Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Методы борьбы со сбойными течениями

Конструкции устройств нижнего бьефа должны работать без возникновения неблагоприятных сбойных течений; в противном случае существенно возрастают объемы и стоимость мероприятий, направленных либо на создание мощных креплений, либо на борьбу с последствиями размывов.

Различают два основных вида таких мероприятий: конструктивные и эксплуатационные. И те, и другие направлены либо на достижение полного отсутствия явления сбойности, либо на значительное ограничение возможных режимов работы нижнего бьефа со сбоем.

К числу эксплуатационных мер относится разработка оптимального режима маневрирования затворами управляемых (особенно многопролетных) водопропускных сооружений с достаточно равномерным по ширине (например, через один пролет) и высоте (с подъемом всех затворов ступенями) открытием водосливного фронта.

Некоторые конструкции, предотвращающие образование сбоя, приведены на рисунке 4.40.

К конструктивным мероприятиям относятся: применение гасителей и концевых порогов, создающих на водобое более высокий уровень воды, чем в нижнем бьефе; применение специальных гасителей-растекателей, часто используемых в сочетании с концевыми распределительными порогами (сплошными, разрезными, зубчатыми); подбор оптимальных длин раздельных быков или направляющих стенок, позволяющих отделить транзитную часть потока от нетранзитной массы жидкости до тех пор, пока глубина его не будет меньше глубины нижнего бьефа; придание поперечному сечению отводящего русла полигональной формы, препятствующей развитию явлений потери боковой устойчивости движения; подбор правильной плановой ориентации крайних пролетов многопролетных плотин; применение водосбросов, имеющих криволинейный в плане водосливной фронт, позволяющий обеспечить необходимое расширение потока на водобое и рисберме; обеспечение условий течения потока с постепенным расширением в пределах колодца и рисбермы или выполнение их с продольным уклоном; расширение в пределах колодца не должно превышать четырех глубин потока перед прыжком.


Существует большое число эффективных конструкций устройств нижнего бьефа, позволяющих успешно бороться со сбоем. Например, для двух- и трехпролетных сооружений, в том числе и трубчатых, предложены конструктивные мероприятия, ликвидирующие сбой при одном полностью открытом пролете и одном (может быть несколько) закрытом.

Одно из основных мероприятий такого рода — устройство водобойной стенки или системы стенок и порогов, размещаемых за гасителями или расщепителями, находящимися непосредственно за сжатым сечением и в зоне первого гидравлического прыжка. Роль стенки (системы стенок) при работе полным водосливным фронтом заключается в оказании реактивного воздействия на поток, улучшении условий его растекания на водобое и рисберме, в создании строго определенного гидравлически ясного режима сопряжения, характеризующегося наличием небольшого перепада Дг на участке перехода от водобоя к отводящему руслу. При несимметричной работе водосливного фронта стенка сводит до минимума влияние отметок уровня в нижнем бьефе на режим потока выше стенки по течению и тем самым уменьшает интенсивность водоворотов в пределах водобоя, а также степень их влияния на режим планового расширения транзитного потока. Устойчивый данный режим сопряжения за водобойной стенкой обеспечивается при 0,3. Несмотря на то что поверхностный режим в ряде случаев может оказаться благоприятным с точки зрения недопущения больших размывающих скоростей за креплением, с точки зрения обеспечения благоприятных условий растекания потока в плане и по глубине, управления потоком с помощью гасителей целесообразность допущения этого режима сопряжения бьефов весьма проблематична. Необходимо стремиться к улучшению и интенсификации процесса растекания на водобое, к стабильному поддержанию донного режима сопряжения, использовать для этих целей не только гасители и растекатели, но и, например в случае низкопороговой водосливной плотины, наклон водосливной грани ниже затворов. Устанавливая режим расширения струи, следует учитывать как тип гасителей, так и их местоположение, плановую ориентацию, конструктивное выполнение в совокупности с длиной быков, диапазоном изменения сбросных расходов и соответствующих им глубин.

Для ответственных случаев меры борьбы со сбойностью тщательно подбирают при модельных гидравлических исследованиях сооружений.

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики