Водосброс Советский патент 1979 года по МПК E02B8/04 E02B9/06 

(54) ВОДОСБРОС

I

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к водосбросам, расположенным в теле бетонных плотин.

Известен водосброс, включающий входной участок и водопроводящий тракт криволинейного очертания 1.

Недостаток такого водосброса заключается в том, что водопроводящий тракт очерчен по плавной кривой с малой крутизной, что приводит к увеличению его длины. При увеличении крутизны водопроводящего тракта происходит отрыв потока от дна, поток переходит в неустойчивый режим течения с появлением в водопроводящем тракте вакуума и пульсации давлений, что приводит к кавитационным разрушениям тракта.

Наиболее близким решением из известных является водосброс, включаюший входной участок и водопроводящий тракт криволинейного очертания 2.

Недостаток этого водосброса заключается в том, что в пределах верхней части плотины невозможно осуществить поворот потока в безнапорном режиме течения без отрыва его от дна водопроводящего тракта,

поэтому водопроводящий тракт выполнен напорным и снабжен на выходе из него регулирующими затворами. Сооружение затворов и помещений для управляющих затворами механизмов осложнено расположением их на наклонной грани плотины.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения безнапорного режима потока и снижения стоимости строительства и эксплуатации.

Достигается это тем, что в начале водопроводящего тракта выполнен уступ, снабженный воздуховодом, а потолок водопроводящего тракта очерчен по параболической кривой, которая круче кривой свободного падения струи для заданных гидравлических условий.

На фиг. 1 изображен водосброс, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения водосброса с затвором; на фиг. 3 - вариант выполнения водосброса с несколькими уступами.

Водосброс имеет входной участок 1 и водопроводящий тракт 2 криволинейного очертания с уступом 3, снабженным воздуховодом 4. Потокол 5 водопроводящего тракта 2 очерчен- по параболической кривой, которая .круче кривой 6 свободного падения струи для заданных гидравлических условий. Кривая 6 определяется уравнением :. . Y X (tgjC + ) 2-VcCJO J где X и Y - расстояния, соответственно, по горизонтали в вертикали от верхней границы потока в створе уступа до любой рассматриваемой точки кривой; ( - угол между верхней границей потока в стволе уступа и горизонтали; УО - скорость потока на входе и водопроводящий тракт; g - ускорение свободного падения. Водосброс может быть выполнен с затвором 7 и дополнительным воздуховодом 8 для обеспечения аэрации потока при частичных открытиях затвора. Для обеспечения нормальной работы водосброса при напорах меньше расчетного водосброс может быть выполнен с несколькими уступами 9, снабженными воздуховодами 10, а потолок 11 - полигональным, касающимся кривой 12. При входе в водопроводящий тракт 2 поток отрывается от уступа 3 и движется по потолку 5 водопроводящего тракта над обильно аэрированным пространством. Контакт потока с потолком обеспечивается инерционными (центробежными) силами, которые больше сил веса струи, за счет выполнения потока 5 по кривой более крутой, чем кривая 6 свободного падения струи. В случае выполнения водосброса с зат вором 7 при полном открытии затвора водосброс работает так же как и без затвора. При частичных открытиях затвора 7 поток дополнительно аэрируется посредством воздуховода 8. При работе водосброса с напорами меньше расчетного уступу 9 с воздуховодами 10 обеспечивают аэрацию придонного слоя воды, что исключает возникновение вакуума и кавитационных повреждений. Изобретение может быть эффективно использовано не только в массиве бетонных плотин, но и в тоннельных сооружениях (в скальном массиве), если представляется необходимым по компоновочным соображениям изменить отметку заложения водосбросного тоннеля на ограниченном участке. Формула изобретения Водосброс, включаюш,ий входной участок и водопроводящий тракт криволинейного очертания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения безнапорного режима потока и снижения материалоемкости, в начале водопроводящего тракта выполнен уступ, снабженный воздуховодом, а потолок водопроводящего тракта, очерчен по параболической кривой, которая круче кривой свободного падения струи для заданных гидравлических условий. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шванштейн А. М., Водосбросы зарубежных гидроузлов.-Л., 1973, с. 69, рис.57. 2.Шванштейн А. М., Водосбросы зарубежных гидроузлов.-Л., 1973, с. 93, рис. 85.