и боковые стенки 4. Водобойный элемент 3 расположен на выходе из водобоя поперек его и выполнен в виде уступа 5, напорная поверхность которого выполнена вертикальной с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин 6 с цилиндрическими поверхностями 7 и выступов 8, расположенных по всей высоте d водобойного элемента 3. Вершины выступов 8 выполнены в виде вертикальных ребер 9, обращенных навстречу потоку 10 и покрыты металлической облицовкой 11.

Водосбросное сооружение 1 устоями 12 в плане разделено на водосливные пролеты 13, дно водотока за пределами водобоя покрыто плитами 14, а в основании водосбросного сооружения 1 и донной плиты 2 расположены дренажи 15.

Водобойный элемент 3 может быть выполнен также в виде водобойной стенки или быть составленным из уступа и стенки (не показаны), а со стороны водосбросного сооружения в плане водобойный элемент может иметь очертание пилообразное (фиг. 3) или волнообразное (фиг.4), а также другое. В первом случае его напорная поверхность составлена из отдельных плоских поверхностей 16 с образованием впадин 6 и выступов 8, а во втором случае напорная поверхность представляет собой непрерывную по длине водобойного элемента волнообразную цилиндрическую поверхность 17 со скругленными впадинами 6 и выступами 8.

Водобой работает следующим образом.

Высокоскоростной поток 10 набегает на водобойный элемент 3 и в результате взаимодействия с ним резко отклоняется вверх с образованием гидравлического прыжка, сжатого по длине, а непосредственно перед уступом 5 высокотурбулентной водоворотной зоны 18, которая заполняет впадины 6 и имеет выпукло-вогнутую поверхность раздела с потоком 10. Одновременно выступы 8 рассекают (расщепляют) поток 10 и водоворотную зону 18. В результате повышается пульсация поперечных составляющих скоростей в потоке 10, в водоворотной зоне 18 и в поверхностной водоворотной зоне 19 с одновременным повышением интенсивности взаимодействия транзитного потока 10 с водоворотными зонами 18 и 19. При этом выступы 8 препятствуют перетеканию воды из водоворотной зоны 18 работающего пролета водосбросного сооружения в неработающие соседние пролеты. В результате в потоке происходит интенсивное турбулентное перемешивание воды по всем направлениям, сопровождаемое интенсивные гашением ее энергии.

В лаборатории СибВНИИГа (Красноярск) по заданию Красноярскгидропроекта приведены гидравлические исследования водобоя применительно условий контррегулирующей Нижне-Курейской ГЭС при удельных расходах на водосливе до 100 м²/с и перепаде в бьефах Нр 13,0 м. Исследования позволяют сделать вывод о возможном сокращении проектной (ТЭО) длины водобойного колодца с 62 метров до 35, при сохранении неизменной глубины водобойного колодца 5 м за счет повышения эффективности гашения энергии водного потока.

Использование: в гидротехнике при сопряжении водосбросов с нижним бьефом гидротехнических сооружений. Сущность предложенного заключается в следующем. Водобой содержит донную плиту 2 и водобойный элемент 3, расположенный на выходе из водобоя поперек него и выполнен в виде уступа 5, напорная поверхность которого выполнена вертикальной с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин и выступов 8 расположенных по всей высоте водобойного элемента 3. Впадина имеет цилиндрическую поверхность, а вершины выступов 8 выполнены в виде ребер, обращенных навстречу потоку 10. Водобойный элемент 3 может быть выполненным в виде стенки, а со стороны водосбросного сооружения 1 в плане может иметь очертание пилообразное или волнообразное. 3 з.п. ф-лы. 4 ил.

1. Водобой водосбросного сооружения, включающий донную плиту и водобойный элемент, расположенный на выходе из водобоя поперек него и выполненный в виде уступа или стенки, отличающийся тем, что напорная поверхность водобойного элемента выполнена с образованием последовательно чередующихся по длине водобойного элемента впадин и выступов, расположенных по всей высоте водобойного элемента. 2. Водобой по п. 1, отличающийся тем, что напорная поверхность водобойного элемента между вершинами двух соседних выступов выполнена цилиндрической. 3. Водобой по п. 1, отличающийся тем, что водобойный элемент в плане со стороны водосбросного сооружения выполнен пилообразного очертания. 4. Водобой по п. 1, отличающийся тем, что водобойный элемент в плане со стороны водосбросного сооружения выполнен волнообразного очертания.