Способ забора воды из поверхностного слоя водоема и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК E02B9/04 

Qc, Qo-расходы жидкостей; h-заглубление центра отверстия под невозмущенную границу раздела. С помощью лебедок и расчалок понтон устанавливают на заданном расстоянии 1С от стенки с отверстием. С помощью телескопического трубопровода регулируют горизонтальное положение сопел так, чтобы они находились в верхнем слое, а с помощью лебедок и шарниров сопло ориентируется на стенку. Затем включается насос, причем подаваемый им расход подбирается так, чтобы выполнялись приведенные неравенства. При этом вытекающая из сопла струя эжектирует большое количество жидкости из верхнего слоя, придавая ей импульс, достаточный для преодоления сил плавучести. При встрече струи со стенкой она оттесняет нижнюю жидкость от отверстия. Теоретически таким способом можно получить предельно большое значение коэффициента эффективности вовлечения верхнего слоя, равное единице.

Для проверки предлагаемого способа выполнены опыты, в которых стратификация по плотности создавалась в опытном бассейне за счет изменения температуры жидкости, причем параметры стратификации брались из диапазона, типичного для водозабора из глубоких водохранилищ. Фиг. 2 иллюстрирует картину движения жидкости к отверстию без активного воздействия на систему, а фиг. 3 - при воздействии с помощью струи. Пунктирной линией показан горизонт отверстия. Верхняя более легкая жидкость окрашена чернилами. Фиг. 2 показывает, что без воздействия меченая верхняя жидкость не погружается до горизонта отверстия и ее вовлечение незначительно. Измерения дали значение коэффициента эффективности, равное 0,17. Снимок на фиг. 3 получен в тех же условиях при воздействии струей с параметрами

Qc/Qo 0,047, |C/D0 44,

где Do - диаметр водоприемного отверстия. В этом случае в отверстие вовлекается большое количество меченой жидкости из верхнего слоя, Измерения дали значение коэффициента эффективности, равное 0,53, т.е. он увеличился в три раза. Дополнительные затраты энергии на создание струи составили при этом 1,8% от энергии забираемой жидкости. Опыты показали также, что при отступлении от требований, заданных приведенными соотношениями, эффекта от воздействия нет.

Формула изобретения 1. Способ забора воды из поверхностного слоя водоема, включающий прием воды в горизонтальное отверстие в вертикальной стенке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в условиях устойчивой стратификации воды в водоеме и расположения отверстия в стенке ниже поверхностного слоя воды, в процессе приема воды в отверстие в поверхностный слой водоема в направлении к отверстию в стенке подают струю воды такой же плотности, как и плотность поверхностного слоя воды в водоеме, причем расход струи воды определяют по следующим зависимостям: Qclc RcQo/A

Qc/l с 27T2RCQ о eg h/B ,

где Qc - расход воды в начальном сечении струи, м3/с;

1С - расстояние от начального сечения струи до стенки, м;

RC - радиус начального сечения струи, м;

Qo - расход воды через отверстие в стенке, м /с;

h - заглубление отверстия под границу раздела слоев, м;

Ј(/ 1//02)-1 I

р т - плотность поверхностного слоя во- ды, т/м3;

pi - плотность нижнего слоя воды,

т/

м

3.

А. 0,18; В 6,6-эмпирическиеконстанты.

2. Устройство для забора воды из поверхностного слоя водоема, включающее вертикальную стенку с горизонтальным отверстием и установленное в водоеме на понтоне средство для направления воды к

отверстию, причем понтон снабжен механизмами для его фиксации в водоеме, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы в условиях устойчивой стратификации воды в водоеме и расположения отверстия в стенке ниже поверхностного слоя воды, средство для направления воды к отверстию выполнено в виде вертикального телескопического трубопровода, установленного на понтоне

шарнирно, сопел прикрепленных к нижнему концу трубопровода, насоса, соединенного напорной линией с верхним концом трубопровода и механизмов ориентации сопел и изменения длины трубопровода.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено приспособлением для предотвращения качки трубопровода, выполненным в виде вертикальных пластин, прикрепленных к трубопроводу.