Водоприемник для забора воды из поверхностных слоев водохранилища Советский патент 1983 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для поддержания естественного температурного режима в нижнем бьефе гидроузла.

При работе высоконапорного гидроузла забор воды из верхнего бьефа в турбинные или водосбросные водоводы часто осуществляется через глубинные входные отверстия из нижних слоев воды водохранилища, имеющих практически постоянную (-f4°C) температуру. При сбросе ее в нижний бьеф при низких зимних температурах воздуха образуется больщая майна в реке в нижнем бьефе и наблюдается усиленное туманообразование и повыщение влажности воздуха в районах, прилегающих к нижнему бьефу, до 100%. Это резко ухудшает метеорологические условия и условия хозяйственной жизни, а также условия проживания населения, вызывает рост простудных и легочных заболеваний.

Нарушается экологическое равновесие окружающей среды, что приносит значительный экономический ущерб. Сброс холодной воды в нижний бьеф в летний период также вызывает многочисленные отрицательные последствия.

Известен водоприемник для забора воды из водохранилища, включающий напорный водовод и водопереливное устройство, установленное перед входным отверстием водовода. Водопереливное устройство выполнено в виде ограждающей стенки с отверстиями в ее верхней и нижней частях, которые перекрыты затворами, причем ограждающая стенка прикреплена к напорной грани плотины 1.

Однако забор воды из поверхностных слоев водохранилища при значительных колебаниях уровня воды в нем усложнен и требует значительных дополнительных затрат. Устройство рассчитано на забор воды со строго зафиксированных отметок, а перестановка верхних затворов при изменении уровня трудоемко и осуществляют ее краном. При большом колебании уровня требуется большее количество верхних отверстий и соответствующее количество верхних затворов и их пазов.

Известен водоприемник для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающий плотину с пазами и напорным водоводом и установленное перед входным отверстием водовода водопереливное устройство, снабженное поплавками 2.

Однако выполнение водопереливного устройства в виде жесткой пространственной конструкции, рассчитанной на воздействие волновых, ледовых и прочих нагрузок а также на значительное по величине колебание уровня воды в водохранилище (20- 40 м), обусловливает большую материалоемкость водопереливного устройства.

Громоздкость конструкции требует больщих затрат при монтаже и эксплуатации.

а также сужает площадь живого сечения на подходе к водоприемнику, что приводит при сохранении сбросных расходов к увеличению скорости воды на подходе, дополнительным потерям напора на входе и к притоку воды из нижних слоев водохранилища. Усложнен или вообще невозможен монтаж такого сооружения в условиях действующего гидроузла.

Для образования в нижнем бьефе длинной майны, чтобы позволить открыть навигацию в более ранние сроки и облегчить ледовые условия в нижнем бьефе, необходим забор воды из нижних слоев водохранилища. Но из-за громоздкости конструкции водопереливного устройства, а следовательно, сложности его демонтажа забор воды из нижних слоев невозможен.

Цель изобретения - снижение материало-, емкости и упрощение эксплуатации водоприемника.

Цель достигается тем, что водопереливное устройство выполнено в виде гибкой оболочки, снабженной пригрузочными эле ментами и балкой, а поплавки прикреплены к гребню плотины посредством шарнирных тяг и снабжены водосливным порогом, прикрепленным к поплавкам вдоль напорного фронта с помощью стоек, причем верхняя кромка гибкой оболочки прикреплена к водосливному порогу, а нижняя - к балке, установленной в пазах напорной грани

плотины.

На фиг. 1 изображен план плотины в зоне размещения водопереливного устройства и входных отверстий водоводов плотины; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на

фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Водоприемник для забора воды из поверхностных слоев водохранилища включает напорный водовод 1 и установленное и установленное перед входным отверстием 2 водовода 1 водопереливное устройство 3,

снабженное поплавками 4, причем последнее выполнено в виде гибкой оболочки 5, снабженной пригрузочными элементами 6, поплавки 4 прикреплены к гребню 7, плотины 8 посредством шарнирных тяг 9 и

снабжены водосливным порогом 10, прикрепленным к поплавкам 4 вдоль напорного фронта плотины 8 с помощью ст(ек 11 при этом верхняя кромка 12 гибкой оболочки, 5 прикреплена к водосливному порогу 10, а нижняя кромка 13 - к балке 14

опускаемой в пазы 15, выполненные на напорной грани плотины 8 на отметку ниже порога 16 входного отверстия 2 напорного водовода 1.

Установку балок 14 в пазах 15 осуществляют краном на гребне 7 плотины, предназначенньш для обслуживания затворов 17 напорного водовода 1. На действующих гидроузлах в качестве пазов 15 можно использовать пазы решеток 18 (фиг. 2) перед

входным отверстием 2 напорного водовода 1.

Шарнирные тяги 9, выполненные в виде жестких пространственных ферм, присоединенных посредством шарниров 19 к греб ню 7 плотины 8 и несущим поплавком 4, позволяют поплавкам 4, оставаясь жестко связанными с плотиной 8, следовать за изменением уровня воды в водохранилище. Водосливной порог 10 водопереливного устройства 3 вдоль напорной грани плотины 8 заглублен ниже уровня воды в водохранилище на величину, обеспечивающую забор только поверхностных слоев воды. При большой длине водозаборного фронта и соответственно при большой длине водосливного порога 10 для предотвращения провисания порога 10 и для обеспечения постоянной глубины над порогом 10 предусмотрены поддерживающие поплавки 20 (фиг. 3). Поплавки 20 для предотврз щения сужения живого сечения над водосливным порогом 10, а также с целью предохранения их от вмерзания зимой в ледяное поле и последующего весной разрушения, заглублены под отметку водосливного порога 10 и удерживаются в этом положении гибкими связями 21, соединяющими поплавки 20 с пригрузочными элементами 6 (фиг. 3).

Пригрузочные элементы 6 укреплены на несущем тросе 22, закрепленном своими концами к нижней части стоек 11. Ввиду того, что трос 22 с пригрузочными элементами 6 провисает, гибкие связи 21 имеют соответствующую ему переменную длину в данной точке.

Другие Пригрузочные элементы 6 гибкой оболочки 5 благодаря другим несущим тросам 23 и 24 (фиг. 3) также не передают сосредоточенную нагрузку на материал гибкой оболочки 5. Крепление гибкой оболочки к несущим тросам 22, 23 и 24 с пригрузочными элементами 6 позволяет увеличить перекрываемый пролет, уменьшить толщину материала гибкой оболочки 5. Выполнение несущих поплавков 4 в виде двух понтонов, рассчитанных на вмерзание в ледяное поле водохранилища зимой, ледоход ресной и большое волнение и штормы весной, осенью и летом, обеспечивает надежную работу водопереливного устройства 3 в течение всего года. Гибкая оболочка 5 замыкается по обеим сторонам водозаборного фронта на напорную грань плотины 8 (фиг. 4).

Стойки 11 и водосливной порог 10 совместно с горизонтальной балкой 25 могут образовывать жесткую вертикальную ферму, сохраняющую свое положение в плане при изменении уровня воды в водохранилище и смещении несущего поплавка 4.

Зазор между гибкой оболочкой 5 и напорной гранью плотины 8 ввиду того, что по площади он много меньше живого се-, чения потока над водосливным порогом 10, 5 не дает заметного притока воды нижних слоев и поэтому специального уплотнения не требует, как, впрочем, и зазоры между балками 14, размещенными в пазах 15 на напорной грани плотины 8, к которь1м крепитg ся нижняя кромка 13 гибкой оболочки 5.

Устройство работает следующим образом.

Нагретая вода летом и более охлажденная вода зимой из поверхностных слоев поступает через, водосливной порог 10 в 5 пространство, ограниченное гибкой оболочкой 5 и напорной гранью плотины 8.

Из этого пространства осуществляется забор воды в напорные водоводы 1 через входные отверстия.

Доступ воды из нижних слоев перекрыт 0 гибкой оболочкой 5. Для предотвращен..;. подсасывания гибкой оболочки 5 к входным отверстиям из-за возникающего небольшого перепада высоты в водохранилище и в пространстве, ограниченном гибкой обо5 лочкой, последняя оттягивается в противоположном направлении пригрузочными элементами 6.

При изменении уровня воды в водохранилище несущие поплавки 4 следуют за ним, а вместе с поплавками 4 изменяет свое 0 положение водосливной порог 10 с сохранением глубины воды над порогом 10. Гибкая оболочка 5 при таких перемещениях лишь изменяет свое очертание.

Выполнение водоприемника для забора

5 поверхностных слоев водохранилища в виде гибкой оболочки с пригрузочными элементами, снабженной водосливным порогом, поплавками, позволяет снизить материалоемкость и улучшить эксплуатационные качества, а именно рассредоточить забор по верхностных слоев на большую длину, уменьшить стеснение живого сечения потока. Тем самым уменьшаются потери напора на входе в водоприемник. Небольшие скорости движения воды на входе в водопере5 ливное устройство уменьшают перемешивание поверхностных слоев с глубинными и приток глубинных слоев воды. Предотврашается зависание водопереливного устройства в пазах при изменении уровня воды особенно в зимний период. Охват водопереливным устройством всего водозаборного фронта, что практически невозможно при других конструкциях водоприемников, обеспечивает еще более эффективную его работу при отключении одного или нескольких водоводов. /

Фи. /A 8ФигЛВ

ВОДОПРИЕМНИК ДЛЯ ЗАБОРА ВОДЫ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ВО(Л с со о сд ДОХРАНИЛИЩА, включающий плохину с пазами и напорным водоводом и установленное перед входным отверстием водовода водопереливное устройство, снабженное поплавками, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости и упрощения эксплуатации водоприемника, водопереливное устройство выполнено в виде гибкой оболочки, снабженной пригрузочными элементами и балкой, а поплавки прикреплены к гребню плотины посредством щарнирных тяг и снабжены водосливным порогом, прикрепленным к поплавкам вдоль напорного фронта с помощью стоек, причем верхняя кромка гибкой оболочки прикреплена к водосливному порогу, а нижняя - к балке, установленной в пазах напорной грани плотины.