SU676676A1

SU676676A1 - Weir of hydraulic engineering structure

Info

Publication number: SU676676A1
Application number: SU772553154A
Authority: SU
Inventors: Альфонсас Адомо Римкус
Original assignee: Литовский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1979-07-30

Description

,1,one

Изобретение относитс к гидротехнике, а именно к водосбросам сифонного типа.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to hydraulic engineering, in particular to siphon-type water discharge.

Известен водосброс гидротехпического сооружени , включающий сифон с капором, воздухоподвод щее. устройство к водослив с трамплином {1.A spillway of a hydrotechological structure is known, including a siphon with a hood, an air inlet. device to weir with springboard {1.

Недостатком известного устройства, вл етс низка надежность эксплуатации в зимний период из-за возможности закупоривани сифона льдом.A disadvantage of the known device is the low reliability of operation in the winter period due to the possibility of siphon clogging with ice.

Цель изобретени - повышение надежности эксплуатации Б зимиий период .путем обеспече ни циркул ции воздуха под калором сифона с предотвращением утечки теплого воздуха.. .The purpose of the invention is to increase the reliability of operation. B zimiy period. By ensuring air circulation under the siphon calorum with prevention of warm air leakage.

Это достигаетс тем, что воздухоподвод щее устройство имеет а-ванкамеру, сообщенную окном с атмосферой п соединенную посредством трубопровода с нисход щей ветвью .сифона под трамплином, а окноимеет завесу.This is achieved by the fact that the air inlet device has an air chamber connected by a window to the atmosphere and connected by means of a pipeline to the downward branch of the siphon under the springboard, and the window has a curtain.

На фиг. 1 показан предлагаемый водосброс в разрезе; на фиг. 2 - вьшускной наконечник , продольный разрез; на фиг. 3 - вариант воздуховьгпускного устройства .с выпуском воздуха в верхнюю часть, полости сифона..FIG. 1 shows the proposed spillway in the section; in fig. 2 - extension tip, longitudinal section; in fig. 3 - a variant of the air intake device. With the release of air into the upper part, the cavity of the siphon ..

Сифон водосброса имеет воздухоподвод щее устройство в виде наклонного канала 1, расположенное в пере.дней стенке капора 2.The spillway siphon has an air inlet device in the form of an inclined channel 1, located in the front wall of the hood 2.

Вход в канал 1 защищен -решеткой 3. Верхн кромка 4 выхода канала находитс несколько ниже нижней кромки 5 на входе в канал. Возможны идругие виды воздухозабора , например (фиг. 3) с воздухозаборной камерой 6. Воздуховыпускное устройство состоит из воздуховодной трубы 7, уложенной в бычок или устой сифона, и из выпускного наконечника S с выходным сечением, расположенным .горизонтально. При необходимости иметь более значительную площадь на выходе могут примен тьс и другие виды наконечника, на1пример в виде горизонтальной трубы 9 с продольной прорезью снизу. В систему .вход т также окно 10, завеса И или покрывало 12, водослиб 13, трамплин 14, верхн ;полость.15 под капором сифона, нижн .полость 16 под. трамплином 14, аванкамера 17 и крупна решетка . 18. Проем 19 служит дл впуска воздуха .The entrance to channel 1 is protected by a grating 3. The upper edge 4 of the channel exit is slightly below the lower edge 5 at the entrance to the channel. Other types of air intake are possible, for example (Fig. 3) with an air intake chamber 6. The air discharge device consists of an air duct 7 laid in a goby or a siphon and an outlet tip S with an outlet cross section located horizontally. If it is necessary to have a larger area at the outlet, other types of tips can be used, for example, in the form of a horizontal pipe 9 with a longitudinal slit from below. The system also includes window 10, curtain I, or blanket 12, water drain 13, springboard 14, upper; cavity 15 under the siphon hood, lower cavity 16 below. 14 springboard, 17 avancamera and large grille. 18. Aperture 19 serves for air intake.

Описанна система работает следующим образом.The described system works as follows.

Излишки воды из водохранилища переливаютс через водослив 13 и трамплин 14 и образуют вод ную завесу, отдел ющую верхнюю полость 15 сифона от нижней полости 16. Стру воды при ударении о стенку захватывает воздух из полости 15 и переносит его в полость 16. При этом давление воздуха под струей становитс выше чем над ней.Excess water from the reservoir overflows through the spillway 13 and springboard 14 and forms a water curtain separating the upper cavity 15 of the siphon from the lower cavity 16. A water jet, when it hits a wall, captures air from the cavity 15 and transfers it to the cavity 16. Air pressure under the stream it becomes higher than above it.

, Зимою, проход вод ную струю, воздух нагреваетс до температуры воды. Нагретый воздух по трубе 7 возвращаетс в аванкамеру 17 и ол ть засасываетс в сифон через воздухоподвод щее устройство. Такой круговорот воздуха происходит при малых расходах воды, какие и бывают во врем морозов. Они недостаточны дл того, чтобы уносить воздух из шахты в отвод щий трубопровод , и весь расход воздуха, захватываемый струей, возвращаетс обратно по трубе 7. Соприкаса сь с полостью 15 и аванкамерой 17, воздух охлаждаетс , а при прохождении через вод ную струю оп ть нагреваетс . При этом в полости 15 и аванкамере 17 поддерживаетс положительна температура и лед на поверхности воды не образуетс . Необходимо, чтобы расход циркулирующего воздуха был по возможности больше. Как показали опыты, при заданных величинах расхода воды и наклона трамплина расход воздуха зависит от гидравлических сопротивлений воздухозаборного и воздуховыпускного устройств. Пользу сь данными лабораторных исследований, расход можно рассчитать.In winter, the passage of a water jet, the air is heated to the water temperature. The heated air through pipe 7 is returned to the avancamera 17 and the suction is sucked into the siphon through the air intake device. Such a cycle of air occurs at low water flow, which occurs during frosts. They are insufficient to carry air from the shaft to the exhaust pipe, and all the air flow captured by the jet returns back through pipe 7. Contacting cavity 15 and avancamera 17, the air is cooled, and when passing through the water stream again heats up. At the same time, in the cavity 15 and the avancamera 17, a positive temperature is maintained and no ice forms on the surface of the water. It is necessary that the circulating air flow rate be as large as possible. Experiments have shown that for given values of water flow and springboard inclination, the air flow rate depends on the hydraulic resistances of the air intake and air outlet devices. Using laboratory data, the flow rate can be calculated.

Дл пропуска воздуха в передней стенке аванкамеры имеетс окно 10 и проем 19 в перекрытии, устраиваемом дл удобства обслуживани . Через эти отверсти нагретый воздух мог бы выходить наружу. Поэтому необходимы защитные меры, в качестве которых могли бы служить завеса над окном из резины или другого материала, выполн юща роль обратного клапана, или покрывало из гибкого материала над проемом в полу, закрытом решеткой и т. п.For air passage, there is a window 10 in the front wall of the avant-chamber, and an opening 19 in the ceiling, arranged for ease of maintenance. Heated air could escape through these openings. Therefore, protective measures are needed, which could serve as a curtain over a window made of rubber or other material, acting as a check valve, or a blanket made of flexible material over an opening in the floor, covered with a grate, etc.

В особенно холодные зимы, дри температурах ниже расчетной в аванкамере 17 всетаки может образоватьс немного льда. Чтобы при потеплении он не закупоривал воздушный канал 1, предусмотрена мелка решетка 3. Имеетс также крутна решетка 18, расположенна в отверстии, необходимом дл впуска воды в аванкамеру 17.In especially cold winters, a drift of temperatures below that calculated in the 17 avakkamer, all the same, some ice may form. So that when warming it does not block the air channel 1, a fine grid 3 is provided. There is also a cool grid 18 located in the hole necessary for water inlet into the anankamer 17.

Описанный процесс будет продолжатьс до тех пор, пока не наступит оттепель и с увеличением переливающегос расхода воды не начнетс унос воздуха из нижней лолости 16 сифона, или до тех пор, пока поднимаюшийс уровень воды в водохранилище не затопит выходное отверстие воздуховыпуска . Если выходное отверстие воздуховыпуска расположить ниже верхней кромки 4 воздушного канала 1, то оно закроетс , и круговорот воздуха прекратитс еще до зар дки сифона. В этом случае труба 7 будет служить только обогреву. Закрытие отверсти водой вл етс об зательным, иначе сифон не сможет .полностью зар дитьс .The described process will continue until a thaw occurs and, with an increase in the overflowing water flow, air will not be drained from the lower cavity of the 16th siphon, or until a rising water level in the reservoir floods the air outlet. If the air outlet outlet is located below the upper edge 4 of the air channel 1, it will close and the air cycle will stop before the siphon is charged. In this case, the pipe 7 will serve only heating. Closing the hole with water is necessary, otherwise the siphon will not be able to fully charge.

Трубу 7 можно использовать и дл регулировани сбрасываемого расхода. Дл этого надо расположить выпускное отвер4The pipe 7 can also be used to regulate the discharge flow. To do this, you must arrange the exhaust port4

стие воздуховыпуска .несколько выше (примерно на 2-3 см) верхней кромки 4 воздушного канала 1. Зар дка сифона (после затоюлени кромки 4) будет происходить сThe air outlet is slightly higher (about 2-3 cm) in the upper edge 4 of the air channel 1. The charging of the siphon (after the edge 4 is closed) will occur from

выпуском воздуха через трубу 7. Поэтому он сможет зар дитьс раньше, то есть при такой отметке водохранилища, при которой воздух из шахты еще не выноситс . При этом понижаетс уровень воды при пропуске максимального расхода. После зар дки сифона с отводом воздуха через трубу 7 расход воды, переливающийс через водослив , увеличиваетс , начинает уносить воздух также и из нижней полости 16 сифона,release of air through pipe 7. Therefore, it will be able to be charged earlier, i.e. at such a level of the reservoir, at which air from the mine is not yet taken out. This lowers the water level when the maximum flow is passed. After charging the siphon with the air outlet through the pipe 7, the water flow through the spillway increases, and the air from the lower cavity 16 of the siphon also starts to be carried away,

причем становитс возможным дальнейшее увеличение пропускной способности сифона. Исследовани показали, что скачок сбрасываемого расхода при такой зар дке сифона бывает незначительным и к нежелательнымand it becomes possible to further increase the siphon throughput. Studies have shown that a jump in discharge flow with such a siphon charge is insignificant and undesirable.

влени м в нижнем бьефе не приводит.no events in the downstream.

Плавность дальнейшего увеличени сбрасываемого расхода зависит от того, в какой момент будет затопл тьс воздуховыпускное Отверстие трубы 7. Кромку 4 и выпускное отверстие следует расположить на такой высоте над гребнем водослива 13, при которой в момент затоплени воздуховыпуска через водослив переливалс бы такой слой воды, чтобы расход воздуха, уносимого из шахты в отвод щий трубопровод, сравн лс с расходом воздуха, влекомого падающей струей. Некоторую погрешность расчетов, можно исправить на действующем водосбросе путем изменени отметки выходного сечени воздуховьгауска приваркой или срезкой его наконечника. Затопление выпуска в то врем , когда излишки воздуха еще уход т из него, вл етс недопустимым , так как это помешало бы процессу зар дки , а слишком позднее затопление, когда воздух уже засасываетс также и через трубу 7, .приводит к образованию скачка увеличени сбрасываемого расхода воды, к тем большему, чем больше засасываетс The smoothness of the further increase of the discharge flow depends on when the vent hole of pipe 7 is flooded. The edge 4 and the outlet should be located at such a height above the spillway ridge 13, so that at the time of the air discharge through the weir, such a layer of water would overflow the air flow carried away from the shaft to the discharge pipe is compared with the air flow drawn by the falling stream. Some error of the calculations can be corrected on the existing spillway by changing the mark of the outlet cross section of the air inlet shaft by welding or cutting off its tip. Flooding the exhaust while the excess air is still leaving it is unacceptable, as this would interfere with the charging process, and too late flooding when the air is already sucked in through the pipe 7 as well, leads to the formation of an increase in discharge. water consumption, to the greater, the more sucked

воздуха.of air.

Наиболее эффективен этот способ улучшени регулировани расхода в стабильных услави х изменени затоплени водосброса со стороны нижнего бьефа, например, приThis method is most effective for improving flow control in stable terms of changing the spillway flooding from the downstream, for example,

большом уклоне отвод шего трубопровода, при стабильном русле в нижнем бьефе и т. п.large slope diversion of the pipeline, with a stable channel in the downstream, etc.

Предлагае.мое сооружение позвол ет сифонным водосбросам успешно конкурировать с шахтными водосбросами и водосливными плотинами. При замене водосливных плотин на сифонный водосброс его стоимость уменьшаетс в 2-3 раза. При замене же шахтных водосбросов их стоимость почти не мен етс , но экономи получаетс за счет снижени величины форсировани верхнего бьефа, котора в шахтных водосбросах достигаетс 1 -1,5 м и более. При применении сифонного водосброса призмуThe proposed structure allows siphon spillways to compete successfully with mine spillways and spillway dams. When replacing the spillway dams with a siphon spillway, its cost decreases by a factor of 2-3. When replacing mine spillways, their cost remains almost unchanged, but savings are obtained by reducing the amount of forcing of the upstream that reaches 1 -1.5 m and more in the mine spillways. When using a siphon spillway prism

форсировани -можно использовать дл увеforce can be used for