Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Водосбросные сооружения высоконапорных гидроузлов - файл 1.doc


Лекции - Водосбросные сооружения высоконапорных гидроузлов
скачать (45180 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc45180kb.15.11.2011 19:52скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...

y/H

0,0

0,2

0,3

0,5

0,8

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

z/H

0,126

0,007

0,000

0,02

0,147

0,256

0,666

1,235

1,960

2,824


Расчетным ( профилирующим ) для очертания водослива является напор Н, соответствующий пропуску максимального расчетного расхода. В сторону верхнего бьефа профиль можно продолжить дугой окружности радиусом r = H/4, переходящей в наклонную прямую.

Расход водослива определяется по формуле:

Q = εσпnbmH, (26)

где: n - число пролетов; b - ширина пролета; m - коэффициент расхода; H0 - напор на водосливе с учетом скорости подхода; σп - коэффициент подтопления, ε - коэффициент бокового сжатия .

Как уже указывалось, для обеспечения максимальной пропускной способности водослива глубину С расчистки перед водосливом целесообразно принять равной напору Н. При такой глубине расчистки модуль расхода можно считать равным m ≈ 2,1.

На предварительной стадии проектирования можно принимать:

Н0 ≈ Н, σп ≈ 1,0, ε ≈ 1,0.

При выполнении курсового проекта удобнее всего задаваться напором на гребне водослива порядка Н = 3…5м при УВБ, соответствующем расчетному случаю - основному или поверочному.

Далее определяем удельный расход:

q = mH3/2.

Ширина водосливного фронта:

В = Q / q.

Разбиваем водосливной фронт на n отверстий шириной b каждое, но так, чтобы соотношение между шириной и высотой отверстия находилось бы в пределах b / Н = 2…5. При этом необходимо руководствоваться соображениями, изложенными ниже в соответствии со СНиП 2.06.01-86:




6.1.3.Траншея

Основным принципом проектирования траншеи является возможно малое ее заглубление относительно водослива, не влияющее существенно на его пропускную способность за счет подтопления. Такой принцип способствует выбору экономичной траншеи и избавляет от динамических нагрузок на сооружение.

Особенностью гидравлического режима в траншее является движение в ней потока с возрастающим по длине расходом. Целью расчетов является определение поперечных размеров траншеи и отметок ее дна при заданной длине, равной длине водослива, чтобы полученные размеры не уменьшили пропускную способность водосброса и при этом объем работ по траншее был минимальным.

Гидравлический расчет траншеи и исследование сложного движения жидкости с переменной массой по каналу с изменяющейся площадью живого сечения и уклоном дна, основывается на решении дифференциального уравнения свободной поверхности потока :

+ + , (27) (

где: q = Q/L - удельный расход на единицу длины траншеи; L - длина траншеи, равная длине водослива; U - средняя скорость в расчетном сечении;

ω - площадь текущего живого сечения; С- коэффициент Шези; R- гидравлический радиус. Расчетная схема – рис. 6.3.




Рис. 6.3. Схема к гидравлическому расчету траншеи.

В уравнении ( 27 ) полные потери напора по длине траншеи состоят из потерь на трение, на изменение скорости и потерь на "разгон" до скорости V, поступающей с водослива в траншею массы воды .

Одним из путей аналитического решения диффференциального уравнения движения в траншее с изменяющимся поперечным сечением, с присоединением расхода вдоль траншеи возможен путь, при котором задан закон изменения средней скорости по длине траншеи. Например, функцией

V =Vкон ( )n, (28)

где: Vкон - средняя скорость в конце траншеи; s - расстояние от начала траншеи до рассматриваемого сечения; n - параметр, который может изменяться в пределах 0≤n≤1. Учитывая изложенное, перепишем дифференциальное уравнение ( 27 ) в форме:



()( )2n-1 , (29)

и, после интегрирования, потери напора между начальным сечением траншеи и сечением, удаленным на х, получаются равными:

Z =()( )2n (30)

Полные потери по длине траншеи при s=L :

Zl = (). (31)

Основные потери напора при этом возникают вследствие изменения скорости вдоль течения и за счет придания такой же скорости массе воды, поступающей в траншею с водослива. Потери напора на трение по длине траншеи малы по сравнению с основными потерями.

На первом этапе расчетов рассмотрим случай поступления расхода в траншею по нормали к ее оси ( W = 0 ). Считая траншею коротким водотоком, у которого потери на трение существенно меньше по сравнению с другими потерями, примем = 0.

Выполним расчет траншеи, определим ее высотное положение, вычислим размеры поперечного сечения, в конкретных условиях оптимизируем проектное решение, задавшись параметром n и скоростью Vкон в конце траншеи.

Из работ кафедры "Гидротехническое строительство" СПбГПУ следует, что затраты по возведению траншеи мало зависят от параметра n. При n = 0,5 объем траншеи близок к оптимальному, примем эти рекомендации и в своих расчетах будем полагать n = 0,5.

В первом приближении скорость в конце траншеи можно получить из анализа уравнения ( 31 ).

Самое высокое положение уровня воды в траншее, без снижения пропускной способности, будет тогда, когда в ее начальном сечении глубина подтопления hп = 0,5Н, а в конце hп = 0. В этом случае полные потери по длине Zкон = 0,5Н. Подставив это значение потерь в формулу ( 31 ), получаем скорость в конце траншеи:

Vкон =1,8 Н0,5 = 2,56 Zкон0,5. (32)

При заданном сбросном расходе Q, длине траншеи L, напоре на водо- сливе Н, скорости в конце траншеи Uкон =1,8 Н0,5, параметре n = 0,5 и уровне воды в начале траншеи УВ0 =Гр+0,5Н (рис. 6.3).

Гидравлический расчет траншеи выполняем в табличной форме (табл.5):

Таблица 5


s/L
















V = Vкон(s/L)0,5













Vкон = 1,8 Н0,5

Q = Qкон(s/L)
















ω = Q/V
















h = (ω/k)0,5













k = 1…2

b = kh
















Z = Zкон(s/L)
















УВ = УВ0 - Z













УВ0 =

Д = УВ - h


















По результатам расчета конструируем траншею по типу рис.6.3.

6.1.4. Отводящая часть водосброса.

Отводящая часть траншейного водосброса состоит из переходного участ- ка ( 2 ), штольни (3), отводящего туннеля ( 4 ), в качестве которого зачастую ис- пользуют часть строительного туннеля, и концевого устройства ( 5 ). В месте сопряжения штольни со строительным туннелем устраивается бетонная пробка(6) ( рис. 6.4 ).





Рис. 6.4. Отводящая часть водосброса.

1-траншея; 2 –переходный участок; 3 – штольня; 4 – отводящий туннель; 5 –концевое устройство; 6 - бетонная пробка.


Портал туннеля пристраивается к торцу траншеи через переходный участок сужения, на котором поперечное сечение траншеи переходит в корытообразное сечение туннеля.

На переходном участке поток со спокойным режимом движения воды в траншее ( h > hкр ) должен перейти в свободно падающий ( практически ) бурный поток в туннеле. Переход потока из спокойного в бурный происходит через критический режим движения. На переходном участке необходимо обеспечить критические глубины и скорости. Это позволит выровнять поток по ширине и глубине перед падением его в безнапорный туннель. Переходный участок с критическим режимом позволит лучше организовать поток, обеспечить требуемое наполнение и не допустить захлебывания туннеля в его входном портале.

В начале переходного участка образуется критическая глубина, которую определим из условия, что ширина переходного участка в этом сечении равна ширине траншеи в ее конце. Определим параметры потока в начале переходного участка.


Удельный расход q = Q/bкон.

Критическая глубина hкр = .

Скорость V = q / hкр.

Расчеты показывают, что для создания критического режима в самом начале переходного участка возможно образование порога (рис.6.5).




Рис.6.5. Схема к расчету переходного участка.

Порог оказывает благоприятное воздействие на сбрасываемый в траншею расход, особенно при первых открытиях пролетов. Порог создает в траншее бассейн некоторой глубины, который помогает в гашении энергии сбрасываемого расхода и способствует выравниванию сложного потока, выходящего из траншеи на переходный участок.

Профиль дна переходного участка строится по кривой y = 0,48 x1,8.

На входе в туннель, где к кривой дна переходного участка по касательной подходит прямолинейный участок дна туннеля (точка А) 5), глубина потока h должна обеспечивать незатопляемость входного сечения наклонного туннеля высотой t , для чего наполнение туннеля на входе необходимо принимать не более h/t = 0,60…0,65, что обеспечивает требуемую пропускную способность водосброса с учетом аэрации потока.

Гидравлический расчет безнапорной наклонной шахты (штольни) заключается в определении скорости и сжатой глубины hc на ее дне.

Расчеты сжатой глубины hc, глубины h2 в конце туннеля, выбор варианта сопряжения с нижним бьефом и его расчет аналогичны расчетам этих элементов для шахтного водосброса.



Лекция7.

6.2. Водослив с прямым отводом воды.

Закрытый водосброс с наклонной штольней устраивается в скальных грунтах , когда по топографическим условиям шахтный водосброс оказывается неприемлимым, и состоит из следующих основных частей (рис.6.8):

1 - подходная расчистка;

2 - водоприемная часть (водослив);

3 - переходный участок;

4 - безнапорная наклонная шахта-штольня;

5 - криволинейное колено в месте сопряжения штольни с туннелем;

6 - бетонная пробка;

7 - строительный туннель;

8 - отводящий туннель;

9 - концевое устройство.




Рис.6.8. Схема закрытого водосброса с прямым отводом воды и

с наклонной штольней.


В связи с тем, что расчеты и конструирование частей 5,6,8 и 9 водо- сброса аналогичны рассмотренным выше для шахтного и траншейного водосбросов, ниже ограничимся только описанием и расчетами входной части рассматриваемого водосброса.






1   2   3   4



Скачать файл (45180 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru