RU2161224C1

RU2161224C1 - Device for dampening of energy of water flow

Info

Publication number: RU2161224C1
Application number: RU99125529A
Authority: RU
Inventors: Э.С. Беглярова; А.П. Гурьев; С.А. Гурьев
Original assignee: Московский государственный университет природообустройства
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2000-12-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering, in particular, energy-dampening devices of spillway structures. SUBSTANCE: device has toe basin expanding in plan with vertical walls and a lip. The toe basin is positioned between the feeding water conduit with vertical walls and the diversion canal, it is square-shaped in plan and provided with vertical end walls at the inlet and longitudinal walls, being an extension of the feeding water conduit. The lip in plan is made in the form of a curve, symmetrical relative to the toe basin longitudinal axis, facing with the camber the diversion canal; the curve consists of two arcs. Installed in the upper part of the lip is a floor over its curvilinear part. EFFECT: reduced danger of destruction of the canal bed and simplified design of the toe basin due to improved conditions of flow from the toe basin to the diversion canal. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к энергогасящим устройствам водосбросных сооружений. The invention relates to hydraulic engineering, in particular to energy-extinguishing devices of spillway structures.

Наиболее близким техническим решением является устройство для гашения энергии потока воды, включающее расположенный между подводящим водоводом с вертикальными стенками и отводящим каналом расширяющийся в плане водобойный колодец с вертикальными стенками и порогом (SU 1341326 A1, 30.09.1987). The closest technical solution is a device for damping the energy of a water stream, including a water well with vertical walls and a threshold expanding in plan between the inlet duct with vertical walls and the outlet channel (SU 1341326 A1, 09/30/1987).

Недостатком этого устройства является наличие сосредоточенного в центральной части устройства потока, поступающего в отводящий канал и являющегося источником повышенной пульсации скоростей, опасных для устойчивости ложа канала. The disadvantage of this device is the presence of a stream concentrated in the central part of the device that enters the outlet channel and is a source of increased pulsation of speeds that are dangerous for the stability of the channel bed.

Целью предлагаемого изобретения является снижение опасности разрушения ложа канала и упрощение конструкции водобойного колодца за счет улучшения режима потока, поступающего из водобойного колодца в отводящий канал. The aim of the invention is to reduce the risk of destruction of the bed of the channel and simplify the design of the water well by improving the flow regime coming from the water well to the discharge channel.

Решение упомянутой задачи достигается тем, что устройство для гашения энергии потока воды включает расположенный между подводящим водоводом с вертикальными стенками и отводящим каналом расширяющийся в плане водобойный колодец с вертикальными стенками и порогом, при этом водобойный колодец в плане имеет прямоугольную форму и снабжен на входе вертикальными торцевыми стенками и продольными стенками, являющимися продолжением стенок подводящего водовода, порог в плане выполнен в виде симметричной относительно продольной оси колодца кривой, обращенной выпуклостью в сторону отводящего канала, причем кривая состоит из двух дуг, а в верхней части порога установлено перекрытие над его криволинейной частью. The solution to this problem is achieved by the fact that the device for damping the energy of the water flow includes a water well with vertical walls and a threshold located between the supply conduit with vertical walls and the discharge channel, while the water well in the plan has a rectangular shape and is equipped with vertical end walls and longitudinal walls, which are a continuation of the walls of the inlet conduit, the threshold in the plan is made in the form of a Cree symmetrical relative to the longitudinal axis howling, convex towards the outlet channel, and the curve consists of two arcs, and in the upper part of the threshold overlap is established over its curvilinear part.

Отмеченный технический результат обеспечивается тем, что, попадая на криволинейную часть порога, поток разделяется на две части, каждая из которых возвращается в начало водобойного колодца в соответствующих акваториях, образованных боковыми стенками и вертикальными продолжениями стенок подводящего канала, где и происходит гашение основной части избыточной энергии потока. Поскольку возвратное течение происходит вдоль боковых стен колодца, то в районе торцевых стенок эти потоки устремляются к середине колодца, где при встрече друг с другом взаимно гасят поперечные составляющие скорости и остатки избыточной энергии. Кроме того, при достижении торцевых стенок и торможении потока уровень воды в колодце становится выше уровня воды в отводящем канале, и под действием этой разницы уровней происходит выход воды в канал из водобойного колодца по всей его ширине. The noted technical result is ensured by the fact that, getting on the curvilinear part of the threshold, the flow is divided into two parts, each of which returns to the beginning of the water well in the corresponding water areas formed by the side walls and vertical extensions of the walls of the supply channel, where the main part of the excess energy is quenched flow. Since the return flow occurs along the side walls of the well, in the region of the end walls, these flows rush to the middle of the well, where, when they meet each other, the transverse velocity components and excess energy residues mutually cancel out. In addition, when the end walls are reached and the flow is inhibited, the water level in the well becomes higher than the water level in the outlet channel, and under the influence of this level difference, water enters the channel from the water well over its entire width.

На фиг. 1 представлен план устройства для гашения энергии потока воды; на фиг. 2 - продольный разрез устройства; на фиг. 3 - поперечный разрез. In FIG. 1 shows a plan of a device for quenching the energy of a water stream; in FIG. 2 is a longitudinal section of the device; in FIG. 3 - cross section.

Устройство для гашения энергии потока воды представляет собой водобойный колодец 1, расположенный между подводящим водоводом 2 с вертикальными стенками 3 и отводящим каналом 4. Колодец 1 имеет вертикальные боковые стенки 5 и порог 6 и снабжен на выходе вертикальными торцевыми стенками 7 и продольными стенками 8, являющимися продолжением стенок 3 подводящего водовода 2. Порог 6 в плане выполнен в виде симметричной относительно продольной оси 9 кривой, состоящей из двух дуг 10, обращенных выпуклостью в сторону отводящего канала 4. Над криволинейной частью порога 6 установлено перекрытие 11. The device for damping the energy of the water flow is a water well 1 located between the inlet conduit 2 with vertical walls 3 and the outlet channel 4. The well 1 has vertical side walls 5 and a threshold 6 and is equipped with vertical end walls 7 and longitudinal walls 8, which are the continuation of the walls 3 of the inlet conduit 2. The threshold 6 in the plan is made in the form of a curve symmetrical with respect to the longitudinal axis 9, consisting of two arcs 10, convex towards the outlet channel 4. Above the curvilinear the th part of threshold 6 is installed overlap 11.

Устройство для гашения энергии потока воды работает следующим образом. A device for quenching the energy of a water stream works as follows.

Вода, поступающая в водобойный колодец 1 из подводящего водовода 2, продольными стенками 8 без растекания в плане подводится к порогу 6, где криволинейные дуги 10 формируют два потока с поворотом каждого из них в сторону торцевых стенок 7. При движении этих потоков в акваториях, образованных боковыми стенками 5 и продольными стенками 8, потоки увеличивают свое поперечное сечение за счет растекания в плане и в вертикальной плоскости, теряя при этом скорость, а с ней и избыточную кинетическую энергию. При достижении потока торцевых стенок 7 происходит остановка потоков с потерей еще части энергии потока. При этой остановке потока часть кинетической энергии переходит в потенциальную в виде повышения уровня воды, увеличения ее глубины в зоне торможения и остановки потоков. Под действием подъема уровня воды возникает ее движение к середине колодца 1, где вновь сформировавшиеся потоки сталкиваются между собой, взаимно гася поперечные составляющие скорости, остатки избыточной энергии потока, поступающего в водобойный колодец 1. The water entering the water well 1 from the inlet conduit 2 is led to the threshold 6 by the longitudinal walls 8 without spreading in plan, where curved arcs 10 form two flows with each of them turning towards the end walls 7. When these flows move in water areas formed side walls 5 and longitudinal walls 8, the flows increase their cross section due to spreading in the plan and in the vertical plane, while losing speed, and with it the excess kinetic energy. Upon reaching the flow of the end walls 7, the flows are stopped with the loss of another part of the flow energy. At this stop of the flow, part of the kinetic energy goes into potential in the form of an increase in the water level, an increase in its depth in the zone of inhibition, and a stop of the flows. Under the action of raising the water level, its movement occurs towards the middle of well 1, where newly formed flows collide with each other, mutually quenching the transverse components of the velocity, and the remnants of the excess energy of the stream entering the water well 1.

Поскольку у торцевых стенок 7 подъем уровня воды происходит по всей ширине водобойного колодца 1, то под действием перепада уровней в колодце 1 и отводящем канале 4 возникает движение воды в отводящий канал 4 по всей его ширине. Since at the end walls 7, the water level rises over the entire width of the water well 1, then under the influence of the level difference in the well 1 and the outlet channel 4, water flows into the outlet channel 4 over its entire width.

При отсутствии перекрытия 11 струи, достигающие порога 6, создают в его центральной части восходящие токи, экранирующие выход потока из водобойного колодца в центральной части, создавая таким образом неравномерное течение в отводящем канале. Перекрытие 11 препятствует образованию восходящих потоков и повышает равномерность течения в плане на выходе в отводящий канал 4. In the absence of overlap 11, the jets reaching threshold 6 create upward currents in its central part, screening the flow outlet from the water well in the central part, thereby creating an uneven flow in the outlet channel. The overlap 11 prevents the formation of upward flows and increases the uniformity of the flow in plan at the outlet to the discharge channel 4.

Claims

A device for damping the energy of a water stream, including a water-expanding well with vertical walls and a threshold located between a water supply conduit with vertical walls and a discharge channel, characterized in that the water-well in the plan has a rectangular shape and is provided with vertical end walls and longitudinal at the entrance walls that are a continuation of the walls of the inlet conduit, the threshold in the plan is made in the form of a curve that is symmetrical relative to the longitudinal axis of the well, convex in the side of the outlet channel, and the curve consists of two arcs, and in the upper part of the threshold an overlap is established over its curvilinear part.