Способ пропуска воды через плотину из водохранилища в нижний бьеф Советский патент 1992 года по МПК E02B9/04 

ё

Использование: в гидротехничесч ком строительстве, в частности в модернизации плотин и гидроэлектростанций Сущность изобретения: для сохранения в реке ихтиофауны и повышения долговечности водовода за счет предотвращения кавитационной эрозии элементов его внутренней поверхности проводят измерение общего воздухосодержа- ния воды на разных глубинах водохранилища и выбирают оптимальную глубину водозабора по максимальному значению общего воздухосодержания воды, 2 ил.

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использова- но при проектировании сооружений и модернизации плотин гидротехнических сооружений и гидроэлектростанцийо

Известен способ пропуска воды через плотину гидротехнического сооруже- ния, включающий забор воды из верхнего бьефа и подачу ее по водоводу в нижний бьеф водохранилища о В случае если плотина используется на, гидроэлектростанции, вода из водовода подается, на лопасти гидротурбины, а затем в нижний бьеф водохранилища. Забор воды осуществляется через водозаборное отверстие водовода, расположенное на определенной отметке плотины

При таком способе пропуска воды в зависимости от степени наполнения водохранилища и от уровня его верхнего

бьефа забор воды производится с разных глубин водохранилища верхнего бьефа, общее воздухосодержание в которых различное, В частности, при высоком уровне верхнего бьефа забор воды производится из глубинных слоев верхнего бьефа, имеющих пониженное возду- хосодержание0 Это, как известно из теории кавитации, приводит к повышенному кавитационному разрушению обтекаемой поверхности водовода, а также лопастей и деталей проточной части, установленной в водоводе гидротурбин Кроме того, низкое содержание воздуха в забираемой из верхнего бьейа воды приводит к столь же низкому воздухе- содержанию воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения, что наносит большой ущерб ихтиофауне реки

VI VI

С

го ю

00

Известен также способ пропуска во™, ды через плотину из верхнего бьефа в нижний при котором с целью сохранения микроклимата и температурного режима водЫу а также сохранения ихтиофауны в нижнем бьефе гидросооружения, вначале замеряют температуру на разных глубинах водохранилища, а затем осущена поверхности водохранилища общее воздухосодержание воды равно 2,0%, по мере увеличения глубины общее воздухо содержание увеличивается и на глубин 9,5 м достигает максимального значе- 1 ния , равного f., 5%, по мере дальнейшего увеличения глубины общее воздухосо- держание воды уменьшается На фиг0 1

ствляют селективный водозабор со стро- п пунктирной линией построен график за

го определенной глубины, имеющей оптимальную величину Однако в этом способе не производится оптимизация общего воздухосодержания воды и, поэтому наблюдается повышенная кавитационная зия элементов внутренней поверхности водовода и установлено в нем гидротурбинного оборудования, а также недостаточное снабжение кислородом ихтиофауны

Целью изобретения является сохра нение ихтиофауны в реке, а также умень-- шение кавитационной эрозии элементов внутренней поверхности водовода и усыновленного в нем гидротехнического оборудования

Поставленная .цель достигается тем, что в способе пропуска воды через плотину гидротехнического сооружения

20

25

висимости относительной величины кавитационной эрозии (l) алюминиевых образцов от глубины забора воды из верхнего бьефа водохранилища (х)„ Минимальное значение кавитационной эрозии соответствует глубине забора воды,равной 9,5 м. Таким образом, для водохранилища Красноярской ГЭС оптимальная глубина водохранилища на момент испытаний равнялась 9,5 мс Следовательно, водозабор для Красноярской ГЭС целесообразно осуществить с оптимальной глубины, равной 995 м, в то время как реально при максимальном наполнении водохранилища водозабор осуществляется с глубины 35 м

Из кривых на фиг 1 также видно, что в диапазоне изменения глубины водохранилища от 5 до 1 м общее воздуиз верхнего в нижний бьеф, включающем gg хосодержание воды об и относительная забор воды из верхнего бьефа и подачу ее по водоводу, производят измерения общего воздухосодержания воды на разных глубинах водохранилища, определяют его оптимальную глубину, соответствующую максимальному значению общего воздухосодержания воды, после чего осуществляют забор воды с оптимальной глубины водохранилища

По сравнению с известными способа35

не Хопт (

Можно предположить9

№

ми пропуска воды через плотину в предлагаемом способе предварительно находят оптимальную глубину водохранилища, соответствующую максимальному значению общего воздухосодержания воды, « после чего осуществляют забор воды с оптимальной глубины водохранилища Таким образом, предложенный способ и устройства для его осуществления

являются новым и соответствующими кри,и 5(

терию существенные отличия

Сущность изобретения поясняется фигурами 1 и 2„

На фиг 1 сплошной линией приведен характерный вид зависимости общего

воздухосодержания воды (об) от глубины 5Е роВ) например, от степени наполнения водохранилища (х), полученный на водо- водохранилища, от потребностей воды хранилище Красноярской ГЭС при помощи прибора Ван-Слпйка. Из графика видно,

кавитационная эрозия I изменяются не более чем на 1% от их экстремальных значений Таким образом, оптимальное значение глубины забора воды из водо-, хранилища может быть принято вдиапазо- м

что аналогичная зависимость распределения общего воздухосодержания воды по глубине имеет место и на других крупных водохранилищах.

На фиг о 2 представлено устройство, позволяющее осуществить предлагаемый способ пропуска воды через плотину гидротехнического сооружения Устройство содержит плотину 1, водовод 2, воздухозаборные отверстия 3, гидрозатворы , верхний бьеф 5, нижний бьеф 6,,

При работе гидротехнического сооружения в верхнем бьефе 5 устанавливается уровень верхнего бьефа УВБ, а в нижнем бьефе 6 - уровень нижнего бьефа УИБ Эти уровни являются переменными, зависящими от многих фактона орошение полей, от нагрузки гидроагрегатов и Вода из верхнего

22Р.4

на поверхности водохранилища общее воздухосодержание воды равно 2,0%, по мере увеличения глубины общее воздухосодержание увеличивается и на глубине 9,5 м достигает максимального значе- 1 ния , равного f., 5%, по мере дальнейшего увеличения глубины общее воздухосо- держание воды уменьшается На фиг0 1

е

0

5

висимости относительной величины кавитационной эрозии (l) алюминиевых образцов от глубины забора воды из верхнего бьефа водохранилища (х)„ Минимальное значение кавитационной эрозии соответствует глубине забора воды,равной 9,5 м. Таким образом, для водохранилища Красноярской ГЭС оптимальная глубина водохранилища на момент испытаний равнялась 9,5 мс Следовательно, водозабор для Красноярской ГЭС целесообразно осуществить с оптимальной глубины, равной 995 м, в то время как реально при максимальном наполнении водохранилища водозабор осуществляется с глубины 35 м

Из кривых на фиг 1 также видно, что в диапазоне изменения глубины водохранилища от 5 до 1 м общее воздухосодержание воды об и относительная

не Хопт (

Можно предположить9

роВ) например, от степени наполнения водохранилища, от потребностей воды

кавитационная эрозия I изменяются не более чем на 1% от их экстремальных значений Таким образом, оптимальное значение глубины забора воды из водо-, хранилища может быть принято вдиапазо- м

что аналогичная зависимость распределения общего воздухосодержания воды по глубине имеет место и на других крупных водохранилищах.

На фиг о 2 представлено устройство, позволяющее осуществить предлагаемый способ пропуска воды через плотину гидротехнического сооружения Устройство содержит плотину 1, водовод 2, воздухозаборные отверстия 3, гидрозатворы , верхний бьеф 5, нижний бьеф 6,,

При работе гидротехнического сооружения в верхнем бьефе 5 устанавливается уровень верхнего бьефа УВБ, а в нижнем бьефе 6 - уровень нижнего бьефа УИБ Эти уровни являются переменными, зависящими от многих фактороВ) например, от степени наполнения водохранилища, от потребностей воды

на орошение полей, от нагрузки гидроагрегатов и Вода из верхнего

бьефа 5 через водозаборные отверстия 3 и через водовод 2 подается в нижний бьеф 60 Замеряют общее воздухо- содержание воды на разных глубинах водохранилища X, отсчитываемых от УВБ, и строят зависимость воздухосо- держания от глубины, представленную на фиг0 1„ В зависимости от полученной из графика фиг„ 1 величины опти- мальной глубины Хопт, соответствующей максимальному значению общего возду- хосодержания воды, оставляют открытым тот из гидрозатворов А, который соответствует глубине Хопт „ На фиг„2это гидрозатвор А, установленный в среднем по высоте плотины водозаборном отверстии 3° Остальные гидрозатворы должны быть закрыты (на фиг 2 - верхний и нижний) В результате этого по водоводу 2 в нижний бьеф 6 подается вода, имеющая максимальное общее воздухосодержание, что сохраняет в реке ихтиофауну и уменьшает кавита- ционные разрушения обтекаемой поверхности водовода 2, а также установленного в нем гидротехнического оборудования гидростанций о

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа определяется сохранением в реке ихтиофауны и

О

ю го Фиг.1

г 5

уменьшением кавитационмо -о р крушения обтекаемой поверхности водовода, а также установленного в нем гидротехнического оборудования гидростанции

Предлагаемый способ может быть применен как на проектируемых, так и на действующих гидротехнических СООруже- НИЯХ,,

Формула изобретения Способ пропуска воды через плотину из водохранилища в нижний бьеф, при котором предварительно измеряют физические параметры воды на разных глубинах водохранилища, осуществляют селективный водозабор с глубины, соответствующей оптимальному значению измеренных физических параметров, и подают воду по водоводу в нижний бьеф, отличающийся тем, что, с . целью сохранения в реке ихтиофауны и повышения долговечности водовода пу- 5 Тем предотвращения кавитационной эрозии элементов его внутренней поверхности, измеряют общее воздухосодержание воды на разных глубинах водохранилища и выбирают оптимальную глубину водозабора по максимальному значению общего воздухосодержания воды„

0

0

Х.м

///v/v/v / /

/ / /

GJdUsl Ј,