RU157640U1 - Водозаборное сооружение для горных рек - Google Patents

Abstract

1. Водозаборное сооружение для горных рек, включающее размещенный в береговой части подводящего русла водоприемный оголовок отводящего канала, подпорное сооружение, имеющее авторегулятор уровня на подводящем канале, промывное отверстие со сдвоенным затвором, сбросной водослив верхнего бьефа, а также водоприемную камеру, отделенную от подводящего канала ломаным в плане наносозащитным порогом, отличающееся тем, что подпорное сооружение, выполняющее роль головного регулятора, размещено в береговом отводящем канале, в концевом створе подводящего русла устроена размываемая грунтовая дамба.2. Водозаборное сооружение для горных рек по п. 1, отличающееся тем, что в концевом сечении водоприемной камеры размещена поперечная водоприемная галерея, перекрытая решеткой.3. Водозаборное сооружение для горных рек по п. 1, отличающееся тем, что дно водоприемной камеры за наносозащитным порогом поднято над дном верхнего бьефа головного регулятора на уровень входной части решетки водоприемной галереи и выполнено с уклоном к концевому сечению камеры.

Description

Полезная модель относится к гидротехнике и может быть использована при водозаборе из горных рек в гидроэнергетические, ирригационные системы и системы водоснабжения, транспортирующих твердые включения водного потока.

Известна компоновка горного решетчатого водозаборного сооружения конструкции Соболина Г.В. с косонаправленным циркуляционным порогом, включающее размещенное в русле подпорное сооружение, имеющее щитовой сброс, разделительный бык с боковым промывным отверстием, перекрываемым плоским затвором, устроенным в конце косонаправленного циркуляционного двухступенчатого порога, который отделяет от русла реки водоприемную галерею с поверхностной сороудерживающей решеткой, расположенную выше порога сбросного отверстия плотины. В нижней ступени наносозащитного порога размещен затвор, перекрьшающий отверстие для проведения водозабора в водоприемную галерею в зимний период эксплуатации из придонных горизонтов потока верхнего бьефа сооружения (Гидротехнические сооружения/ Под ред. Н.П. Розанова.- М.: Агропромиздат, 1985, с. 346)

Недостатками этого устройства является ограниченность применения по пропускной способности, низкая эффективность наносозащитных и шугозащитных устройств. Закладные элементы затвора зимнего водозабора при пропуске паводковых расходов воды задерживают плавающий мусор. Это уменьшает пропускную способность циркуляционного порога и общую пропускную способность сооружения.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является водозаборное сооружение для деривационных ГЭС, включающее размещенный на берегу подводящего русла водоприемник, размещенное в русле подпорное сооружение, имеющее авторегулятор предельного уровня и косонаправленный катастрофический водослив, промывное отверстие, оборудованное сдвоенным затвором и примыкающей к нему разделительной стенкой, расположенной между промывным трактом и водоприемной камерой, отделенной от русла реки трехсекционным наносозащитным порогом. В разделительной стенке расположено отверстие зимнего водозабора, перекрываемое плоским затвором. Между промывным трактом и речным пролетам устроен промежуточный бычок, верх которого заглубляется под расчетный уровень воды верхнего бьефа сооружения. Наносозащитный порог выполнен в виде ломаного в плане вертикального порога, концевой участок которого устраивается параллельно динамической оси потока в подводящем русле сооружения. В концевой частиавтоводослива водоприемной камеры, примыкающей к береговому устою, сооружения устроено сбросное отверстие, перекрываемое затвором (Патент Кыргызской Республики на изобретение №607, МПК Е02В 13/00,2003 г.)

Недостатком данного устройства являются ограниченная пропускная способность водозаборного сооружения. Конструкция водоприемной камеры недостаточно эффективно обеспечивает защиту водоприемного оголовка от плавающего мусора, а также пропуск паводковых расходов воды.

Технической задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик водозаборного сооружения путем увеличения общей пропускной способности сооружения, повышения транспортирующей способности транзитного потока воды, проходящего через водоприемную камеру сооружения, и повышения эффективности процесса водоотбора водоприемными элементами.

Указанная задача решается за счет следующих конструктивных признаков. Во-первых, створ водоприемной части сооружения размещается в береговом отводящем канале, в который вода из основного русла реки поступает через открытый боковой водоприемный оголовок, размещенный на вогнутом берегу русла. При этом подпорное сооружение, выполняющее роль головного регулятора, размещается не в основном русле, а в береговом отводящем канале. Во-вторых, в концевом створе подводящего русла устраивается грунтовая размываемая дамба, которая служит подпорным сооружением при прохождении по реке меженных и среднемноголетних расходов воды и размываемая при прохождении паводковых расходов. В-третьих, в концевом сечении водоприемной камеры устраивается поперечная водоприемная галерея, перекрытая решеткой. В четвертых, дно водоприемной камеры за наносозащитным порогом поднято над дном верхнего бьефа головного регулятора на уровень входной части решетки водоприемной галереи и выполнено с уклоном к концевому сечению камеры.

На фиг. 1 изображено водозаборное сооружение в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - Вид I на фиг. 1.; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 3.

Водозаборное сооружение включает размещенный на берегу 1 подводящего русла 2 открытый водоприемный оголовок 3 отводящего канала 4. В концевом створе подводящего русла 2 устроена размываемая грунтовая дамба 5. В концевом сечении подводящего канала 6 устроен головной регулятор 7, в голове которого имеется боковой водоприемник 8, оборудованный затвором-регулятором 9. В поперечном створе головного регулятора 7 устроено подпорное сооружение 10, включающее речной пролет 11 подводящего канала 6 с авторегулятором уровня 12, сдвоенный затвор 13 промывногоотверстия 14, автоводослив верхнего бьефа 15 и автоводослив 16 водоприемной камеры 17. Через затворы и водосливы подпорного сооружения 10 осуществляется сброс излишков воды в сбросной тракт 18. Водоприемная камера 17 отделена от подводящего канала 6 ломаным в плане наносозащитным порогом 19 с горизонтальным гребнем и разделительной стенкой 20. Дно 21 водоприемной камеры 17 поднято над дном верхнего бьефа головного регулятора 7 на уровень входной части решетки водоприемной галереи 23 и выполнено с уклоном к концевому сечению 22, где устроена водоприемная галерея 23, верх которой перекрыт решеткой 24.

От сбросного тракта 18 водоприемную галерею 23 отделяет автоводослив 15. В начале водоприемной галереи 23 устроено отверстие зимнего водозабора 25, оборудованное придонным плоским затвором 26. Концевым сечением водоприемная галерея 23 примыкает к водоприемнику 8 отводящего канала 4. В нижнем бьефе грунтовой дамбы 5 устраивается отводящее русло 27, укрепленное каменной отмосткой, к которому подводится сбросной тракт 18 головного регулятора 7.

Водозаборное сооружение для горных рек работает следующим образом. Речной поток по подводящему руслу 2 поступает к грунтовой дамбе 5, при этом перед открытым водоприемным оголовком 3 создается достаточная глубина для прохождения воды по подводящему каналу 6 к головному регулятору 7. Здесь авторегулятор уровня 12, при участии сдвоенного затвора 13 и автоводослива верхнего бьефа 15 создают глубину в верхнем бьефе сооружения, при которой обеспечивается перелив необходимых объемов воды через горизонтальный гребень наносозащитного порога 19 в водоприемную камеру 17. По наклонному дну 21 водоприемной камеры 17 вода перемещается в сторону решетки 24 водоприемной галереи 23. Заполняя водоприемную галерею 23, объемы воды, регулируемые затвором 9, поступают через водоприемный оголовок 8 в отводящий канал 4. Донные наносы транспортируются из подводящего канала 6 в сбросной тракт 18 через промывное отверстие 14 при открытом сдвоенном затворе 13 за счет искусственной циркуляции потока, которая создается наносозащитным порогом 19. Часть донных наносов также поступает в сбросной тракт 18 через речной пролет 11 подводящего канала 6 при открытом авторегуляторе уровня 12.

В работе водозаборного сооружения для горных рек имеется пять характерных режимов эксплуатации, применяющихся: а) в теплый меженный гидрологический период реки; б) в период прохождения среднелетних расходов; в) в паводковый период, характеризующийся пропуском повышенных расходов воды через сооружение; г) в холодный зимний меженный гидрологический период; д) в паводковый период, характеризующийся пропуском чрезвычайных расходов воды через створ сооружения.

В теплый меженный период при подпоре грунтовой дамбы 5 в подводящем русле реки 2 речная вода подается по подводящему каналу 6 к головному регулятору 7, где затвор авторегулятора уровня 12 закрыт, и в водоприемную камеру 17 забирается большая часть воды. Водозабор производится из поверхностных горизонтов водного потока при переливе через горизонтальный гребень наносозащитного порога 19. В этот период в подводящем канале 6 скорости движения потока малы и в верхнем бьефе перед наносозащитным порогом 19 могут накапливаться влекомые наносы. Наносы периодически промываются в сбросной тракт 18 головного регулятора 7 невостребованными объемами воды, через промывное отверстие 14 при открытии затвора 13. Этому способствует циркуляция воды, возникающая вдоль внешней поверхности ломаного в плане наносозащитного порога 19.

При прохождении среднелетних расходов воды в подводящем русле реки 2 также создается подпор грунтовой размываемой дамбой 5 и все объемы воды поступают по подводящему каналу 6 к головному регулятору 7. Авторегулятором уровня воды 12 в подводящем канале 6 поддерживается необходимая глубина для перелива необходимых объемов воды через горизонтальный гребень наносозащитного порога 19 в водоприемную камеру 17. Скорости потока воды в подводящем канале 6 в этот период возрастают, что увеличивает интенсивность циркуляции воды вдоль внешней стенки наносозащитного порога 19, что препятствует попаданию наносов в водоприемную камеру 17. Наносы транспортируются и сбрасываются из верхнего бьефа сооружения в сбросной тракт 18 через промывное отверстие 14 через открытое придонное отверстие сдвоенного затвора13.

При пропуске повышенных паводковых расходов воды за счет подпора, создаваемого грунтовой дамбой 5 в подводящем русле 2 реки вся речная вода направляется по подводящему каналу 6 к головному регулятору 7. В этот эксплуатационный период в отводящий канал 4 через наносозащитный порог 19 и водоприемную галерею 23 забирается меньшая часть речного потока. Большая его часть отводится через сбросной тракт 18 в отводящее русло 27 при полном открытии авторегулятора уровня 12 на речном пролете 11, а также через промывное отверстие 14 при открытом сдвоенном затворе 13, через гребень автоводослива верхнего бьефа 15 и через гребень автоводослива 16 водоприемной камеры 17.

В этот период эксплуатации водозаборного сооружения возрастает циркуляция воды, возникающая вдоль внешней поверхности наносозащитного порога 19, за счет этого влекомые наносы отклоняются в сторону речного пролета 11 и через него паводковым потоком транспортируются в сбросной тракт 18. При этом величины расхода воды, поступающей в отводящий канал, регулируются затвором 9.

При попадании плавающего мусора в водоприемную камеру 17 он транспортируется по поверхности решетки 24 водоприемной галереи 23 и сбрасывается в сбросной тракт 18.

При пропуске расходов зимней межени за счет подпора, создаваемого грунтовой дамбой 5 в подводящем русле реки 2, речная вода направляется по подводящему каналу 6 к головному регулятору 7. В этот период уровни воды в верхнем бьефе путем изменения настройки авторегулятора уровня воды 12 понижаются до отметки горизонтального гребня наносозащитного порога 19. Поскольку горные реки в зимнее время практически не содержат влекомых наносов, забор воды в водоприемную галерею 23 производится из придонных слоев потока через отверстие зимнего водозабора 25 при поднятии плоского затвора 26. Пройдя водоприемную галерею 23, под затвором регулятора 9 через водоприемник 8 вода поступает в отводящий канал 4.

В данный зимний период на участках горных рек образуются шуголедовые образования, которые транспортируются по подводящему руслу 2 и затем по подводящему каналу 6 к подпорному сооружению 10. С целью недопущения зажоров и заторов в верхнем бьефе головного регулятора 7, полотнище сдвоенного затвора 13 опускается ниже отметки гребня наносозащитного порога 19. При этом поверхностные объемы воды вместе с шугой и льдом сбрасываются в сбросной тракт 18 через промывное отверстие 14.

При пропуске чрезвычайных расходов воды через водозаборное сооружение в паводковый период отдельных лет, в результате ограниченной пропускной способности водоприемного оголовка 3, заметно увеличивается уровень водного потока. При этом уровень поверхности воды превышает отметку гребня размываемой дамбы 5 и начинается перелив воды через эту грунтовую дамбу. В результате размываемая дамба 5 разрушается с образованием прорана вплоть до отметок дна речного русла. Через образованный проран происходит сброс преимущественной части речного потока из подводящего русла реки 2 в отводящее русло 27. При этом через расположенный на берегу 1 открытый водоприемный оголовок 3 проводится частичный отбор воды в подводящий канал 6 головного регулятора 7. В водоприемную камеру 17 вода подается через горизонтальный гребень наносозащитного порога 19. Также, как и в другие периоды эксплуатации сооружения, вода в отводящий канал 4 проходит через решетку 24 и водоприемную галерею 23. При этом величины подаваемых расходов воды в отводящий канал регулируются затвором 9. Излишки водного потока вместе с наносами отводятся через открытое отверстие сдвоенного затвора 13 промывного тракта и авторегулятор уровня 12 речного пролета 11.

В этот период эксплуатации водозаборного сооружения еще более возрастает циркуляция воды, возникающая вдоль вогнутого берега подводящего речного русла 2, в конце которого устроен открытый водоприемный оголовок 3, за счет этого влекомые наносы отклоняются в сторону противоположного берега и сбрасываются через речной пролет 11.

Такое конструктивное исполнение водозаборного сооружения для горных рек позволяет повысить надежность круглогодичного водозабора в условиях значительных колебаний расходов воды, уменьшить захват наносов, плавающего мусора и шуголедовых образований в отводящий канал и увеличить транспортирующую способность транзитного потока воды.

Claims (3)

1. Водозаборное сооружение для горных рек, включающее размещенный в береговой части подводящего русла водоприемный оголовок отводящего канала, подпорное сооружение, имеющее авторегулятор уровня на подводящем канале, промывное отверстие со сдвоенным затвором, сбросной водослив верхнего бьефа, а также водоприемную камеру, отделенную от подводящего канала ломаным в плане наносозащитным порогом, отличающееся тем, что подпорное сооружение, выполняющее роль головного регулятора, размещено в береговом отводящем канале, в концевом створе подводящего русла устроена размываемая грунтовая дамба.

2. Водозаборное сооружение для горных рек по п. 1, отличающееся тем, что в концевом сечении водоприемной камеры размещена поперечная водоприемная галерея, перекрытая решеткой.

3. Водозаборное сооружение для горных рек по п. 1, отличающееся тем, что дно водоприемной камеры за наносозащитным порогом поднято над дном верхнего бьефа головного регулятора на уровень входной части решетки водоприемной галереи и выполнено с уклоном к концевому сечению камеры.

Images