RU2736132C1 - Method of controlling flow mode in an open channel - Google Patents

Method of controlling flow mode in an open channel Download PDF

Info

Publication number
RU2736132C1
RU2736132C1 RU2020116941A RU2020116941A RU2736132C1 RU 2736132 C1 RU2736132 C1 RU 2736132C1 RU 2020116941 A RU2020116941 A RU 2020116941A RU 2020116941 A RU2020116941 A RU 2020116941A RU 2736132 C1 RU2736132 C1 RU 2736132C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
flow
walls
vertical
outlet
Prior art date
Application number
RU2020116941A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Голубенко
Original Assignee
Михаил Иванович Голубенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Иванович Голубенко filed Critical Михаил Иванович Голубенко
Priority to RU2020116941A priority Critical patent/RU2736132C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2736132C1 publication Critical patent/RU2736132C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B13/00Irrigation ditches, i.e. gravity flow, open channel water distribution systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.
SUBSTANCE: invention relates to hydrotechnical construction, namely, to water flow damping devices for open channels. Fast-flow channel includes expanding damping chamber 1 located between supply channel 2 and discharge channel 3. Expanding chamber 1 with bottom difference is equipped in the middle with additional channel 4 having vertical longitudinal walls 5 with two transverse partitions 6 and 7, each of which adjoins wall 5 of additional channel 4 at an angle towards longitudinal axis of channel 4. Expanding chamber 1 in front of additional channel 4 and at the middle of the latter is equipped with crosswise water overflow thresholds 8. Vertical overflow walls 9 are extension of walls 5 of rectangular additional channel 4 with transverse partitions 6 and 7. Drainage wall 9, which is the extension of walls 5, is placed in front of the spillway L-shaped threshold 13 with horizontal flange 14 interfaced with discharge channel 3. At the same time threshold 13 with flange 14 are located above bottom of drop of damping chamber 1 for connection with bottom of outlet channel 3. Due to separation of water flow at the beginning of rectangular additional channel 4 and creation of braking and backup, it enters into side channels 11 and 12, lowering of both bottom and surface speeds is achieved, and at outlet to discharge channel at merging of water flows smooth inlet.
EFFECT: improving operating efficiency in conditions of variable water flow rates and operating reliability of the structure, as well as simplifying the design of the method of controlling flow conditions coming from the supply channel-rapid flow into the expanding chamber with its elements towards the outlet channel.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам гашения потока воды в открытых каналах.The invention relates to hydraulic engineering, in particular to devices for extinguishing the flow of water in open channels.

Известен узел соединения открытых водотоков, включающий подключенный к транзитному каналу подводящий канал и струенаправляющее устройство, выполненное в виде вертикальных стенок, при этом стенки установлены напротив подводящего канала в ряд, ориентированный вдоль транзитного канала, параллельно между собой и под углом 20…30° к оси транзитного канала, причем стенки от подводящего канала в сторону оси транзитного канала выполнены с уменьшающейся высотой (Авторское свидетельство SU №1511329, Е02В 13/00 от 30.09.1989).Known node for connecting open watercourses, including a supply channel connected to the transit channel and a stream-guiding device made in the form of vertical walls, while the walls are installed opposite the supply channel in a row oriented along the transit channel, parallel to each other and at an angle of 20 ... 30 ° to the axis transit channel, and the walls from the supply channel towards the axis of the transit channel are made with a decreasing height (Inventor's certificate SU No. 1511329, E02B 13/00 dated 09/30/1989).

Недостатком данного устройства узла соединения открытых водотоков является различное не согласованное ориентирующее действие на выпуск потока непосредственно в транзитный канал, при котором отметка дна не совпадает с отметкой дна подводящего канала, т.е. узел работает на разных высотных отметках с перепадом колодца. Кроме того, узел соединения открытых потоков ориентирует принцип работы только на закручивание и соударение струй потока в сторону оси канала, а средний из них потоков делится растекателем и направляется навстречу боковым потоком. В результате этого в зоне местного сопротивления возникают энергоемкие вихри нестационарности, затягивающие время переходного процесса. Накопление энергии в вихрях нестационарности происходит в период переходного процесса. Эти вихри имеют доминирующее вращение в плоскости нестационарности в местном сопротивлении, получил название явления гидравлической индукции.The disadvantage of this device for the junction of open watercourses is a different non-coordinated orienting effect on the release of the flow directly into the transit channel, in which the bottom mark does not coincide with the bottom mark of the supply channel, i.e. the unit operates at different elevations with a well drop. In addition, the open flow connection unit orients the principle of operation only to swirling and collision of the flow jets towards the channel axis, and the middle flow is divided by a diffuser and directed towards the side flow. As a result, energy-intensive vortices of unsteadiness arise in the zone of local resistance, which drag out the time of the transient process. The accumulation of energy in the vortices of nonstationarity occurs during the period of the transient process. These vortices have a dominant rotation in the plane of nonstationarity in the local resistance, which is called the phenomenon of hydraulic induction.

Таким образом, весь процесс происходит при установлении местного сопротивления определенной конфигурации. Вид местного сопротивления, так же как и форма гасителя, выбирается в зависимости от конкретной задачи.Thus, the whole process takes place when the local resistance of a certain configuration is established. The type of local resistance, as well as the shape of the absorber, is selected depending on the specific task.

Известен способ - гаситель энергии потока для открытых каналов, состоящий из формирования в открытом канале течений, причем течения формируют группой струенаправляющих элементов устройств, которое включает канал-быстроток с облицованными стенками и днищем и волногаситель, выполненный в виде вертикальных стенок, установленных параллельно стенкам кнала-быстротока, между вертикальными стенками выполнен вертикальный продольный потоконаправляющий элемент в виде бычка длиной, большой длины вертикальных стенок, которые равны по высоте со стенами, с обтекателем в нижней части, делящим на два рукава с равными входными поперечными сечениями, расположенным относительно концевых участков вертикальных стенок, причем стенка потоконаправляющего элемента по оси канала выполнена £ равной высотой канала, при этом боковые стенки канала выполнены с кольцевыми камерами гашения, а нижний конец вертикальных стенок снабжен плоским вертикальным затвором, шарнирно прикрепленным к торцу вертикальной стенки, расположенным диаметрально противоположно свободному промежутку между потоконаправляющим элементом, при этом концевой участок обтекателя имеет выпуклую форму, а боковые стенки канала дополнительно снабжены плоскими вертикальными затворами в виде выступов-ограничителей, обращенных к обтекателю (Патент RU №2551992, Е02В 8/06 от 18.03.2014).The known method is a flow energy absorber for open channels, consisting of the formation of currents in an open channel, and the currents are formed by a group of jet-directing elements of devices, which includes a fast-flow channel with lined walls and a bottom and a wave absorber made in the form of vertical walls installed parallel to the channel walls - rapid flow, between the vertical walls there is a vertical longitudinal flow-directing element in the form of a bull with a long length of vertical walls, which are equal in height to the walls, with a fairing in the lower part dividing into two sleeves with equal inlet cross-sections located relative to the end sections of the vertical walls, moreover, the wall of the flow-guide element along the channel axis is made equal to the channel height, while the side walls of the channel are made with annular damping chambers, and the lower end of the vertical walls is equipped with a flat vertical shutter, hingedly attached to the end of the vertical wall, spaced positioned diametrically opposite to the free space between the flow guide element, while the end section of the fairing has a convex shape, and the side walls of the channel are additionally equipped with flat vertical gates in the form of protrusions-restraints facing the fairing (Patent RU No. 2551992, E02В 8/06 dated 18.03.2014 ).

Недостатком данного устройства является, хотя оно существенно снижает выходные скорости, то, что имеются большие потери напора в ниже размещенном водоводе, тем самым повышается наполнение канала, и необходимо будет наращивать надводный запас высоты борта канала непосредственно в узле гашения энергии потока. Кроме того, управление потоком обеспечивает в нижнем бьефе только дополнительно струенаправляющая система, выполненная в виде плоских вертикальных затворов с осями вращения, установленных напротив обтекателя, за которым поток вновь выходит общим потоком. Однако за выступом обтекателя образуется вакуумная зона, которая влияет на формирование соединения гидравлических струй, образуя общий поток по ширине отводящего канала (водовода). Эта структура формирования потока характеризуется внешними и внутренними границами гидравлической структуры струи, взаимодействующими за обтекателем, расположенным между дополнительной струенаправляющей системой, при этом она недостаточно эффективна в работе при слиянии двух потоков по центру водоотвода. Протяженность и направленность по активному течению потока еще недостаточно надежна, т.е. вне зоны расширения потока.The disadvantage of this device is, although it significantly reduces the output speeds, the fact that there are large head losses in the below-placed water conduit, thereby increasing the filling of the channel, and it will be necessary to increase the above-water headroom of the channel directly in the unit for damping the flow energy. In addition, flow control in the tailwater is provided only by an additional jet-directing system made in the form of flat vertical gates with axes of rotation installed opposite the fairing, after which the flow again exits as a common flow. However, behind the lip of the fairing, a vacuum zone is formed, which affects the formation of a connection of hydraulic jets, forming a common flow along the width of the outlet channel (water conduit). This structure of flow formation is characterized by the external and internal boundaries of the hydraulic structure of the jet, interacting behind the fairing located between the additional jet-directing system, while it is not efficient enough when two flows merge in the center of the drainage system. The length and direction of the active current of the stream is not yet reliable enough; outside the flow expansion zone.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ управления режимом потока в открытом канале, предусматривающий канал-быстроток с облицованными стенками и днищем, где формируется зона влияния струенаправляющих элементов, установку вертикальных стенок, боковые стенки канала снабжены вертикальными щитами с возможностью поворота в виде выступов-ограничителей в сторону движения потока, при этом саму гидравлическую структуру формируют ниже по течению. Потоконаправляющие элементы выполнены посредством участка регулятора в виде поворотных щитов, одна вертикальная кромка которых закреплена на оси вращения, а другая кромка соединена с приводом их горизонтального перемещения и с направляющей с возможностью размещения в боковой нише, выполненной в боковой стенке канала, при этом угловое соединение щита с направляющей шарнирно соединено дополнительно с потоконаправляющими элементами в виде щитов, выполненных составными из среднего и боковых звеньев, соединенных посредством шарниров друг с другом, причем крайние боковые звенья каждого щитка шарнирно соединены с боковой стенкой канала в сторону струенаправляющей системы в виде вертикальных жалюзи, соединенных с приводом в сторону направления течения поток (Патент RU №2615337, Е02В 8/06, Е02В 13/00 от 04.04.2017).The closest to the proposed invention in terms of technical essence is a method for controlling the flow regime in an open channel, which provides for a fast-flow channel with lined walls and a bottom, where the zone of influence of the jet-guiding elements is formed, the installation of vertical walls, the side walls of the channel are equipped with vertical shields with the possibility of turning in the form of protrusions - restrictors in the direction of the flow, while the hydraulic structure itself is formed downstream. The flow guiding elements are made by means of a regulator section in the form of rotary shields, one vertical edge of which is fixed on the axis of rotation, and the other edge is connected to a drive for their horizontal movement and to a guide with the possibility of placement in a side niche made in the side wall of the channel, while the corner connection of the shield with the guide is pivotally connected additionally to the flow-guiding elements in the form of shields made of composite from the middle and side links, connected by means of hinges to each other, and the extreme side links of each shield are pivotally connected to the side wall of the channel towards the stream-guiding system in the form of vertical louvers connected to driven in the direction of flow direction (Patent RU No. 2615337, E02B 8/06, E02B 13/00 dated 04.04.2017).

Недостатком этой конструкции является сосредоточенный сброс воды по тракту транзитного канала в сторону растекания потока перед вертикальными жалюзи, что позволяет получить благоприятные гидравлические условия, но это, однако не связано со способом устройства гасителя потока, выполненного в виде расширяющейся камеры гашения, снабженными посредством дополнительного в середине канала, образованного поперечными двумя под углом перегородками с вертикальными продольными стенками на дне камеры гашения. Кроме того, продолжение дополнительного канала с вертикальными стенками имеет вертикальные водосливные стенки перед сопряжением их с выходным водосливным Г-образным порогом отводящего (транзитного) канала, т.е. на коротком участке расширяющейся камеры гашения, размещаются стационарные элементы гашения энергии потока, улучшающие режим работы его по сравнению с прототипом.The disadvantage of this design is the concentrated discharge of water along the path of the transit channel towards the spreading of the flow in front of the vertical louvers, which makes it possible to obtain favorable hydraulic conditions, but this, however, is not related to the method of device of the flow damper made in the form of an expanding quenching chamber, equipped with an additional one in the middle channel formed by transverse two at an angle partitions with vertical longitudinal walls at the bottom of the quenching chamber. In addition, the extension of the additional channel with vertical walls has vertical weir walls before mating them with the outlet L-shaped weir of the outlet (transit) channel, i.e. on a short section of the expanding extinguishing chamber, stationary elements for extinguishing the flow energy are placed, which improve its operating mode in comparison with the prototype.

Известно, что поток по длине имеет достаточно большую скорость, как донную, так и поверхностную, и неравномерно распределяется в толще воды, т.е. гашение потока по высоте наполнения меняется, соответственно это связано со способом взаимосвязи с конструктивным решением с самим распределением воды, а это требует сложных расчетов в изготовлении с регулирующими потоконаправляющими элементами и их изготовления конструкции для разных наполнений в канале с большими скоростями воды.It is known that the flow along its length has a sufficiently high velocity, both bottom and surface, and is unevenly distributed in the water column, i.e. damping of the flow along the filling height changes, respectively, this is due to the method of interconnection with the design solution with the water distribution itself, and this requires complex calculations in manufacturing with flow regulating elements and their design for different fillings in the channel with high water velocities.

Таким образом, для предложенного способа управления режимом потока в открытом канале - это упрощение самой конструкции в целом, где должны учитываться такие условия хода воды в расширительную камеру гашения, ее составных элементов гашения со своими просветами между вертикальными стенками, перегородками и водосливными порогами, соответственно перед входом потока в отводящий (транзитный) канал при переменных расходах в подводящем канале с большими скоростями течения с волновыми поверхностными потоками при выходе в отводящий канал.Thus, for the proposed method of controlling the flow regime in an open channel, this is a simplification of the structure itself as a whole, where such conditions for the flow of water into the expansion chamber of the quenching, its component quenching elements with their gaps between the vertical walls, partitions and weir sills, respectively, must be taken into account. flow inlet into the outlet (transit) channel at variable flow rates in the supply channel with high flow rates with wave surface flows at the outlet into the outlet channel.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением является повышение эффективности путем улучшения условия входа воды в расширяющуюся камеру гашения и повышения подпора дополнительно созданного канала по центру расширяющейся камеры гашения с гасительными переливными элементами, а также повышения эффективности работы в условиях переменных расходов воды.The technical result achieved by the present invention is to increase efficiency by improving the conditions for water entry into the expanding quenching chamber and increasing the backwater of an additionally created channel in the center of the expanding quenching chamber with damping overflow elements, as well as increasing the efficiency of operation under conditions of variable water flow rates.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе управления режимом потока в открытом канале, предусматривающий использование канала-быстротока с облицованными стенками и днищем, формирование в непосредственной близости от зоны влияния потоконаправляющих элементов, установку вертикальных стенок, гидравлическую структуру формируют по течению непосредственно между боковыми стенками канала, потоконаправляющие элементы выполняют посредством переходного участка, согласно изобретения, по трассе проточного облицованного канала устраивают гаситель потока, выполненный в виде расширяющейся камеры гашения, которую снабжают закрепленными поперечными двумя под углом перегородками, каждая из которых примыкает к одной из стенок прямоугольного канала в сторону продольной оси канала с вертикальными продольными стенками на дне камеры гашения, а нижний конец образованного дополнительного канала с входным участком являющимся продолжением вертикальных продольных стенок, после поперечных перегородок, выполняют, в условиях переменного расхода, вертикальными водосливными стенками, при этом в дополнительном канале с продольными стенками перед ним его снабжают водопереливными порогами, установленными поперек продольной оси дополнительного канала, причем последний сопрягают с выходным водопереливным Г-образным порогом отводящего канала.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of controlling the flow regime in an open channel, providing for the use of a high-flow channel with lined walls and a bottom, forming in the immediate vicinity of the zone of influence of flow-guiding elements, installing vertical walls, the hydraulic structure is formed downstream directly between the side walls channel, the flow guiding elements are performed by means of a transition section, according to the invention, along the route of the lined flow channel, a flow damper is arranged, made in the form of an expanding damping chamber, which is equipped with fixed transverse two at an angle partitions, each of which adjoins one of the walls of the rectangular channel towards the longitudinal the axis of the channel with vertical longitudinal walls at the bottom of the quenching chamber, and the lower end of the formed additional channel with the inlet section, which is a continuation of the vertical longitudinal walls, after the transverse The ditch is performed, in conditions of variable flow rate, with vertical weir walls, while in the additional channel with longitudinal walls in front of it, it is equipped with water overflow thresholds installed across the longitudinal axis of the additional channel, the latter being mated with the outlet water overflow L-shaped threshold of the outlet channel.

Кроме того, конец дополнительного канала сужают, в месте которого формируется подпор и сжатие части потока, а затем расширяется перед сопряженным водопереливным Г-образным порогом отводящего канала.In addition, the end of the additional channel is narrowed, in the place of which a backwater and compression of a part of the flow is formed, and then expands in front of the associated water-overflow L-shaped threshold of the outlet channel.

Кроме того, начало продольных вертикальных стенок дополнительного канала в расширяющейся камере гашения, устанавливают с зазором перед выходом подводящего канала.In addition, the beginning of the longitudinal vertical walls of the additional channel in the expanding quenching chamber is set with a gap before the outlet of the supply channel.

В предложенном способе происходит перераспределение расходов воды в камере гашения благодаря установленным в ней в ней дополнительного канала посередине его оси с вертикальными продольными стенками несколько удаленным от входа поводящего канала в расширяющуюся камеру гашения, снабженные вертикальные продольные стенки дополнительного канала на дне с примыканием к ним под углом двумя поперечными перегородками в сторону продольной оси канала и движения воды, соответственно, сужают центральную часть в дополнительном прямоугольном канале, при этом их стенки в сторону отводящего канала имеют продолжение, уменьшенной высоты и образуют вертикальные водосливные стенки перед сопряжением канала с выходным водопереливным порогом отводящего канала. В виду того, что подпор дополнительно еще возникает на входе в дополнительный канал, часть потока обходит его с внешней стороны вертикальных продольных стенок, т.е. растекается на несколько удельных расходов, скорость продвижения водосливными стенками, которые уменьшены по высоте и являются продолжением вертикальных продольных стенок дополнительного канала, которые снабжают в конце закрепленными двумя под углом перегородками к продольной оси канала, и каждая из которых примыкает к вертикальной стенке прямоугольного канала в конечной его части перед вертикальными водосливными стенками, являющимися продолжением стенок прямоугольного канала, а на дне перед каналом и в середине его закрепляют водопереливными порогами, установленных поперек дополнительного прямоугольного канала. Часть потока при этом получает подпор и за счет растекания в плане и в вертикальной плоскости, поворачивается в сторону движения с боковыми каналами, теряя при этом часть и избыточной кинетической энергии, т.е. со стороны внешних прямоугольных вертикальных стенок прямоугольного канала, а другая часть потока проходит в дополнительный сужающийся канал также с подпором потока, где происходит сжатие его, затем и соединение с переливающимися частями потока через вертикальны водосливные стенки, таким образом, и сталкиваясь между собой, взаимно гася поперечные составляющие скорости, остатки избыточной энергии потока, поступающего под сопряженный водопереливной Г-образный порог отводящего канала. В этой части камеры соединяющие струи образуют безотрывное течение в отводящем канале по всей ширине. Происходит дополнительный эффект гашения избыточной кинетической энергии воды во всех элементах по длине расширяющейся камеры, т.е. повышает равномерность течения в плане на выходе в отводящий канал. Установка водопереливного Г-образного порога, в виде образования горизонтальной полки в сторону дна отводящего канала после расширяющейся камеры, с учетом наличия криволинейной боковой стенки перед вертикальными водосливными стенками.In the proposed method, there is a redistribution of water flow rates in the quenching chamber due to the additional channel installed in it in the middle of its axis with vertical longitudinal walls somewhat distant from the entrance of the feed channel into the expanding quenching chamber, equipped with vertical longitudinal walls of the additional channel at the bottom with adjoining to them at an angle two transverse partitions towards the longitudinal axis of the channel and the movement of water, respectively, narrow the central part in the additional rectangular channel, while their walls towards the outlet channel have a continuation, reduced height and form vertical weir walls before mating the channel with the outlet water overflow threshold of the outlet channel. In view of the fact that the backwater still arises at the entrance to the additional channel, part of the flow bypasses it from the outside of the vertical longitudinal walls, i.e. spreads to several specific costs, the speed of advancement by the weir walls, which are reduced in height and are a continuation of the vertical longitudinal walls of the additional channel, which are supplied at the end with two partitions fixed at an angle to the longitudinal axis of the channel, and each of which is adjacent to the vertical wall of the rectangular channel in the final its parts in front of the vertical weir walls, which are a continuation of the walls of the rectangular channel, and at the bottom in front of the channel and in the middle of it are fixed with water-overflow thresholds installed across the additional rectangular channel. In this case, a part of the flow receives a thrust and due to spreading in the plan and in the vertical plane, turns towards the direction of motion with side channels, while losing part of the excess kinetic energy, i.e. from the side of the external rectangular vertical walls of the rectangular channel, and the other part of the flow passes into an additional tapering channel also with a back-up of the flow, where it is compressed, then it is connected with the overflowing parts of the flow through the vertical weir walls, thus colliding with each other, mutually extinguishing transverse velocity components, residues of excess energy of the flow entering under the conjugate water-overflow L-shaped threshold of the outlet channel. In this part of the chamber, the connecting jets form a continuous flow in the outlet channel over the entire width. There is an additional effect of extinguishing the excess kinetic energy of water in all elements along the length of the expanding chamber, i.e. increases the uniformity of the flow in the plan at the outlet to the outlet channel. Installation of a water-overflow L-shaped threshold, in the form of the formation of a horizontal shelf towards the bottom of the outlet channel after the expanding chamber, taking into account the presence of a curved side wall in front of the vertical weir walls.

Исходя из вышеизложенного, автор считает возможным утверждать, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию «существенные отличия».Based on the foregoing, the author considers it possible to assert that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

Графический материал, иллюстрирующий предлагаемый способ, представлен на следующих чертежах:Graphic material illustrating the proposed method is presented in the following drawings:

фиг. 1 - представлена схема способа управления режимом потока в открытом канале;fig. 1 is a diagram of a method for controlling a flow mode in an open channel;

фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.fig. 2 - section a-a in Fig. 1.

Способ осуществляется в следующей последовательности. Расширяющуюся камеру 1 гашения с перепадом дна, располагают между подводящим каналом 2 и отводящим каналом 3 с облицованными стенками и плоским дном. Расширяющуюся камеру 1 с перепадом дна, снабжают посередине дополнительным каналом 4, имеющим вертикальные продольные стенки 5 с имеющимися двумя поперечными перегородками 6 и 7, каждая из которых примыкает к стенке 5 дополнительного канала 4 под углом в сторону продольной оси канала 4, во входной части его выполняют на некотором расстоянии от входа подводящего канала 2 и внутри его поперечные водопереливные пороги 8. Разделительные вертикальные стенки 5, таким образом, образуют прямоугольный канал 4 с двумя под углом с перегородками 6 и 7 одинаковой ширины перед началом вертикальных водосливных стенок 9, являющимися продолжением стенок 5, и водосливные стенки 9 сопрягают с переходными криволинейными стенками 10, обращенных вогнутостью в сторону боковых каналов 11 и 12 одинаковой ширины, и расположенных перед входом в водопереливной Г-образный порог 13. Верх Г-образного порога 13 сопрягают с дном отводящего канала 3 в одной плоскости, который выполняют в виде горизонтальной полки 14 в верхней части над дном в конце расширяющейся камеры 1. Длина вертикальных водосливных стенок 9 зависит от соотношения пропорции распределения расхода перед входной частью прямоугольного канала 4 с вертикальными продольными стенками 5, в конце которых закрепляют две перегородки 6 и 7 под углом к продольной оси прямоугольного канала 4 с закреплением и на дне его (геометрические размеры подбираются расчетом не показано).The method is carried out in the following sequence. An expanding quenching chamber 1 with a bottom drop is located between the supply channel 2 and the outlet channel 3 with lined walls and a flat bottom. The expanding chamber 1 with a bottom drop is provided in the middle with an additional channel 4, which has vertical longitudinal walls 5 with two existing transverse partitions 6 and 7, each of which adjoins the wall 5 of the additional channel 4 at an angle towards the longitudinal axis of the channel 4, in the entrance part of it performed at some distance from the entrance of the supply channel 2 and inside its transverse water overflow thresholds 8. The dividing vertical walls 5, thus, form a rectangular channel 4 with two at an angle with partitions 6 and 7 of the same width in front of the beginning of the vertical weir walls 9, which are a continuation of the walls 5, and the weir walls 9 are mated with the transitional curved walls 10, facing the concavity towards the side channels 11 and 12 of the same width, and located in front of the entrance to the water overflow L-shaped threshold 13. The top of the L-shaped threshold 13 is mated with the bottom of the outlet channel 3 in one plane, which is made in the form of a horizontal shelf 14 in the upper part above the bottom at the end of the expanding chamber 1. The length of the vertical weir walls 9 depends on the ratio of the proportion of the flow distribution in front of the inlet part of the rectangular channel 4 with vertical longitudinal walls 5, at the end of which two partitions 6 and 7 are fixed at an angle to the longitudinal axis of the rectangular channel 4 with fastening and at its bottom (geometric dimensions are selected by calculation, not shown).

Способ управления режим поток в открытом канале осуществляется следующим образом.The way to control the flow mode in an open channel is as follows.

Поток воды, поступающий в расширяющуюся камеру 1 из подводящего канала 2, после перепада без растекания в плане подводится вначале к поперечным водопереливным порогам 8, где донные слои потока тормозятся продвижением некоторой части, и образуют подпор (остановка части потока) перед прямоугольным каналом 4 с вертикальными стенками 5 и потеря части кинетической энергии, далее при наличии установки под углом двух поперечных перегородок 6 и 7, создающим сужение потока воды на выходе из прямоугольного канала 4, увеличивается подъем уровня воды, но продолжается движение воды посередине после перечных под углом перегородок 6 и 7. Кроме того, следует отметить, что образуется больший подпор в начале входа в прямоугольный канал 4 воды. Вследствие этого больше увеличивается поступление воды в боковые каналы 11 и 12 в сторону поступления к вертикальным водосливным стенка 9 стенкам, где вода переливается и поступает на дно камеры 1 перед водосливным Г-образным порогом 13 с горизонтальной полкой 14. При натекании части потока на поперечные перегородки 6 и 7, формирует одну горизонтальную струю, направленную прямолинейно в сторону Г-образного порога 13 с горизонтальной полкой 14, где он сталкивается с боковыми переливными частями воды, поступающими через водосливные пороги 9, взаимно гася поперечные составляющие скорости, остатки избыточной энергии потока, поступающие перед Г-образным порогом 13.The flow of water entering the expanding chamber 1 from the supply channel 2, after a drop without spreading in the plan, is first supplied to the transverse water overflow sills 8, where the bottom layers of the flow are inhibited by the advancement of some part, and form a backwater (stopping part of the flow) in front of the rectangular channel 4 with vertical walls 5 and the loss of part of the kinetic energy, then, if there is an installation at an angle of two transverse partitions 6 and 7, which creates a narrowing of the water flow at the exit from the rectangular channel 4, the rise in the water level increases, but the water continues to move in the middle after the crosspieces at the angle of partitions 6 and 7 In addition, it should be noted that a larger backwater is formed at the beginning of the entrance to the rectangular water channel 4. As a result, the flow of water into the side channels 11 and 12 increases more towards the entrance to the vertical weir wall 9 walls, where the water overflows and enters the bottom of the chamber 1 in front of the weir L-shaped threshold 13 with a horizontal shelf 14. When part of the flow enters the transverse partitions 6 and 7, forms one horizontal stream directed rectilinearly towards the L-shaped sill 13 with a horizontal flange 14, where it collides with the lateral overflow parts of the water entering through the weir sills 9, mutually extinguishing the transverse velocity components, the remnants of excess flow energy entering before the L-shaped threshold 13.

Поскольку в прямоугольном канале 4 происходит подъем уровня воды, а донные слои потока тормозятся при наличии установки перечных водопереливных порогов 8, увеличивается подпор в верхней части дополнительного прямоугольного канала 4, соответственно уровень воды в боковых каналах 11 и 12 также увеличивается по всей ширине, возникает движение воды в сторону вертикальных водосливных стенок 9, и как следствие, в конце канала 4 после перегородок 6 и 7 соударение потоков. Следует отметить, что возрастает гидродинамическое давление над Г-образным порогом 13 с горизонтальной полкой 14, где уменьшается поднятие верх потока по оси отводящего канала 3, а также предохраняет от распространения по отводящему каналу образование восходящих потоков и больших волнений при изменении общего расхода под полкой 14. Тем самым существенно повышается эффективность управления потоком в отводящем канале и увеличивается его производительность с обеспечением уменьшения размыва отводящего канала.Since the water level rises in the rectangular channel 4, and the bottom layers of the flow are slowed down in the presence of the installation of transverse water overflow thresholds 8, the backwater in the upper part of the additional rectangular channel 4 increases, respectively, the water level in the side channels 11 and 12 also increases across the entire width, there is movement water towards the vertical spillway walls 9, and as a consequence, at the end of the channel 4 after the partitions 6 and 7 collision of flows. It should be noted that the hydrodynamic pressure above the L-shaped sill 13 with a horizontal flange 14 increases, where the upward flow along the axis of the outlet channel 3 decreases, and also prevents the formation of ascending flows and large waves from propagation along the outlet channel when the total flow rate changes under the flange 14 This significantly increases the efficiency of flow control in the discharge duct and increases its productivity, while reducing washout in the discharge duct.

Таким образом, достаточно в условиях малого заглубления дна расширяющейся камеры гашения относительно ее дна с отводящим каналом, влияющего на условия производства работ, стоимость, предлагаемый способ предусматривает выполнение последовательных операций: установка на пути поперечных переливных порогов, а также двух уступов в виде поперечных перегородок под углом к продольной оси дополнительной прямоугольного канала, с примыканием перечных перегородок к стенкам дополнительного канала в концевой его части перед началом водопереливных вертикальных стенок. В конечном итоге происходит не только торможение и некоторая часть остановки потоков с подпором, но они взаимно гасятся в конце прямоугольного канал, обеспечивая равномерность течения в плане на выходе в отводящий канал, а это также уменьшает возможность образования локальных размывов его дна, за счет упрощения компоновки устройства для регулирования скоростного режима в расширяющейся камере.Thus, the cost is sufficient in conditions of small deepening of the bottom of the expanding quenching chamber relative to its bottom with a discharge channel, affecting the conditions of work, the proposed method provides for the implementation of sequential operations: installation of transverse overflow thresholds on the way, as well as two ledges in the form of transverse partitions under an angle to the longitudinal axis of the additional rectangular channel, with the abutment of the crosspieces to the walls of the additional channel in its end part before the beginning of the water-overflow vertical walls. Ultimately, there is not only deceleration and some part of stopping of flows with backwater, but they are mutually extinguished at the end of the rectangular channel, ensuring the uniformity of the flow in the plan at the outlet to the outlet channel, and this also reduces the possibility of the formation of local erosion of its bottom, by simplifying the layout devices for speed control in the expanding chamber.

В целом изобретение расширяет функциональные возможности таких каналов-быстротоков на оросительных системах.In general, the invention extends the functionality of such high-flow canals on irrigation systems.

Claims (3)

1. Способ управления режимом потока в открытом канале, предусматривающий использование канала-быстротока с облицованными стенками и днищем, формирование в непосредственной близости от зоны влияния потоконаправляющих элементов, установку вертикальных стенок, гидравлическую структуру формируют по течению непосредственно между боковыми стенками канала, потоконаправляющие элементы выполняют посредством переходного участка, отличающийся тем, что по трассе проточного облицованного канала устраивают гаситель потока, выполненный в виде расширяющейся камеры гашения, которую снабжают закрепленными под углом двумя поперечными перегородками, каждая из которых примыкает к одной из стенок прямоугольного канала в сторону продольной оси канала с вертикальными продольными стенками на дне камеры гашения, а нижний конец образованного дополнительного канала с входным участком, являющийся продолжением вертикальных продольных стенок, после поперечных перегородок выполняют, в условиях переменного расхода, вертикальными водосливными стенками, при этом в дополнительном канале с продольными стенками и перед ним его снабжают водопереливными порогами, установленными поперек продольной оси дополнительного канала, причем последний сопрягают с выходным водопереливным Г-образным порогом отводящего канала.1. A method for controlling the flow regime in an open channel, providing for the use of a high-flow channel with lined walls and a bottom, the formation in the immediate vicinity of the zone of influence of the flow-directing elements, the installation of vertical walls, the hydraulic structure is formed downstream directly between the side walls of the channel, the flow-directing elements are performed by transition section, characterized in that a flow damper is arranged along the route of the lined flow channel, made in the form of an expanding damping chamber, which is equipped with two transverse partitions fixed at an angle, each of which adjoins one of the walls of the rectangular channel towards the longitudinal axis of the channel with vertical longitudinal walls at the bottom of the quenching chamber, and the lower end of the formed additional channel with an inlet section, which is a continuation of the vertical longitudinal walls, after the transverse partitions, is performed, in conditions of variable flow, vertical spillway walls, while in the additional channel with longitudinal walls and in front of it, it is equipped with water overflow thresholds installed across the longitudinal axis of the additional channel, the latter being mated with the outlet water overflow L-shaped threshold of the outlet channel. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конец дополнительного канала сужают, в месте которого формируется подпор и сжатие части потока, а затем расширяется перед сопряженным водопереливным Г-образным порогом отводящего канала.2. The method according to claim. 1, characterized in that the end of the additional channel is narrowed, in the place of which a backwater and compression of a part of the flow is formed, and then it expands in front of the associated water-overflow L-shaped threshold of the outlet channel. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что начало продольных вертикальных стенок дополнительного канала в расширяющейся камере гашения устанавливают с зазором перед выходом подводящего канала.3. The method according to claim 1, characterized in that the beginning of the longitudinal vertical walls of the additional channel in the expanding quenching chamber is set with a gap before the outlet of the supply channel.
RU2020116941A 2020-05-12 2020-05-12 Method of controlling flow mode in an open channel RU2736132C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116941A RU2736132C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method of controlling flow mode in an open channel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116941A RU2736132C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method of controlling flow mode in an open channel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2736132C1 true RU2736132C1 (en) 2020-11-11

Family

ID=73460910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020116941A RU2736132C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method of controlling flow mode in an open channel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2736132C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807696C2 (en) * 2022-01-12 2023-11-21 Вадим Михайлович Голубенко Method for controlling flow mode in an open channel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511329A1 (en) * 1987-04-30 1989-09-30 Бакинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения, Канализации, Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрологии "Водгео" Joint of open water ducts
WO2013134886A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Jouni Jokela Hydraulic structure for water flow control
RU2615337C1 (en) * 2016-02-09 2017-04-04 Михаил Иванович Голубенко Flow mode control method in the opened channel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511329A1 (en) * 1987-04-30 1989-09-30 Бакинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения, Канализации, Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрологии "Водгео" Joint of open water ducts
WO2013134886A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Jouni Jokela Hydraulic structure for water flow control
RU2615337C1 (en) * 2016-02-09 2017-04-04 Михаил Иванович Голубенко Flow mode control method in the opened channel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807696C2 (en) * 2022-01-12 2023-11-21 Вадим Михайлович Голубенко Method for controlling flow mode in an open channel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2615337C1 (en) Flow mode control method in the opened channel
CN110004891B (en) Energy dissipation method for hydraulic and hydroelectric engineering
CN104863098B (en) Danger-elimination refitting method for stilling pool downstream energy dissipater
CN104775404A (en) Steady flow friction reduction absorption basin
RU2736132C1 (en) Method of controlling flow mode in an open channel
US4884917A (en) Flow modification at the bifurcation of a branch channel from a main channel carrying a water flow
KR101155687B1 (en) Labyrinth weir having preventing accumulation structure
RU2660243C1 (en) Two-sided water divided for channels with steep slopes
RU2748063C1 (en) Open channel flow control method
Bor Türkben Experimental study of submerged vanes in intakes under sediment feeding conditions
RU2807696C2 (en) Method for controlling flow mode in an open channel
KR20190002916A (en) Compact fishway for small stream due to reduction of flow speed
US2529141A (en) Spillway installation for dams
US2080045A (en) Method of and apparatus for protecting water channels
RU2816532C2 (en) Method of controlling hydraulic structure of water flow at circulation threshold in watercourse bed with water intake structure
RU2550421C1 (en) Water outlet from channel with steep slope
CN109487763B (en) Underflow energy dissipation structure suitable for wide-tail pier extends to stilling pool
RU2630899C1 (en) Connection joint of open watercourses
CN209412796U (en) A kind of energy dissipation by hydraulic jump structure extending to stilling pond suitable for flaring gate pier
RU2735957C1 (en) Rotary structure for rapid flow channels
RU2708529C1 (en) Water intake unit of irrigation system
US2605616A (en) Apparatus for recovering the hydraulic energy of a high velocity flow of water under free surface conditions
RU2609429C1 (en) Water flow energy dissipator
CN111979989A (en) Tweezer-shaped water tongue transverse collision energy dissipater
RU2484202C1 (en) Water discharge from flumes with rapid flow mode