PL245157B1

PL245157B1 - Zestaw przelewów do regulacji piętrzenia oraz pomiaru i regulacji przepływu wody

Info

Publication number: PL245157B1
Application number: PL427958A
Authority: PL
Inventors: Edmund Kaca
Original assignee: Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego W Warszawie
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2024-05-27
Also published as: PL427958A1

Abstract

Zestaw przelewów do regulacji piętrzenia oraz regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody w rowach melioracyjnych zawiera co najmniej trzy szandory. Szandory (1) dolny (A) i środkowy (B, D) są wyposażone w przelewy, którymi są płyty (2) z wycięciem w górnej części. Krawędź przelewu znajduje się nad górną krawędzią łączącego się z przelewem szandora (1), zaś dolna część płyty (2) przelewu odpowiada kształtem górnej części płyty (2) przelewu połączonej z szandorem (1) poniżej, tak aby po połączeniu płyta ta przylegała do krawędzi przelewu niżej położonego. Szandor górny (C) ma krawędź przelewową.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zestaw przelewów przeznaczony do regulacji piętrzenia oraz regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody w rowach melioracyjnych na trwałych użytkach zielonych.

Gospodarowanie wodą na nawadnianych podsiąkowo trwałych użytkach zielonych polega na ujęciu wody, zwykle z rzeki, i jej rozdziale (rozrządzie) między nawadniane działy i kwatery oraz na równomiernym rozprowadzeniu wody po nawadnianej kwaterze. Do realizacji tych funkcji służą budowle melioracyjne, takie jak zastawki i przepusty z piętrzeniem.

W wielu typowych sytuacjach na budowlach tych powinna istnieć, a nie istnieje, możliwość jednoczesnej regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody, a także możliwość piętrzenia wody na określonej rzędnej. Taka sytuacja ma np. miejsce, gdy dwie zastawki melioracyjne lub przepusty z piętrzeniem w węźle rozrządu wody, oprócz regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody, mają pełnić dodatkową funkcję, jaką jest piętrzenie wody na poziomie umożliwiającym nawadnianie podsiąkowe obszaru w górnych stanowiskach tych budowli. Funkcji tej nie mogą wypełniać znane zamknięcia szandorowe, czyli zamknięcia układane z desek w prowadnicach.

Realizacja funkcji regulacji piętrzenia oraz regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody wymaga budowy na rowach w pobliżu zastawek melioracyjnych i przepustów z piętrzeniem specjalnych budowli z przepływomierzami-regulatorami. Zazwyczaj są to przepływomierze-regulatory z przystawką na wlocie regulatora albo ze zwężkowymi urządzeniami na wylocie regulatora. Urządzenia te zostały szczegółowo scharakteryzowane w monografii autorstwa Sz. L. Dąbkowskiego i in. pt. „Urządzenia i budowle do pomiaru przepływu wody w systemach wodno-melioracyjnych” (Biblioteczka Wiadomości IMUZ nr 91. Falenty 1997). Z zawartych tam opisów wynika, że urządzenia te nie mogą być stosowane na istniejących i budowanych zastawkach melioracyjnych i przepustach z piętrzeniem. W przypadku nawodnień podsiąkowych budowle te na rowie melioracyjnym wzajemnie na siebie oddziaływają, a zainstalowane na nich urządzenia pomiarowe tracą zdolności przepływomiercze, w związku z ich podtopieniem wodą w rowie w dolnym stanowisku budowli oraz urządzenia te utrudniają regulację stanu wody górnej, na poziomie umożliwiającym nawodnienie gruntów w górnym stanowisku budowli. Oznacza to, że w rzeczywistości brak jest skutecznych urządzeń służących do pomiaru i regulacji natężenia przepływu oraz regulacji wysokości piętrzenia, które mogłyby być instalowane na typowych budowlach melioracyjnych. Celem wynalazku było opracowanie takiego skutecznego urządzenia.

Zestaw przelewów do regulacji piętrzenia oraz regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody w rowach melioracyjnych zawierający co najmniej trzy szandory, według wynalazku charakteryzuje się tym, że szandory - szandor dolny, szandor górny i szandor pośredni - są wyposażone w przelewy, którymi są płyty z wycięciem w górnej części, przy czym krawędź przelewu znajduje się nad górną krawędzią łączącego się z przelewem szandora, zaś dolna część płyty przelewu odpowiada kształtem górnej części płyty przelewu połączonej z szandorem poniżej, tak aby po połączeniu płyta ta przylegała do krawędzi przelewu niżej położonego, zaś szandor górny ma krawędź przelewową.

Korzystnie przelewy stanowią płyty z wycięciem trapezowym, najkorzystniej o nachyleniu krawędzi bocznych 4:1.

Korzystnie krawędzie przelewów, którymi są płyty, znajdują się na wysokości k > 0,03 m nad górną krawędzią łączącego się z przelewem szandora. W przypadku, gdy na przelewach dokonuje się pomiaru natężenia przepływu wody w dwóch kierunkach krawędź przelewu znajduje się na wysokości k > 0,05 m nad górną krawędzią łączącego się z przelewem szandora.

Korzystnie na każdym przelewie, który jest płytą, znajdują się co najmniej dwa wodowskazy i/albo piezometr pionowy wraz z piezometrem poziomym. Wodowskazy mogą być naklejone lub namalowane.

Liczba szandorów z przelewami jest równa przyjętej liczbie poziomów piętrzenia wody na budowli melioracyjnej i nie mniejsza od trzech. Np. przy trzech poziomach piętrzenia wody liczba szandorów będzie równa trzy. Przy zwarciu wszystkich szandorów uzyska się maksymalny poziom piętrzenia H max. Zakłada się, że na tę wysokość składa się suma wysokości wszystkich szandorów. Należy zauważyć, że wraz ze wzrostem liczby szandorów rośnie precyzja regulacji piętrzenia wody na budowli i maleje zakres regulacji i pomiaru natężenia przepływu przy zadanym poziomie piętrzenia wody. Szandory korzystnie mogą być wykonane z tworzywa sztucznego (np. HDPE) lub z drewna. Szandory mogą być łączone między sobą na zwykłą zakładkę.

Przelewy trapezowe (Cipolettiego), o nachyleniu krawędzi bocznych 4:1, są to przelewy z dobrze opracowaną zależnością natężenia przepływu od wymiarów przelewu i wysokości warstwy przelewającej się przez przelew wody. Przelewy są wykonane korzystnie z płyty stalowej o grubości 2-3 mm

PL 245157 Β1 i zabezpieczone przed korozją. Naklejona na płytę listwa z elastycznej gumy, zagięta w kierunku wody górnej, stanowi uszczelnienie boczne przelewu.

Zamknięcie według wynalazku może być instalowane zarówno na nowo budowanych, jak i na istniejących zastawkach szandorowych i szandorowych przepustach z piętrzeniem wody oraz na budowlach z zamknięciem zasuwowym o szerokości w świetle prowadnic do 1,25 metra i wysokości piętrzenia wody do 1,20 metra.

Rozwiązanie według wynalazku charakteryzuje się prostą budową i działaniem, prostym montażem, łatwością manipulowania, prostymi zabiegami konserwacyjnymi. Zamknięcie złożone z przelewów utrzymuje zwierciadło wody w rowach i w gruntach, które są pod wpływem działania tych rowów, na pożądanym poziomie, a tym samym umożliwia lepsze gospodarowanie wodą opadową i wodą z głębszych warstw wodonośnych oraz wodą doprowadzoną spoza zmeliorowanego obszaru. Oprócz tych funkcji zamknięcie pozwala na regulację i pomiar natężenia przepływu wody przez budowlę w wystarczającym zakresie. W przypadku czterech szandorów na budowli o światłe 1 metr i wysokości piętrzenia wody 1 metr sterowalny i mierzalny przepływ wody może zawierać się w przedziale od 15 do 150 dm³-s'¹, przy stanie wody dolnej, nie powodującej podtopienia przelewu równym ok. 25, 50, 75 i 95 cm.

Zestaw przelewów według wynalazku został bliżej przedstawiony na rysunku Fig. 1, na którym przedstawiono schematycznie zestaw czterech szandorów.

Zestaw przelewów składa się co najmniej z szandora dolnego S1 (rys. od strony wody górnej), szandora górnego S2 oraz szandora górnego S3 z krawędzią przelewową. Może również zawierać szandor pośredni. Jeden z nich, oznaczony literą S4, znajduje się na Fig. 1. Każdy przelew zbudowany jest z drewnianego lub z tworzywa sztucznego szandora 1 i odpowiednio wyciętej stalowej płyty 2 z dwoma haczykami od strony wody dolnej (niewidoczne na rysunku) do wyciągania przelewu lub do podtrzymywania przelewu w prowadnicach budowli w gotowości do zwarcia z funkcjonującymi już przelewami.

Stalowa płyta 2 w górnej części posiada wycięcie w kształcie trapezu, tworzące przelew trapezowy (Cipolettiego). Krawędź tego przelewu jest wzniesiona nad górną krawędzią łączącego się z płytą 2 szandora 1 na wysokość k> 0,03 m. W przypadku, gdy na przelewach dokonuje się pomiaru natężenia przepływu wody w dwóch kierunkach, wysokość wynosi k = 0,05 m. Dolna część płyty 2 przelewu musi być tak wycięta, aby płyta ta przylegała do krawędzi przelewu niżej położonego i aby zachodziła na górną część szandora 1 na głębokości x ® 0,05 m. Płyta 2 przelewu jest ściśle przytwierdzana do szandora 1 za pomocą drewnowkrętów. Gdy istnieje trudność wprowadzenia płyty 2 przelewu od góry prowadnic np. gdy góra prowadnic jest zamknięta, płyta stalowa 2 może być rozcięta w połowie swej długości, wzdłuż linii 9. Wtedy jedna połówka płyty 2 przelewu jest przykręcona do szandora przed jej wprowadzeniem w jedną prowadnicę 6 z pary prowadnic budowli, zaś druga połówka płyty 2 jest przykręcana do szandora po jej wprowadzeniu w drugą prowadnicę 6 z pary prowadnic budowli. W tym przypadku oraz w przypadku, gdy szandory 1 nie są wprowadzane do prowadnic, na skrajach płyty szandoru górnego S2 przytwierdza się krótkie prowadnice 7 służące do montowania szandora górnego S3 z krawędzią przelewową.

Podstawowa wysokość szandorów 1 wynosi a i jest obliczana ze wzoru (a = /7max + h)/n), gdzie /7max oznacza maksymalną wysokość piętrzenia wody na budowli, n- liczbę szandorów, równą liczbie przewidzianych poziomów piętrzeń wody na budowli, lecz nie mniejsza od trzech oraz h oznacza wysokość w metrach warstwy przelewającej się wody nad szandorem górnym S3 z krawędzią przelewową przy maksymalnym poziomie piętrzenia /7max i przepływie wody Q w m³s^-1. Wysokość ta może pochodzić z rozwiązania równania

Q = 1,86(5 - 2Δ - 0,5h)h^1,5 w którym B oznacza światło budowli (m), Δ - szerokość w metrach górnej części ściany bocznej szandoru górnego S2 w świetle budowli. Przyjmuje się h > 0,05 m. W przypadku łączenia szandorów na zakładkę, należy ich wysokość a powiększyć o wysokość zakładki. Szandor górny S3 z krawędzią przelewową posiada wysokość równą (α-h). Szandory mają długość równą światłu budowli B pomniejszoną o wymiar tolerancji np. T = 0,02 m lub długość równą światłu budowli B powiększoną o głębokość p prowadnic, czyli równą B+p i pomniejszoną o wymiar tolerancji np. T = 0,02 m. Pierwszy przypadek zachodzi, gdy do prowadnic może być wprowadzona jedynie płyta przelewu z uszczelką, drugi zaś, gdy łączna grubość szandora 1 i płyty stalowej 2 przelewu z uszczelką jest mniejsza od szerokości otworu prowadnic. Szandory również mają długość równą światłu budowli B pomniejszoną o wymiar tolerancji

T, gdy istnieje trudność wprowadzenia szandorów z przelewami do prowadnic od góry prowadnic. W tym przypadku przelewy są rozcięte wzdłuż linii 9 w połowie swej długości.

Na każdym przelewie powinny być naklejone lub namalowane dwa wodowskazy 3 z podziałką milimetrową. W przypadku, gdy zestaw przelewów będzie wykorzystywany do pomiaru i regulacji przepływu wody w dwóch kierunkach, np. w czasie nawodnienia woda będzie płynąć przez przelew na nawadniany obszar, zaś w czasie odwadniania z odwadnianego obszaru, wodowskazy 3 powinny być naklejone lub namalowane po oby stronach płyty przelewów. W przypadku, gdy szerokość Δ górnej części ściany bocznej szandoru górnego S2 jest mniejsza od trzech wysokości W najniższego przelewu, tzn. Δ < 3W, gdzie W = min (a-k; a-x) na szandorach od strony wody górnej, a w przypadku pomiaru natężenia przepływu wody w dwóch kierunkach, również na płycie przelewu od strony wody dolnej, naprzeciw lub w miejsce wszystkich wodowskazów mocuje się na stałe zawiasy podnoszone, a na nich zdejmowany piezometr pionowy 4, w postaci pionowej rury o średnicy ok. 30 mm, do której jest podłączony na trwałe kolankiem piezometr poziomy 5 w postaci poziomej rury z zaślepionym końcem, o średnicy ok. 30 mm i długości ok. 3W. Na końcu piezometru poziomego 5 znajduje się perforacja umożliwiająca dopływ wody do piezometru pionowego 4 i pomiar stanu wody w piezometrze pionowym 4 za pomocą odpowiedniej miarki z podziałką milimetrową lub w przypadku większej średnicy piezometru pionowego 4 (ok. 50 mm), pomiar tego stanu za pomocą urządzenia elektronicznego. Stan ten będzie stosowany do obliczania wysokość H przelewającej się przez przelew wody.

Instalacja zestawu przelewów jest prosta. W górny odcinek prowadnic budowli wprowadza zestaw złożony z tylu przelewów na szandorach i szandor górny S3 z krawędzią przelewową, ile jest wymaganych poziomów piętrzenia wody w górnym stanowisku budowli, lecz nie mniej niż trzy, i o takich wysokościach, aby po ich połączeniu i opuszczeniu na dno budowli osiągnąć maksymalny poziom piętrzenia wody H max. W szczególnym przypadku, gdy zachodzi potrzeba piętrzenia wody w górnym stanowisku budowli na jednym poziomie, czyli na poziomie H max, wystarczą trzy przelewy, szandor dolny S1, szandor górny S2 i szandor górny S3 z krawędzią przelewową. W ogólnym przypadku, kolejność wprowadzania przelewów w prowadnice budowli jest następująca: najpierw szandor dolny S1, szandor pośredni S4, szandor górny S2 i szandor górny S3 z krawędzią przelewową.

W przypadku, gdy wymagany poziom piętrzenia wody górnej będzie równy H max opuszcza się na próg budowli wszystkie przelewy. Najpierw opuszcza się szandor dolny S1, po nim szandor pośredni S4, po nim szandor górny S2 i szandor górny S3 z krawędzią przelewową. Przy wymaganym niższym poziomie piętrzenia wody górnej podnosi się do góry i utwierdza w prowadnicach budowli szandor górny S3 z krawędzią przelewową, przy jeszcze niższym poziomie piętrzenia podnosi się szandor górny S2 itd., zważając, aby górna krawędź utworzonej z przelewów przegrody znajdowała się co najmniej 0,05 m powyżej zwierciadła wody dolnej. Spełnienie tego warunku jest konieczne, aby zestaw przelewów mógł pełnić funkcję regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody.

Natężenie Q (m 3 s-1) przepływu wody przez przelew oblicza się wg wzoru:

Q = 1,86 bH 1,5 gdzie b - szerokość krawędzi przelewu w metrach, H- wysokość w metrach warstwy przelewającej się przez przelew wody, odczytywana na wodowskazach lub w piezometrach.

Claims

1. Zestaw przelewów do regulacji piętrzenia oraz regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody w rowach melioracyjnych zawierający co najmniej trzy szandory, znamienny tym, że szandory (1) - szandor dolny (S1), szandor górny (S2) i szandor pośredni (S4) - są wyposażone w przelewy, którymi są płyty (2) z wycięciem w górnej części, przy czym krawędź przelewu znajduje się nad górną krawędzią łączącego się z przelewem szandora (1), zaś dolna część płyty (2) przelewu odpowiada kształtem górnej części płyty (2) przelewu połączonej z szandorem (1) poniżej, tak aby po połączeniu płyta ta przylegała do krawędzi przelewu niżej położonego, zaś szandor górny (S3) ma krawędź przelewową.

2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że przelewy stanowią płyty (2) z wycięciem trapezowym.

3. Zestaw według zastrz. 2, znamienny tym, że wycięcie trapezowe w płycie (2), ma nachylenie krawędzi bocznych 4:1.

PL 245157 Β1

4. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że krawędzie przelewów, którymi są płyty (2), znajdują się na wysokości k> 0,03 m nad górną krawędzią łączącego się z przelewem szandora (1).

5. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że na każdym przelewie, który jest płytą (2), znajdują się co najmniej dwa wodowskazy (3) i/albo piezometr pionowy (4) wraz z piezometrem poziomym (5).