Водосливное водосбросное сооружение Советский патент 1984 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для сброса воды из верхнего бьефа гидроузла в нижний. Известно водосливное водосбросное сооружение, включающее водослив и расноложенный в нижнем бьефе бассейн, покрытый эластичным полотнищем, закрепленным по периметру анкерами 1. Недостатком данного устройства является то, что оно применимо при малых и средних расходах и сопрягаемых перепадах высот на сооружении, причем полотнище покрытия имеет повышенные плановые размеры, что вызвано низким гашением энергии потока вследствие малой вязкости его составных частей, находящихся над полотнищем и под ним. Известно также водосливное водосбросное сооружение, включающее водослив и расположенный в нижнем бьефе успокоительньш ба ссейн с эластичной полой оболочкой, заполненной рабочей средой, и элементы крепления к дну бассейна 2. В известном устройстве эластичное покрытие имеет повыщенные плановые размеры, что вызвано недостаточным гашением энергии сбросного потока ввиду малой вязкости рабочей среды заполнения оболочек, следствием чего является низкая надежность работы сооружения. Цель изобретения - повышение надежности в работе сооружения. Поставленная цель достигается тем, что в водосливном водосбросном сооружении, включающем водослив и расположенный в нижнем бьефе успокоительный бассейн с полой эластичной оболочкой, заполненной рабочей средой, и элементы крепления ее к дну бассейна, оболочка выполнена из водопроницаемого материала, а в качестве рабочей среды использован грунтовый материал с водой. На чертеже изображено предлагаемое сооружение. Водосливное водосбросное сооружение состоит из водослива 1, за которым в дне отводящего русла 2 выполнен успокоительный бассейн 3, покрытый одной или несколькими полыми эластичными оболочками 4, заполненными рабочей средой 5, в качестве которой использован грунтовый материал с водой. По составу он может быть как однородным, так и смесью различных фракций: от глинистых частиц до крупных камней. Оболочки 4 могут быть прикреплены по периметру посредством тросов 6 или эластичных полотнищ 7 к анкерам 8 из эластичных оболочек 9, заполненных грунтовым материалом и заглубленных в грунт, или к анкерам 10 обычной конструкции. Причем длина полотнищ 7 прикрепления моЖет в каждом конкретном случае назначаться фильтрационным расчетом с учетом свойств грунтов основания и эксплуатационных характеристик сооружения. Оболочки 4 покрытия выполнены из водопроницаемого материала, например стеклоткани. При необходимости оболочки 4 могут быть прикреплены также к анкерам 11, расположенным в дне бассейна 3. По площади оболочки 4 покрытия могут быть установлены в успокоительном бассейне 3 и в отводящем русле 2. Позицией 12 обозначена струя воды. Сооружение работает следующим образом. Отброшенная струя 12 попадает в успокоительный бассейн 3 с оболочками 4 покрытия. Давление от потока посредством прочностных свойств оболочек 4, а также непосредственно через рабочую среду 5, обладающую повышенной вязкостью и внутренним трением, передается дну успокоительного бассейна 3 и анкерам 11, а посредством тросов 6 и эластичных полотнищ 7 нагрузка распределяется на оболочки 9 и анкеры 10 наружного контура. При этом достигается равномерное перераспределение сил динамического давления струи 12 на всю площадь успокоительного бассейна 3 и на прилегающие участки отводящего русла 2. При заполнении оболочек 4 грунтовым материалом и водой динамические и пульсационные нагрузки от сбросной струи 12 приводят к образованию пульпы, обладающей повышенным коэффициентом кинематической вязкости, вследствие чего вязкостные силы Рейнольдса резко возрастают и происходит интенсивное гащение избыточной кинетической энергии потока, воспринимаемой оболочками 4. Ввод в состав рабочей среды 5 грунтового материала различной крупности позволяет при различных удельных расходах, пропускаемых водосливом 1, включить в работу составные его части различного диаметра, а также производить пригрузку нижней стороны оболочек 4, обеспечивая стабильное их положение относительно дна успокоительного бассейна 3. Этой же цели служит прикрепление нижней стороны оболочек 4 к анкерам 11 внутреннего контура. Заполнение оболочек 4 грунтовым материалом позволяет, в результате действия повышенных сил внутреннего трения последнего, более интенсивно гасить энергию сбрасываемого потока, переводя ее в тепловую энергию нагревания рабочей среды 5, а добавление при этом воздуха позволяет использовать его демпфирующие свойства. Кроме того, выполнение оболочек 4 из водопроницаемого материала с заполнением грунтом позволяет под действием давления от сбросной струи 12 переводить грунтовый материал в динамическое состояние пульпы и гасить при этом энергию водного потока, а после пропуска через водослив 1 .сбросного потока водопроницаемый материал оболочек 4 и грунтовая рабочая среда 5 наполнения выполняют роль обратного фильтра для разгрузки фильтрационного давления в нижнем бьефе водослива 1. Во время следующего сброса воды через водослив 1, в отличие от традиционных обратных фильтров, из такого фильтра будут вымыты глинистые частицы, в результате чего он будет подготовлен к новому циклу работы. Повышению эффективности гашения энергии потока, кроме описанного выше, способствует самоизменение конфигурации оболочек 4 под действием сбросной струи 1.2 различных удельных расходов и образование при этом оптимального бассейна гашения. Увеличение фильтрационной устойчивости и надежности устройства можно обеспечить прикреплением оболочек 4 к заглубленным в грунт анкерам 8 из эластичных оболочек 9 посредством эластичных полотнищ 7, длина которых назначается фильтрационным расчетом с учетом свойств грунтов основания и эксплуатационных характеристик сооружения. Следует отметить, что повышенная надежность сооружения обеспечивается и в случае проколов оболочек 4 за счет повышенной вязкости рабочей среды 5, а также различной крупности фракций грунтового материала. Использование изобретения позволяет рассредоточить динамическую нагрузку от потока на значительную площадь дна отводящего русла и успокоительного бассейна, уменьшить размеры наполняемых оболочек за счет интенсивного гашения энергии потока в обладающей повышенной вязкостью и внутренним трением рабочей среде, увеличить сбросные удельные расходы и сопрягаемые перепады высот вплоть до расширения диапазона применения до высоконапорных сооружений. Сооружение решает вопрос разгрузки фильтрационного давления в нижнем бьефе водосбросов, позволит эффективно применять продукцию химической промышленности - пластмассы, синтетические ткани, их комбинации и др., требует небольших капиталовложений. Срок строительства сооружения исчисляется днями, так как оболочки изготавливаются в заводских условиях, стоимость работ по креплению отводящего русла для аналогичных условий сопряжения потоков снижается в 2-3 раза и более.

ВОДОСЛИВНОЕ ВОДОСБРОСНОЕ СООРУЖЕНИЕ, включающее водослив и расположеиный в нижнем бьефе успокоительный бассейн с полой эластнчной оболочкой, заполненной рабочей средой, и элементы крепления ее к дну бассейна, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, оболочка выполнена из водопроницаемого материала, a в качестве рабочей среды использован грунтовый материал с водой. (Л со о О) СП