Устройство для изменения структуры потока Советский патент 1982 года по МПК E02B8/06 E02B3/02 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для изменения структуры потока в канале или реке преимущественно для оптимального направления или распределения потока. Известны устройства для изменения структуры потока, включающие сквозные свайные оболочки, различные стру направляющие щиты. Применяемые поперечные дамбы (шпоры) располагают на участке размываемого берега так, чтобы их оголовки лежали на кривой в плане, соответствующей продольной оси потока. Такое расположение может играть роль берегозащитного сооружения, уменьшая размыв берега в месте устройства дамб П. Однако при большой протяженности защищаемого участка требуется сооружать десятки дамб при сложных условиях их крепления к берегу, кроме того, эта конструкция не обеспечивает полного растекания потока на все сечение русла, при этом образуются водоворотные и застойные зоны с концентрацией расхода в транзитной струе. Известно также устройство для изменения структуры потока, включающее расположенное поперек потока перегораживающее сооружение, выполненное криволинейной в плане формы и устанавливаемое на части .потока по его глубине 23 . Недостаток устройства - невозможность обеспечения плавного перераспределения структуры потока. Цель изобретения - исключение образования водоворотных зон и обеспечение равномерного растекания потока по всему руслу. Указанная цель достигается тем, что перегораживающее сооружение выполнено в виде дамбы высотой равной I/ глубины потока при его нормальном расходе. 3 С 11|елью обеспечения оптимального симметричного сужения потока, дамба расположена в плане по выг нутой против течения кривой, причем центр кривизны находится на оси потока. Кро.ме того.,с целью обеспечения несимметричного расширения при неравномерном делении потока, дамба расположена в плане по выгнутой по течению кривой,, причем вершина кри вой CMeiiieHa в сторону большего расхода, а угол отклонения оси кривизны от оси подводящего потока определяется соотношением расходов . 90+d расходы в смежных кана лах на участке вододеления. На фиг. 1-3 изображень зариа:-)ты устройства, вид в плане, при симметричном растекании потока, симме ричном сужекк.и и несимг4етричном ра ширении, и неравномерном делении п тока j на фиг . - продольный профил русла с дамбой из каменной каброски; на фиг. 5 вариант размещения дабм для растекания и симметричног сужения при1 устройстве отстойника голове магистрального канала. Подводная дамба 1 в плане устраивается на выгнутой по направлению течения потока пологой симметричной кривой (фиг.1), если нужно обеспечить полное растекание потока ниже створа дамбы. Если надо обеспечить симметричное сужение по тока ниже дамбы, ее делают выгнутой навстречу движению потока (фиг.2). Действие подводной дамбы на поток, в том и е другом случае распространяется вниз по течению н длину, равную нескольким ширинам русла (перед дамбой). Приведенные количественные данные являются результатом натурных и лабораторных гидравлических исследований водоподводящего тракта канала. Угол ме ду касательной к кривой в месте сопряжения дамбы с берегом и откры ком расширяющегося русла должен быть меньше или равен 90°. Подводные дамбы ,цля растекания и симметричного сужения были применимы для устройства отстойника (фиг.5) в го ве магистоального канала. Как известно, при расширении потока путем раздвигания боковых стенок русла (.фиг. 1J при угле выше допустимого наблюдается отрыв потока от стенок, сопровождающийся деформацией эпюры осредненных скоростей вдоль потока, возникновением сбойных течений с высокой степенью концентрации расхода в транзитной струе. Поверхность раздела между транзитной струей и водоворотами очень неустойчива . С целью оптимизации гидравлических условий и достижения полного растекания потока были проведены лабораторные исследования, которые показали, что дамбы способствуют растеканию потока, но высота их должна быть равной /k глубины потока, чтобы не создавать подпор воды, затрудняющий свободное растекание потока, при этом скоростная структура потока изменяется за счет сжатия его по вертикали. При необходимости деления потока на два симметричных рукава расходом, равным приблизительно половине общего расхода, подводная дамба 1 устраивается по выгнутой (по направлению течения) пологой симметричной кривой (фиг.З). Для неравномерного деления потока подводная дамба устраивается несимметричной кривой. При этом вершину кривой нужно сместить в ту сторону, в которой нужен больший поток (фиг.З), т.е. ось кривизны смещается на угол cL в зависимости от соотношения расходов -; (фиг.З) 90+ cL где р, ,, п расходы в смежных каналах на участке вододеления. Применение изобретения позволяет за счет ликвидации водоворотных зон, являющихся центром аккумуляции наносов, уменьшить объемы дноуглубительных работ на существующих каналах. Экономический эффект от применения устройства на магистральном канапе составляет 66 тыс.руб. Формула изобретения 1. Устройство для изменения структуры потока, включающее расположенное поперек потока перегораживающее сооружение, выполненное криволинейной в плане формы и устанавливаемое на части потока по его глубине, отличающееся теМ что, с целью исключения образования водоворотных зон и обеспечения равномерного растекания потока по всему руслу перегораживающее сооружение выполнено в виде дамбы высо той равной /k глубины потока при его нормальном расходе. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, с целью обеспечения оптимального симметрич ного сужения .потока, дамба располо жена в плане по выгнутой против течения кривой, причем центр кривизны находится на оси потока. 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью 6 обеспечения несимметричного расши рения потока при неравномерном делении потока, дамба расположена в плане по выгнутой по течению кривой, причем вершина кривой смещена в сторону большего расхода, а угол отклонения оси кривизны от оси подводящего потока (d) определяется соотношением расходов Q-1 90-с1 0. 90-Ki где 0., Q.rt - расхода в смежных каналах на участке вододеления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гришин Н.М. Гидротехнические сооружения, М., 1968, с. 30. 2.Авторское свидетельство СССР , кл. Е 02 В 8/06, 197 г

Фиг.1