SU1758152A1 - Водозаборное сооружение дл горных рек - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гидротехнике, а именно к водозаборным сооружени м дл  горных рек, и может быть использовано при орошении и водоснабжении. Цель изобретени  - повышение эффективности работы. Водозаборное сооружение состоит из криволинейного порога у входа в сооружение 3, водосливной плотины 4, имеющей водосливную грань 5, заканчивающуюс  уступом водобойной плиты 6, водозахватной галереи 7, промывной донной галереи 8, водоприемной галереи 9, разделительной стенки 10. При этом разделительна  стенка 10 размещена от уступа плотины 4 на рассто нии, равном (0,25-0,5)его высоты, а высота стенки равна (05-06) высоты уступа. 2 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к гидротехнике, а именно к водозаборным сооружени м дл  горных рек, и может быть использовано при орошении и водоснабжении.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности работы.

На фиг.1 изображено водозаборное сооружение , продольный разрез; на фиг.2 - то же, план.

Водозаборное сооружение состоит из водосбросной плотины 1 промывных шлюзов 2, криволинейного порога у входа сооружени  3, водосливной плотичы 4, имеющей водосливную грань 5, водобойной плиты 6, водозахватной галереи 7, промывной донной галереи 8, водоприемной галереи 9, разделительной стенки 10.

Водосбросна  часть сооружени  1 позвол ет осуществить сброс паводкового потока и тем самым создает потребный уровень воды дл  нормальной работы водозаборного сооружени .

Криволинейный порог 3 обеспечивает расслоение потока, направл ет донные наносы к промывным шлюзам 2 и тем самым уменьшает поступление донных наносов в водозаборное сооружение.

Работа конструкции заключаетс  в следующем .

В предлагаемой конструкции водосливна  грань очерчиваетс  по дуге окружности 5 и заканчиваетс  вертикальным уступом высотой d. Наносы, сбрасываемые через плотину 4, на всем прот жении своего пути испытывают действие центробежной силы одного направлени . При этом часть потока, насыщенна  наносами, под действием центробежной силы отклон етс  к наружной стороне водосливной струей. После сопр жени  с дном водобо  6 эта часть потока устремл етс  в нижней бьеф, а друга , значительно освобожденна  от наносов (осветленна  вода), изменив свое направление на 180°, проходит через водозахватную галерею 7 и поступает в промывную галерею 8, где отдел ютс  оставшиес  наносы. Очищенна  вода восход щим током переходит в водоприемную галерею 9, расположенную

о з

VJ

СЛ 00

(Л

Ю

над промывной галереи 8. Наносы с гидравлической крупностью, превышающее скорость восход щего тока, осаждаютс  на дне промывной галереи 8, откуда периодически промываютс  вниз по течению реки.

Дл  лучшего разделени  потока предлагаетс  на дне водобо  6. в месте падени  струи установить разделительную стенку 10, с отверсти ми у дна, дл  промыва.

При осуществлении забора воды в водо- захватной камере уровень воды (h) получаетс  выше уровн  воды на водобойной плите (hi) и здесь нет противоречий законам гидравлики, так как на водобойной плите на забираемую часть воды действует обратна  сила сбросного расхода.

Предлагаема  конструкци  отличаетс  от прототипа тем, что ее водосливна  грань очерчена по дуге окружности, оканчивающа с  не доход  до водобо . При таком выпуклом профиле донные наносы будут стремитьс  к верхнему слою потока, не истира  при этом профил  сооружени , попадут на водобой и будут уноситьс  по течению реки.

Дл  сравнени  положительного эффекта предлагаемого водозабора с прототипом были проведены опыты, результаты которых представлены в табл.1.

Как видно из табл. 1, при одних и тех же расходах воды забираемый расход предлагаемым сооружением и прототипом различен .

Опыты, проведенные на модели прототипа , показали, что водослив с низким уступом создает услови  дл  попадани  части донных наносов в промывные и водоприемные галерей, что приводит к ухудшению гид- равлического режима работы водоприемника и уменьшению забора воды , а также дл  промыва осаждающихс  наносов в промывной галереи используетс  большой объем воды.

При этом не обеспечиваетс  достижение цели водозабора и тем самым снижаетс  степень эффективности работы сооружени .

Предлагаемое водозаборное сооружение устран ет вышеуказанные недостатки.

Опыты.проведенные на модели предлагаемого водозабора,показали, что забираемый расход увеличиваетс  на 10-15%.

Кроме того, лабораторные опыты, проведенные при наносном режиме, показали (табл.2), что на модели прототипа при расходе 15 л /с и при различных мутност х потока р 2...25 г/л (диаметр частиц колеблетс  от 1 до 10 мм), часть крупных наносов поступает и осаждаетс  в водоприемнике.

Как видно из табл,2. увеличение осевших наносов в водоприемнике в зависимости от мутности потока колеблетс  от 5...10% от общего веса, что уменьшает забор воды и тем самым ухудшаетс  эксплуатаци  сооружени .

Дл  того, чтобы создать нормальные услови  дл  сепарации и транспортировки на- носов в предлагаемом водозаборе,

поверхность водосливной плотины очерчена по дуге окружности, а на водобое установлена разделительна  стенка на рассто нии (0,,50)d от вертикального уступа, при этом высота разделительной

стенки равна (0,5-0,6)d,

где d - высота вертикального уступа. В результате прекращаетс  попадание донных наносов в водоприемник.

В ходе исследований, проведенных на модели,было установлено, что при рассто нии между вертикальным уступом и разделительной стенкой (L) (0,25-0,50)d и при высоте разделительной стенки (Рс) (0,5 0 ,6) d (т.е. при значении ниже минимального ) забираемый расход уменьшаетс , а при значении I и Рс (0,25-0,50)d и (0,5-0,6)d (т.е. выше максимального) ухудшалс  гидравлический режим работы нижнего бьефа сооружений и увеличивалось поступление наносов в водоприемную галерею.

Таким образом, при предельных значени х (0,25-0,50)d и (0,5-0,6)d создаетс  нормальный гидравлический режим дл 

безнаносного водозабора.

Водосливна  поверхность (очерченна  по дуге окружности) и разделительна  стенка на дне водобо  вли ют на работу друг друга, так как водосливна  часть служит дл 

сепарации и транспортировки наносов в нижний бьеф, а разделительна  стенка служит дл  разделени  и промыва потока.

Предлагаема  конструкци  увеличивает водозабор на 10-20%.

Если прин ть нижний предел, т.е. 10% увеличени  расхода, то сооружение вместо 1,5 м/с пропустит 1,65 м3/с. Следовательно , забор воды за секунду увеличиваетс  на 0,15 м3/с. Тогда объем воды за сутки составит 0,15x86400 12960 м3/с, а в течение одного вегетационного периода (120 дней) 12960x120 1555200 м3 воды.

Принима  оросительную норму дл  полива сельскохоз йственных культур и садов

равной 5000 м /га, приведенным выше объемом воды можно оросить 1555200:5000 311.0га.

На этой площади можно выращивать следующие культуры и получить определенный доход (см.табл.З).

Следовательно годовой экономический эффект от предлагаемой конструкции водозабора составит: 3i год 842,6 тыс. руб.

При максимальном расходе воды поступающий в водозабор расход составит 10 м/с. обща  мутность 5 кг/м , продолжительность потока с обильными наносами составит 30 дней.

Исследовани ми установлено, что при осуществлении забора воды в водоприемник (по прототипу) поступает около 3% донных наносов, а основна  часть наносов промываетс  в нижнем бьефе гидроузла.

Так как в 1 м воды имеетс  30% донных наносов общей мутности, т.е. 0,3 х 5 1,5 кг, а в 10м3 воды 10 х 15 15 кг, из которых 3% или 15 х 0,03 0,45 кг осаждаетс  в водоприемнике , то за сутки будет составл ть 0,45 х 86400 38880 кг. Принима  объемный вес наносов 1500 кг/м3, получаем, что за сутки в водоприемник поступит 38880:1500 25,9 м3. Наносы поступающие в водоприемник за 30 дней /сЬставл ют 25,9 х 30 777 м3.

Стоимость механической очистки 1 м3 наносов равна 0,15 руб. Тогда обща  стоимость механической очистки водоприемника за один сезон составит 777 х 0,15 116,6руб.

В предлагаемой конструкции водозабора подобный процесс (не было поступление донных наносов в водоприемник) не наблюдалс .

Тбдова  экономическа  эффективность предлагаемого сооружени  определ етс  по следующей формуле:

Эгод - (Ci + EHKi) - (С2 + ЕНК2),

где Ci - эксплуатационные затраты на механическую очистку от наносов водоприемника , равна 116.6 руб., а заработна  плата двух рабочих дл  обслуживани  водозабора 3600 руб., всего 3716 руб.;

С2 - эксплуатационные затраты предлагаемого нами сооружени  3600 руб. (заработна  плата двух рабочих дл  обслуживани  водозабора); Ki - капитальные затраты сооружени  равны 75000 руб.;

fa- капитальные затраты предлагаемого нами сооружени  75000 руб.;

Ен - нормативный коэффициент 0.15. Тогда Э2год - (3716.6 + 0,15-75000) - -(3600 + 0,15-75000) 116,6 руб. 0,12 тыс.

руб.

Обща  годова  экономическа  эффективность предлагаемого сооружени  соста- вит:

Эгод Э1год+Э2год 842,6+0,12 842,72тыс.руб.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Водозаборное сооружение дл  горных рек, включающее водосливную плотину с вертикальным уступом в ее нижней части, водобой и водопремную галерею, расположенную под водосливной плотиной, о т л ичающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности работы, поверхность водосливной плотины очерчена по дуге окружности , а на водобое установлена разделительна  стенка на рассто нии (0,250 ,50)d от вертикального уступа, при этом высота разделительной стенки равна (0,5- 0,6)d, где d - высота вертикального уступа.

   Та бл и ц а 1

   Таблица2

   ТаблицаЗ

   Фиг. 2