Бесплотинное водозаборное сооружение Советский патент 1981 года по МПК E02B9/04 

(54) БЕСПЛОТИННОЕ ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ Изобретение относится к гидротехнике, а точнее к водозаборным сооружениям, и может преимущественно применяться при бесплотинном водозаборе из рек горно-предгорной зоны. Известно бесплотинное водозаборное сооружение, включающее шлюз-регулятор и криволинейный донный порог для защиты сооружения от насосов 1 . Недостаток известного устройства состоит в низкой степени защиты сооружения от наносов. Известно также бесплотинное водозаборное сооружение, включающее размещенный на одном из берегов щлюз-регулятор с экранирующей и забральной стенками и донные пороги. Донные пороги позволяют бороться с наносами в межень, а экранирующая стенка - в паводок 2. Однако такая конструкция бесплотинного водозабора обеспечивает определенный процент забора из реки (как правило 10-15%). При изменении процента забора происходит увеличение захвата наносов. Цель изобретения - уменьшение захвата наносов при изменениях забираемого рас хода. Цель достигается тем, что сооружение снабжено подпорной щпорой, расположенной под углом 80-85° к фронту шлюза-регулятора, ограниченной с одного торца стенкой, параллельной экранирующей стенке и примыкающей другим торцом к противоположному берегу, а донные пороги расположены под углом 140-150° друг к другу, причем гребень первого порога имеет уклон по течению, а второй выполнен ступенчатым с понижением против течения и размещен параллельно экранирующей стенке. Кроме того, сооружение может быть снабжено затвором, установленным между экранирующей стенкой и задней частью второго порога. На фиг. 1 изображено водозаборное сооружение, план; на фиг. 2 - разрез на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1. Предлагаемое водозаборное сооружение состоит из головного шлюза-регулятора 1, к которому примыкают забральная стенка 2 и экранирующая стенка 3, подпорной шпоры 4, примыкающей к разделительной стенке 5, донного порога 6 переменной

высоты и ступенчатого порога 7, образующего с экранирующей стенкой 3 карман 8, а с разделительной стенкой 5 - проран 9. Ступенчатый порог 7 имеет пониженную часть 10, а порог переменной высоты 6 имеет часть 11, выступающую за точку 12 встречи порогов 6 и 7. Карман 8 оборудован затвором 13, головной шлюз-регулятор 1 оборудован затвором 14, диафрагмой 15, сороудерживающей рещеткой 16, щандорными пазами 17 и служебным мостиком 18. Вода из головного шлюза-регулятора 1 попадает в канал 19. Забральная стенка 2 сопрягается с защитной дамбой 20 верхнего бьефа, экранирующая стенка 3 сопрягается с помощью подпорной стенки 21. Горизонтальным пунктиром на фиг. 2-5 показано средневзвещенное дно реки.

Водозаборное сооружение работает следующим образом.

В паводок (1 - обеспеченности) затвор 13 полностью поднят из воды в крайнее верхнее положение, и выход из кармана 8 открыт. Поток, проходя вдоль защитной дамбы 20, ударяется об забральную стенку 2, диафрагму 15,экранирующую стенку 3, в результате чего перед фронтом шлюза-регулятора 1 образуется мощный валец, отбрасывающий наносы от водоприемника. При этом пороги 6 и 7, высота которых не превышает 1/3 наполнения в реке, не играют существенной роли в борьбе с наносами, а расположение порогов б и 7 подобрано так, чтобы не мещать образованию вальца вдоль фронта щлюза-регулятора. Экранирующий эффект от фронта водоприемника, образованного стенками 2 и 3 и щлюзом 1, влияет на структуру потока в реке выше по течению: в потоке возникает мощная поперечная циркуляция, позволяющая транспортировать наносы за пределами кармана 8 и прорана 9, т. е. через шпору 4. Водозабор в канал 19 при этом обеспечивается довольно легко и регулируется величиной открытия затвора 14. При уменьшении расходов воды в реке до 0,5 от расходов iOVo обеспеченности экранирующий эффект от фронта водоприемника уменьшается, и в действие вступает донный порог 6. Так как он имеет переменную высоту, в потоке выше по течению происходит образование поперечной циркуляции, возникающей вследствие перераспределения расходов и скоростей по длине порога 6. Наносы при этом транспортируются винтовым течением вдоль порога 6 и проходят щнуром у раздельной стенки 5. Водозабор до 20/о при этом обеспечивается через щлюз 1 без прикрытия отверстия кармана 8 затвором 13. По мере дальнейшего уменьщения расходов воды в реке поток шпорой 4 сосредотачивается у порогов 6 и 7, затвор 13 закрыв-ается, и в действие вступает ступенчатый порог 7, расположенный под углом НО 150° к порогу 6. Вследствие того, что наНОСЫ вдоль порога 6 транспортируются на некотором удалении от него, т. е. в непо-, средственной близости от порога 6, имеется зона воды без наносов, размеры пониженной части 10 порога 7 подобраны так, что она перекрывает зону, свободную от наносов. В этом случае происходит разделение потока по вертикальной линии на две части: свободная от наносов часть сливается через пониженную ступень 10 порога 7 в карман 8, а насыщенная наносами часть

проходит в проран 9. При этом транспортирующая способность потока вдоль порога 7 сохраняется на том же уровне, что и у порога 6, так как погонные расходы в проране 9 остаются такими же, как и на подходе к точке 12 разделения порогов. Выступающая за точку 12 часть 11 порога 6 служит для создания экранного эффекта у пониженной части 10, препятствующего перескакиванию наносов через пониженную часть 10. При этом обеспечивается водозабор в канал 19 до 70-80% при захвате наносов не более 5-10%. Некоторая часть этих наносов откладывается в кармане 8. При нарастании расходов воды в реке затвор 13 открывается, и отложившиеся в кармане 8 наносы смываются в реку.

Предложенная конструкция водозаборного сооружения позволяет без каких-либо дополнительных регулировочных работ в реке обеспечить 70-80% водозабора в межень при захвате наносов не более 5-10% от всех наносов, идущих в этот момент по реке. По предварительным подсчетам, годовой экономический эффект от внедрения предложенной конструкции водозаборного сооружения составляет 2,0-2,5 тыс. руб на 1 расчетного расхода водозабора.

Формула изобретения

1.Бесплотинное водозаборное сооружение, преимущественно для горных рек, включающее размещенный на одном из берегов щлюз-регулятор с экранирующей и забральной стенками и донные пороги, отличающееся тем, что, с целью уменьшения захвата

наносов при изменениях забираемого расхода, оно снабжено подпорной шпорой, расположенной под углом 80-85° к фронту щлюза-регулятора, ограниченной с одного торца стенкой, параллельной экранирующей стенке и примыкающей другим торцом к противоположному берегу, а донные пороги, расположены под углом 140-150° друг к другу, причем гребень первого порога имеет уклон по течению, а второй выполнен ступенчатым с понижением против течения

5 и размещен параллельно экранирующей стенке.

2.Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено затвором, установленным между экранирующей стенкой и задней частью второго порога.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Соболин В. Г. Защита сооружений на реках и каналах от наносов. Фрунзе. 1968. с. 131.

2.Сборник «Труды НИМИ, т. 16, вып. 6, Новочеркасск, 1975, с. 140-147 (прототип).

Л

izl