ВОДОСБРОСНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к водосбросным сооружениям, и может быть использовано в гидроузлах.

Под водосбросами при плотинах понимают комплекс сооружений, задача которых обеспечить беспрепятственный пропуск расчетных максимальных расходов воды из верхнего бьефа в нижний. После наполнения водохранилища до отметка НПГ излишек воды сбрасывается в нижний бьеф плотины с помощью поверхностных водосбросных сооружений.

Одним из основных вопросов проектирования поверхностного водосброса является рациональное решение задачи увеличения пропускной способности водосливной части с наиболее полным использованием отводящего тракта.

Этому вопросу посвящено много исследований и предложено большое количество конструкций. Из них можно выбрать следующие аналоги.

1. А.с. N 1113461.

2. А.с. N 1118095.

3. А.с. N 1189933.

4. А.с. N 1062336.

5. А.с. N 1137149.

6. А.с. N 866039.

7. А.с. N 947266.

8. А.с. N 1420104.

9. А.с. N 1434024.

10. Гидравлические расчеты высоконапорных гидротехнических сооружений. С.М.Слисскийю. М. 1979.

11. Гидравлика высоконапорных водосбросных сооружений. Л. 1975. Труды координационных совещаний по гидротехнике (дополнительные материалы), с. 117, рис. 1.

К недостаткам всех вышеуказанных работ следует отнести нерациональное использование водосливного фронта и отводящего тракта для увеличения пропускной способности водосброса.

Пропускная способность водосливной воронки и отводящего тракт-водосброса снижает нерадиальный подвод воды по периметру водослива и предотвращает возникновение водоворотных областей внутри отводящего лотка. Дополнительный подвод сбросных вод на отводящий тракт в основном соединяется под углом 90^o, который сопровождается большими подпорами, а это снижает пропускную способность водосбросного оголовка.

Из перечисленных аналогов прототипом можно выбрать 10 (Гидравлика высоконапорных водосбросных сооружений. Л. 1975, с. 117 118, рис. 1, 2. Труды координационных совещаний по гидротехнике дополнительные материалы).

Основным недостатком этого известного технического решения является то, что оно не позволяет полностью использовать водосбросный тракт для увеличения расхода.

Цель настоящей работы заключается в следующем:
увеличение пропускной способности сооружения;
уменьшение подпора в отводящем тракте водосброса за счет плавного соединения приливного слоя с основным;
максимального использования живого сечения отводящего тракта водосброса.

Поставленная цель достигается тем, что водосбросное сооружение, включающее оголовок, в виде траншей снабжено дополнительными струенаправляющими устройствами. Струенаправляющие жалюзи выполнены криволинейно и направлены по касательной к свободной поверхности потока воды в трапеции. Такая компоновка позволяет уменьшить подпоры при соединении и обеспечить безвихревое движение потока в траншеи.

Предложенная конструкция водосбросного сооружения позволяет полностью использовать ширину траншеи, при этом значительно сократить ее длину. Так как при больших расходах концевой части места примыкания водосбросной оголовки с быстротоком ширина его получается больше. При этом расходе длина траншеи тоже получается больше, и при работе данной конструкции, в основном, начальный участок работает в затопленном режиме.

Таким образом, полностью не используются геометрические размеры конструкции. С целью полного использования габаритных размеров конструкции нами предложен "затопленный" вид водосбросного сооружения. В этом сооружении вода равномерно поступает сверху между струенаправляющими жалюзями касательно по поверхности воды в траншеи. Для создания благоприятного подхода воды над траншеей нами предложена дополнительно вертикальная стенка. Эта стенка позволяет направить встречный сливающий поток в траншеи и при этом создать необходимый подпор над траншеями.

Без этой дополнительной стенки при двухстороннем подходе сливающих потоков в месте их встречи над жалюзями образуется вертикальная вихревая воронка, которая уменьшает пропускную способность сооружения.

С целью ненарушения режима течения в траншеи вертикальная стенка выполнена в виде подвеса с зазором относительно дна траншеи.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1, 2 и 3.

Водосбросное сооружение состоит из следующих элементов: 1 траншеи; 2 - струенаправляющей жалюзи; 3 вертикальной стенки; 4 отводящего водовода.

Водосбросное сооружение в статическом состоянии включает в себя следующие элементы.

Траншея 1 выполняется в виде расширяющейся или прямолинейной, с положительным уклоном дна в сторону отводящего водовода 4. Траншея по оси обеспечена навесными стенками 3, которые создают подпор над траншеей 1. Струенаправляющие жалюзи 2 выполнены криволинейно и расположены между боковой стенкой и навесной стенкой 3. Расстояние между струенаправляющими жалюзями 3 определяется из условия безнапорного режима траншеи.

Конструкция работает следующим образом. Вода на водохранилище поднимается на уровне НПГ и далее поступает на криволинейные струенаправляющие элементы 2, которые направляют поток в траншею 1. Далее вода попадает в отводящий водовод 4 и сбрасывается в нижний бьеф.

Использование: в гидротехнике при строительстве водосбросных сооружений. Сущность изобретения: в сооружении траншейный канал 1, боковые стенки которого снабжены струенаправляющими открылками 2 в виде жалюзей, снабжен вертикальной стенкой 3. При этом открылки 2 выполнены криволинейными и размещены между стенкой 3 и боковой стенкой траншейного канала 1. Стенка 3 установлена с зазором относительно дна канала 1. 3 ил.

Водосбросное сооружение, включающее траншейный канал, боковые стенки которого снабжены струенаправляющими открылками типа жалюзи, отличающееся тем, что канал снабжен вертикальной стенкой, установленной по его оси симметрии, при этом струенаправляющие открылки выполнены криволинейными, направлены по касательной к свободной поверхности потока и размещены между вертикальной стенкой и боковой стенкой траншеи, а стенка установлена с зазором относительно дна траншейного канала.