Водозаборное сооружение Советский патент 1993 года по МПК E02B9/04 

ФигЗ

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к водозаборным сооружениям горно-предгорной зоны.

Целью изобретения является повышение эффективности работы водозаборного сооружения.

На фиг. 1 показан вид сверху на водозаборное сооружение; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (положение наносопромывного устройства открыто); на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 изображен продольный разрез за- датчика уровня, сообщенного с галереей, позиция 15 на фиг. 1.

Водозаборное сооружение включает подводящее русло 1, косо направленный ступенчатый порог 2, состоящий из повышенной верхней и пониженной нижней ступеней и выполненный в плане в виде двух прямых, пересекающихся под тупым углом, составляющим 150...156° и обращенным вершиной в сторону подводящего русла. На длине пониженной ступени порога, составляющей 0,25.,.0,35 от общей длины порога, устроена галерея 3, дно которой заглублено относительно дна верхнего бьефа сооружения, перекрытая сверху плитой 4 и прикрепленная к пониженной части ступенчатого порога при помощи шарниров 5. В конце галереи расположено наносрпромывное устройство, выполненное в виде плоского щита 6 с осью вращения 7, прикрепленной к устоям сооружения и забральной стенке 8, уравновешенного противовесом 9 и снабженного поплавковым приводом 10, размещенным в шахте 11, сообщенной сливным отверстием 12 с нижним бьефом, задатчи- ком уровня 13 с камерой водоприемника 14, а задатчиком уровня 15с галереей 3.

Задатчик уровня 15 выполнен в виде двух камер 16 и 17, сообщающихся между собой отверстием 18, В передней стенке камеры 16 устроен щиток управления 19 с входным отверстием 20, сообщенным с галереей 3. На задней стенке камеры 17 расположено входное отверстие 21 трубопровода 22, сообщенного с шахтой 11 поплавкового привода 10. Дно задатчика уровня 15 выполнено с уклоном в сторону промывного отверстия 23, открытие которого регулируют клапаном 24.

Регулирование расходов воды отводящего, канала 25 производится щитами 26, а Сброс излишков воды, поступающих в камеру водоприемника 14, осуществляется через водосливную стенку 27.

На речном пролете 28 устроен затвор 29, обеспечивающий поддержание необходимого напора в верхнем бьефе и гарантированный водоотбор в отводящий канал.

Работа водозаборного сооружения описывается при меженных, среднелетних и паводковых расходах воды, характерных для участков рек горно-предгорной зоны.

При прохождении меженных расходов воды по реке работа водозаборного сооружения сводится к з.абору в отводящий ка0 нал 25 требуемого расхода воды, очищенной от наносов в соответствии с графиком водоподачи. Для меженного периода характерны относительно малые расходы воды, проходящие по реке, и не5 значительная концентрация влекомых наносов. Работая в подпорном режиме, верхний бьеф сооружения выполняет роль однокамерного отстойника, где накапливаются наносы, подтягиваясь своей призмой в

0 сторону водоприемника 14 и откладываясь у косонаправленного ступенчатого порога 2 ив углублении открытой части галереи 3. Сбросное отверстие галереи 3 перекрыто щитом 6 из-за дефицита воды в источнике.

5 В этот период возможен 100%-ный водозабор в отводящий канал 25. При необходимости эксплуатационный персонал осуществляет кратковременную промывку верхнего бьефа от наносов принудительным

0 включением в работу затвора 29, установленного на речном пролете 28.

При прохождении по реке среднелетних расходов воды, превышающих расходы во- . ды, поступающие в отводящий канал, име5 ются излишки воды, которые целесообразно использовать на промыв

.. верхнего бьефа от наносов и их сброс через галерею 3 при открытом положении щита 6. Включение в работу наносопромывного ус0 тройства осуществляется следующим образом. Входное отверстие задатчика уровня верхнего бьефа 13 устанавливают на отметке гребня водосливной стенки 27, а щиток управления 19 с входным отверстием 20

5 располагают ниже плиты 4, сообщая галерею 3 с шахтой 11. Вода через входное от- верстие 20 поступает в камеру 16 и через отверстие 18-в камеру 17. При поступлении ,. вместе с водой наносы откладываются в

0 нижней части камер 16 и 17, а ий удаление осуществляется через промывное отверстие 23 регулированием крана 24. Очищенная от наносов вода поступает через отверстие 21 в трубопровод 22 и далее в шахту 11. При

5 расходах веды, поступающих в шахту 11, больших расходов воды, вытекающих из нее через сливное отверстие 12, происходит наполнение шахты 11, что вызывает действие силы гидростатического давления воды на напорную грань поплавкового привода 10,

обеспечивающей поворот щита 6 вокруг оси 7 и открытие водопропускного отверстия галереи 3. Устойчивое положение щита б при открытом водопропускном отверстии галереи 3 обеспечивается при равенстве расходов воды притока и оттока в шахту 11.

Уменьшение притока воды в шахту 11 вызовет движение щита б на закрытие водопропускного отверстия галереи, так как понизятся уровень воды в шахте 11 и сила гидростатического давления воды на напорную грань поплавкового привода 10.

При уровнях воды в камере водоприемника, достигающих отметки гребня водосливной стенки 27, вода начнет поступать в шахту 11 отверстие задатчика 13 независимо от положения задатчика уровня 15, наполняя ее и обеспечивая открытым положение щита 6 и водопропускного отверстия галереи 3.

Таким образом, при излишках воды в реке они прежде всего используются на промыв наносов в нижний бьеф, предотвращая их поступление в камеру водоприемника и далее в отводящий канал. .

Работа косонаправленного ступенчатого порога 2, галереи 3 и промывного устройства в этот период сводится к следующему.

При набегании потока на повышенную часть порога 2 образуется винтовой валец, насыщенный наносами, движение которого осуществляется вокруг динамической оси в направлении галереи 3. Благодаря устрой- ству галереи 3, перекрытой сверху плитой 4 с дном, заглубленным относительно дна сооружения, на длине пониженной части порога, в ней образуется зона пониженного давления, так как под плитой обеспечивается атмосферное давление ввиду расположения входного отверстия 20 задатчика уровня 15 ниже нее. Винтовой валец, зародившись в зоне повышенной части порога, движется в направлении промывной галереи, транспортируя наносы к промывному отверстию. При открытом промывном отверстии винтовой валец, насыщенный наносами, не претерпевая, изменения траектории движения и не теряя своей транспортирующей способности, сбрасывает наносы через промывное отверстие, причем вода в водоприемную камеру 14 и отводящий канал 25 поступает очищенной от наносов.

Работа водозаборного сооружения в паводковый период характеризуется наличием в реке расходов воды, значительно превышающих расход воды, поступающий в отводящий канал. В этот период водопропу-. кное отверстие речного пролета 28 остаетя открытым, так как затвор 29 находится в

крайнем верхнем положении, обеспечивая пропуск основной массы воды и наносов через речной пролет. Остается открытым и водопропускное отверстие, галереи 3, тчк 5 как щит б также находится в открытом положении, обеспечивая работу винтового вальца по захвату и транспортированию наносов к водопропускному отверстию галереи 3. В паводковый период сброс излиш0 ков воды осуществляется также из камеры водоприемника, 14 через водосливную стенку 7, а поступающий расход воды в шахту 11 .через задатчйк уровня 13 обеспечивает устойчивое открытое положение щита 6 и во5 допропускного отверстия галереи 3.

, При аварийной ситуации на сооружении в случае забивки галереи 3 плавающими телами или крупными фракциями наносов плиту 4 поднимают, поворачивая относи0 тельно шарниров 5 и, оставляя открытым щит 6, очищают заваленную галерею 3,

Чтобы обосновать выбранные параметры по заявляемой конструкции водозаборного сооружения изготовлена модель в

5 масштабе 1:20 и проведены исследования в гидротехнической лаборатории Киргизского сельскохозяйственного института им. К.И.Скрябина, которые показали, что оптимальные параметры пониженной части по0 рога составляют 0,25...0,35 с т общей его

длины, а значение угла между косонаправ ленной повышенной и пониженной частями

порога находится з пределах 150,..156°.

Результаты исследований показали, что

5 применение предлагаемого водозаборного сооружения по сравнению с прототипом позволит:

уменьшить на 15...20% поступление в отводящий канал мелких фракций наносов в

0 виде песка мелкой и средней крупности;

повысить эффективность работы сооружения за счет исключения завала наносами косонаправленного ступенчатого порога и галереи при ее работе в безнаносном режи5 ме,

использов ать излишки воды прежде всего для промывки верхнего бьефа и галереи от наносов,

улучшить условия эксплуатации соору0 жения, так как обеспечивается автоматическое регулирование расходов воды на промывку наносов.

Формула изобретения Водозаборное сооружение, включаю5 щее подводящее русло, камеру водоприемника, наносопромывное устройство и ступенчатый порог переменной высоты, выполненный в виде прямых, пересекающихся под тупым углом, обращенным вершиной в сторону верхнего бьефа и ограничивающим

камеру водоприемника, при этом порог состоит из повышенной части переменной высоты и пониженной.части постоянной высоты, расположенной за точкой их пересечения по направлению движения потока, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, порог выполнен с изломом под углом 150-156 , а по длине его пониженной части,. которая составляет 0,25-0,35 общей длины порога, устроена галерея, дно которой заглублено относительно дна сооружения, а верх перекрыт плитой, шарнирно прикрепленной к пониженной части порога, при этом сооружение снабжено имеющей поплавковый

0

5

привод сбросной шахтой, сообщенной с галереей и камерой водоприемника посредс вом размещенных в последней задатчиков уровня, а задатчик уровня, сообщенный с галереей, выполнен в виде имеющего сливное отверстие двухкамерного сосуда, в стенках которого расположены щиток управления и входное отверстие трубопровода, сообщенного с шахтой, кроме того, наносопромывное устройство расположено в конце галереи и выполнено в виде плоского щита, закрепленного на оси вращения, уравновешенного противовесом и управля- емого размещенным в сбросной шахте поплавковым приводом.

Использование: в гидротехническом строительстве, в частности в водозаборных сооружениях в горно-предгорных зонах. Сущность изобретения: для повышения эффективности работы порог 2 водозаборного сооружения выполнен с изломом под углом 150-156°, а по длине его пониженной части устроена галерея 3, дно которой заглублено относительно дна сооружения, а верх перекрыт плитой 4. При этом сооружение имеет сбросную шахту 11с поплавковым приводом 10, задатчик уровня, выполненный в виде двухмерного сосуда, а насосно-комп- рессорное устройство выполнено в виде щита 6, закрепленного на оси вращения. 5 ил.

/,

6-в

-

Я 22

-- Г - Ш

-A - V

&

&

tpЈ/&.5