автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Развитие теории, методов расчетного обоснования и проектирования автоматизированных водозаборных гидроузлов для горных рек

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО ИЗЫСКАНИЯМ, ИССЛЕДОВАНИЯМ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ В СССР И ЗА РУБЕЖОМ "СОВИНТЕРВОД"

На правах рукописи

ШОНЧИКОВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ, МЕТОДОВ РАСЧЕТНОГО ОБОСНОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ВОДОЗАБОШЫХ ГИДРОУЗЛОВ ДЛЯ ГОРНЫХ РЕК

Специальность 05.23.07. - Гидротехническое и

иелиоративноо строительство

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технически наук в форме научного доклада

Москва 1992

Работа выполнена в Киргизской государственной институте по проектированию объектов водного хозяйства "Киргизгипроводхоз"

Официальные оппоненты: доктор технических наук, с.н.с.

шьш в.г.

доктор ТОХШ1ЧССГИХ наук, профессор ПРАВДКВЕЦ Ю.П. доктор технических наук ФИЛИППОВ £.Г. Ведущая организация - институт " Денгипроводхоз"

Защита ооотоится Ж _

с^ЛЩ-р'г^-//Л 1992 г в // чао на ааоэдании специализированного Совета Д 099.08.01 . по аащите диссертаций ыа соискание ученой отепони доктора хехничооких наук при производственной объединении "Совингер-вод"по адресу» 1293^, Ыооква, ул.Енисейская,2 .

С диссертацией и работами» поювенншш в ео основу, иовдо ознакомиться в библиотеке "Совинтервод".

Прооии Ваш огзцв, заверенный печатью, направить в 2 экз. по адреоу: 1293Н, Москва, ул.Ениоейокая, 2 .

Доклад разослан __ 1992 года

Ученый секретарь специализированного

Совета Д 095.08.01, к.т.н. Н.Г.ЗУБКОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■Р"?^1-оправляется возможностью дальнейшего получения прироста орошаемых земель только в горных и высокогорных районах с более сложным гидрологическим режимом рек, характеризующимся высокой неравномерностью стока, большим количеством наносов, их раэно^ракиионностыо, отсутствием традиционного опыта орошаемого земледелия и хорошо поставленной службы эксплуатации. Прямое использование в этих условиях научньтх. разработок, конструкций и компоновок сооружений, хорошо зарекомендовавших себя в долинной и предгорной зоне,часто приводит к негативным результатам - сооружения или не работают совсем, или требуют со стороны потребителей значительных затрат и усилий, что г,о многом усложняет эксплуатацию новых оросительпта систем и иногда даже делает ее невозможной. Анализ сушествуюших научных концепций, литературных источников, данных натурных обследований показал, что многие стороны проблемы водозабора из горных рек не имеют строгой научной основы, полученные результаты разрознены, концепции эклектичны н не завершены, опыт проектирования, строительства и эксплуатации горных водозаборных узлов никем в последнее время в должной мере не обобщался.

^Цз-зь^аботн состоит в создании и научном обосновании обшей концепции проектирования автоматизированных ирригационных водозаборных гидроузлов на горных реках, максимально учитывавшей накопленный опыт в области водозабора, в разработке, исследовании и внедрении новых, болея совершенных конструкций водозаборных сооружений и их элементов.

^£Ц°!ШН»_3.аДЩЧРЧи_оаботы являются:

I. Обобщение опыта проектирования водозаборных узлов на горных реках на основе анализа проектных и отчетных материалов, литературных источников и натурных обследований;

2. Выяснение причин неудовлетворительной работы водозаборных гидроузлов на горних реках и разработка путей их совершенствования;

3. Научное обоснование выбора состава сооружений в гидроузле, схемы компоновки гидроузла, компоновок и конструкций основных сооружений;

4. Разработка новых и отбор из числа существующих рациональных схем компоновки и конструкций сооружений, а также средств автоматизации, наиболее полно отвечающих горньм условиям и обеспечивавших минимум затрат при строительстве и эксплуатации водозаборных узлов;

5. Выявление существующей технологии проектирования водозаборных гидроузлов, анализ ее достоинств и недостатков;

6. Разработка и производственная апробация научно обоснованной методики проектирования автоматизированных горных водозаборных гидроузлов, исключающей субъективные ошибки при проектировании и наиболее полно учитывающей местные условия объекта.

^Науодая,новизна_и_личн^^клад^авто2а заключаются в разработке, изложении и внедрении в производство научно обоснованных технических и технологических решений в области проектирования автоматизированных водозаборных гидроузлов на горных реках путем:

- концептуального обоснования оптимальной технологии водозабора на базе обобщения и анализа опыта строительства и эксплуатации водозаборных гидроузлов в горно-предгорной зоне;

- разработки обобщенной методики проектирования автоматизированных водозаборных узлов яа горных реках, охватывающей весь комплекс задач, решаемых при составлении реальных проектов;

- разработки, исследования и.внедрения новых конструкций сооружений, их элементов и средств автоматизации. В частности, лично автором:

- 3 -

- выполнены натурные обследования ряда водозаборных узлов Средней Азии и Закавказья, обобшен опыт их проектирования, строительства и эксплуатации;

- рассмотрены сушествуотие компоновки и конструкции сооружений, определены их основные достоинства и недостатки при работе в горных условиях;

- обобщены различные понятия о водозаборе, который впервые рассмотрен как технологический процесс с помошьн методов системного анализа во всей взаимосвязи и взаимозависимости технологических операций, действий, способов и приемов их выполнения, что позволило выявить причины неудовлетворительной работы многих водозаборных гидроузлов, построенных на горных реках;

- сформулированы принципы оптимизации технологии водозабора, выполнена дифференциация технологических приемов по условиям применения, позволяющая ^выбрать оптимальную для данных местных условий технологию водозабора, произведена конкретизация технологических приемов конструктивными элементами'и выявлены их рабочие диапазоны, что дает возможность компоновать и конструировать сооружения любой степени сложности из элементов в соответствии с данными местными условиями;

- разработаны (в соавторстве) и всесторонне исследованы на моделях четыре новые конструкции водозаборных сооружений для горных рек, а также способ борьбы с наносами, зашишенные авторскими свидетельствами, разработаны рекомендации по их проектированию;

- критически проанализированы различные аспекты технологии процесса проектирования водозаборных гидроузлов с учетом противоречивости требований проектировщика, заказчика, подрядчика и потребителя, выявлены главные приоритеты в выполнении этих требований;

- произведен анализ основных факторов, которые необходимо учитывать при проектировании горных водозаборных узлов,выявлена

их взаимосвязь;

- предложена и взте-мена в практику рациональная методика проектирования автоматизированных водозаборных узлов на горных реках, включающая в себя рекомендации °о сбору и анализу исходных данных,решению компоновочных вопросов гидроузла, выбору конструкции основных сооружений и средств автоматизации, их инженерному расчету, а также рекомендации "О вертикальной привязке сооружений гидроузла и их компоновке на генплане.

При постановке ряда перечисленных внпе задач автор диссертации получил ценные советы от академика ВАСХНиЛ К.Ф.Артамонова, чл,-корр. ВАСХНиЛ проф. Я.В.Бочкарева. Разработка схемы компоновки водозаборного сооружения со встречнонаправленными порогами выполнялась совместно с д.т.н. проф. Я.В.Бочкаревым и к.т.н. И.Е. Ярыгинмм, сооружения с поворотным затвором - совместно с д.т.н., проф, Я.В.Бочкаревым и инж. K.M.Аносовым.

Конкретная разработка конструкции этих сооружений вплоть до рабочей документации, выполнялась лично авторам, ям же осушествлял-ся авторский надзор за строительств см и эксплуатацией сооруже-' ний, выявлялись достоинства и недостатки тех или иных вариантов технических решений. Разработка схемы полигонального гасителя энергии для сооружения со встречнона^равленными порогами осуществлялась автором с участием к.т.н. Ю.М.Натальчука.

J^TO^HKa^nccjie^OBaHHil^ При выявлении технологии проектирования и технологии процесса водозабора использовались методы системного анализа и системного подхода, при исследовании компоновок сооружений и их элементов использовались методы физического моделирования на русловых и гидравлических моделях с предварительным планированием экспериментов и составлением их блок-схем.

Основные,положения,, ввдосим^ые^на^зещиту^

- оптимальная технология проектирования горных водозаборных гидроузлов;

- принципы компоновки и конструирования сооружений гидроузла из элементов, состав и конструкция которых подобраны из /чета обеспечения наиболее оптимальной в данных местных условиях технологии процесса водозабора;

- методы проектирования автоматизированных водозаборных 'злов на горных реках, максимально снижающие вероятность появле-. 1ия субъективных ошибок при проектировании;

- рациональные для горных условий технологические схемы втоматизации водозаборных гидроузлов;

- рациональные схемы компоновок и конструкций сооружений ля горных рек.

^р§1{тическая_ценность Представленные

докладе разработки способствовали улучшению качества проектов одозаборньтх гидроузлов, сокращению их стоимости и эксплуатационных затрат и используются в настоящее время в практике проек-лрования в институте "Киргизгипроводхоз" и в других родственных эоектных организациях. Использование методики проектирования )зволяет избежать многих ошибок, связанных с недоучетом местных :ловий и их особенностей, сокрашает время проектирования и сни-1ет общие затраты на него.

В период с 1978 по 1991 г. по проектам, выполненнш авто-м, с использованием рекомендаций и разработок, положенных в нову диссертации, построено и успешно эксплуатируется 27 водо-борных узлов, eme 26 находится в стадии строительства. Средний повой экономический эффект от внедрения результатов разработок ставил 472 тыс.руб.

Доклад составлен по материалам печатных работ, общим объемом более 30 п.л. Список и объем país написанных лично автором, а также, в соавторстве, приведен в ше доклада. Основные положения включенных в него разработок

- 6 -

докладывались автором в 1978-1985 годах на научных конференциях и Ученом совете гидромелиоративного факультета Киргизского сельскохозяйственного института им. К.И.Скрябина, на семинаре НИР отдела технологии и техники водозабора и водораспределения ВНИИКАМС в 1982г., на кафедре ГТС МШИ в 1982г., на семинаре отдела ГТС института "Таджикгипроводхоз" в 1987г., на семинарах отдела насос ных станций ВНИИГиМ в 1987-1989гг., на семинарах научно-исследовательского отдела водоза^орнътх сооружений института "Союзгипроводхоз" в 1990г., на научно-технических советах ШиВХ Республики Кыргызстан и института "Киргизгипроводхоз", одна из рг работок отмечена бронзовой медалью ВДНХ СССР.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ ГИДРОУЗЛОВ И ЕГО ТЕХНОЛОГИИ .

Практика показывает, что некоторые водохозяйственные объекты, на создание которых были затрачены значительные средства, имеют низ кие эксплуатационные характеристики или оказываются вообще неработоспособными, наносящими вред природе и человеку. Одной из основных причин этого являются проектные ошибки, которые по своей природе очень коварны: проект может быть составлен, сдан, пройде экспертизу и утверждение заказчика,, а ошибки могут выявиться тол ко при строительстве, или, что еше хуже - при эксплуатации объек Анализ позволяет подразделить'проектные ошибки на два вида объективные и субъективные. Объективные ошибки вызываются отсутствием нужной для принятия'правильного технического решения инфс мации или доступа к-ней ¡в'мшйнт^троиктирования, а также сокраше нием по'тем или иным причинам'времени проектирования, когда на сбор полноценной и достоверной информации и на ее качественный анализ просто не хватает времени.

- 7 -

объективные ошибки вызываются незнанием о существующей и доступ-эй всем информации из-за слэб.ого технического уровня проектировка, а также неспособностью проектировщика отстаивать свои тех-шеские решения и интересы потребителя в процессе проектирования строительства. Пути ликвидации субъективных ошибок ясны, что же асается объективных ошибок, то уменьшить вероятность их появления исно двумя способами: ликвидацией информационных пробелов и ис-гачением дефицита времени на проектные работы. Первый способ под-1зумевает максимальное увеличение объема научных разработок и ис-•дований, а также всемерное облегчение доступа к их результатам гафессиональньы проектировщикам путем создания дЬстаточно ясных логичных методик проектирования, охватывающих как можно большее шетание вариантов местных условий. Не секрет, что низкая эффектность затрат на науку во многом вызвана именно неспособностью аптировать результаты научных исследований к восприятию и прак-ческому освоению специалистами проектных организаций, уровень торих в данном вопросе несколько ниже уровня разработчиков НИР. особ этот требует значительных затрат как на НИР, так и на адап-циго их результатов, при тщательном планировании с определением ратегических направлений исследований и разработок.

Второй способ может быть реализован, в основном, организа-энно и с меньшими затратами. Любое сокращение времени проектиро-тя неизбежно влечет за собой нарушение оптимальной технологии эцесса проектирования, который, как • любой технологический про-;с, подчиняется оби™ законам оптимальности технологии: при иэъ-!и любой из технологических операций или перестановке их, опти-гьность достижения цели процесса нарушается, что врдет к сниже-) качества проекта, увеличению стоимости проектных и строитель: работ. Накопленный опыт проектирования водозаборных узлов дает ¡можность представить на рис.. I структурную схему процесса

- 8 -

проектирования гидроузла в оптимальном варианте, а на рис.2 и в табл.1 и 2 состав и содержание предпроектных и проектных работ.

. Опрулту/лная с* ел,а процесса лре&ггцаеЛо*"* ¿¿¿озооернего

Процесс-

Предлроехтп.

Догоборме .работы

иьыскательс/нл робота/

\проелтт>е ^роао/—

СП ТО.1

О/Т? А/. />/1.1

сдача праек то за/газчс/ц

впуТре*

НРР МС1Щ

тола:

уна/перио

ефо/ьчот*** Г.

СЛС/е ретсо/пы добани*

\0биие*А /п/>Ол*

Рис./

7ШеЦоооё'

¿мубе.

I

'/гг/гл/е

•¿?/7}6/

-

мае одбек/гхг ¿/т> ¿алазч^лА

о&ко сносу сроила ¿/¿а^ее сгъ&а п//7а с сдзеАтгъалг I

Прса^оо/слбнпрсоъЪхпчг ¿орс-уямА ихти^е/г^&сп. л.1 ГЫА ^ \

с /•ну/фМАг^а I

ирошло/Х *е/г> •

х

оео/н&л/л л/л л-сух <' лтж-гя

л?ос/(.'; а тоСОСЛУ-^СУ(о»„/>. / /., СёеАй">к,.У*¿Я?

х

Зыдсг**/ ¿хулу/¿/¿/ ¿л о голе^аосмллх

КС/К С'Зй/СгХЗ/гХ/& I/ /?ССЪ А<7007Ъ1бУлз/Х "сЩреач^л ил с ес-6ктоло&ууеопя оЗо<б

0О&А//ПСГЛ?.

........._А.7 ... ,— /Коло

ем. п , /паЛл Г. )

т

двгласаИсмие принятом ¿¡в/хлгг проелгирс^

Рос. г

Анализ проектных ошибок показывает, что многие из них возникают в том случае, когда не в полной мере выполняются "редпро-

ие

ектные работы (см.рис.2), иногда они^выполнятотся совсем, то есть проектирование начинается сразу с договорных работ. Это приводит к тому, что в процессе проектирования п оявляются новые варианты технических решений, "Од которые нужно проводить полномасштабные исследования и изыскания, на что уже зачастую нет ни времени, ни средств. Неполные изыскания и исследования ведут к появлению новых ошибок, а дефицит времени - к сокращению работ первой группы (см.п.1, табл.1) - наиболее важных для качества объекта и требуй больших затрат высококвалифицированного труда, поскольку сокраша'

Тадлица /.

Примерный состав и содержание проектно/з: радо г

Трулль/ рас/от С ос га £ ра/?от Содержание }>ас?ог

/.Выдор технических рсц/е-нид няахиз исхсоных данных и мест-ш/ж условии а)Анализ лрирсдм/х,еег>'сеич/^гих,гч&я-1х1/че?гих ихжкрс/эическ.усл.

/ЛАя>/юе,г /ем&ягп/ га гюрз»*/ мказчикя и ая-'мс'циъ

ЛА/п/аз .чслоди// страитехАст/Гп ч ^/гсолчагоиин

Оценка ■• р.) Иестнь/х (/слодии

ц)7релЬо'.7н//и аграг/тпл/.гт-.Р'? // ¿капл и/? га а ии

ОсГоснодание технических реи/ении к)8ыяа'ление альтер>нати<3нй/х дариантод отбора и компоновки гидроузла,/гомстрг/кции осноб'нб'х сооружен/я

м№<!и'.ие аеаагичеекц? <сдарианто* сооружении щезтк/а//ш /рошеГосстс. " рмгог при оголт/геллатА* л/ухрилненна/е стоимостные хорах-герастал-и сариангоЗ

Р)/Ьссмотрение дарианто/Т и диддр наиболее оатималдн.изля

г. Состав- /¿■ние проекг- на-сме? //од документации Чертежи <х)дди/,ех:омпон/!дзчн?,/е чсртети/'алат/.еенллан«/), иер/а. е<х?рум'

д) /7радолйНй/е и поперечные про Фи/1 и

/?)/¡рмагуано-опал итУдинл/" иеотежи

iVcpre.ro и закаанл/з спецификации еадромеходорудоЯанц,

Одъемы рьадот р/рг1-оо?сл/оУ •хемлянй/х,каменнб/х,аёто/т/чй/х а)армаТ{/рнб/х и проиих ратГаг

Проект организации отроигеластд^ и смета/ ?////о.?>;г.г строительных рюнооо&гюкгЬ тн/з&уёгт&АнСхг, ■а/АШР/

1')Баланс землане/х масс, расчет сроКод сграител/ьст£а' к)Смолки маггз.'/алсд и ресирсоЗ

л)Сметь/ о сметные рас/ста/. Паспорт /70С

Состав расЬг лри до/рдлении алйтернагиднб/к дориантод сг<$рра и компоновки еидроузла, конструкции осноднй/х соорр>о/сенс/и

Виды расГот Соде р о/с а м ие рас/о г

/.Определение осно&-<&/х и второстепенных ех^олагических„ апера-ии сосэзасРсра Ядами/, •потных: ус'.сзщ,< с ¿прям гр£ла:ано-у строо- а)олрсд^леное состада тохнеютичесгмх оаерзцси д данных месту. (¿?ла£

Ланал.из харак/ерас- _; --- ■тик тех-нплараипс- и?// _ киос операции -

грр<Ь*ен//е с/ ЛЪ/пЪп Оарг/ангпЯ

?. ¿Ь'й/оар опгималб - , юи технологическом хемб/ оси/цест&ления троцесса додоза/Лра определение сортаЗз оор1/жен!/и веиорошлб а)анализ счахестау/асаес/ технике/ &о/прлненцаосновной 'г/ ¿гаОмо>отелРнм>: т^хнологиигоках апеяЯ и/П)

с/¡определение стелена длиянип тегнолг>?ииесх:иг леиснеЯ прченаер/я

¿/определение р//&чесо оЪчг/азона технолог//','■?(•/://г п'р//емоу

тснолпеииеакег лреепеР.Ыяп&мяхх? оеа Фоаегс/ЯяЬнасЬп

гг)гехнг/го-.жономииес.юв срао"мнее и дд/с/ор <?ароанго/?

1.вб/дор топа и кон-трикции сооружении гидроузла а)ко»л:Р?Г1/3!11/1/л технологу/.гот преемп/? хОнструхп/Знь/ми МРмеч! !. '^

¿¡крнпоно^ка констртта/унб/х &кменто£ & ссухм/сеное счетом о < тоо'/ето Диапазона. еЬ#мест//н0С7'0 и отгтаносга сст</пле//иР #рядоп'

¿/анализ ср&несгмоо р&ортб/ ляургр//пго$Нб/г ¿хемент/и ахр'м-нс-^ Ттсреостр абТона/х/заа/т & лсех АЪзножн«/х режимах зтс/иратааоо

е)технако-<?™нонг/с/гсхое спа&нение и /Г/>/аЬр ¿гарианта<г

¿/.Уточнение состава ~оорижении # ешро-ше (/ принципиальной схемь/ аатома-тшации а)крмалех/о/9аное технологических комплексов с раз/Ти<екои м/-ИпЛнгНио технОлоеа</еое//х приема/? п/> срорШ^ениРм

¿/анализ ¿озмоасносги автоматизации рааочих операции, оеем т/уо хоНТРО/Ф'и улро$лгн//я на от?рМнл/?ссЬр<Х*сепдЬх ил ВФгя.'рц/И, ¿/состаб'лейаё о.оинно/гаалйноо схема/ стагдматиааиии еиороан г)/ехнил<?-.?гонон//1/еал-ое праанемне // /г&тЪн ¿а^иант./У

'.Соста^ленсе схемак/ил их чертежи сооружении с1годра&1ичесх-ад расчет ссор.тжеиид, икзленемсгГисррдстя' а&п/маг.

фсогта&ление схематических чертежр/Т юарч.исенци

в.Компрнодка сооружении еадроизла на °енплане аШрти/га.дная ЛР//#ДЗХЯ сою/жений друге '.^.чгоми^лисщ 'ТпкэмЯон&улз сосрижсниа на генплане с .учетам трс ом'аниО о/>ти-"¿галбнод трхнало^аи аоЗозаоЗра/прЪи^д.зсг^а^рдигел^ыхЪ монаИленмг ег/,%Ь ы&пЯ/Я и гр£го'<9пн,п} ¿хсал!/а>Ьачи схотрео&рм

Р1 технике-экономическое сравнение дариантов

объем чертежей, смет и т.". работ второй группы (см.п.2, табл.1) не позволяют действующие нормативные документы.

Сложность технических решений, принимаемых при выполнении проектных работ первой группы, во многом определяется местными условиями - природными, хозяйственными, строительными и пр., которые должны быть достаточно охарактеризован" на основе изыскательских работ, поскольку при их анализе определяются факторы, влияющие на процесс водозабора, устанавливается их взаимосвязь и взаимозависимость. Сложность и неоднозначность такого анализа иллюстрирует рис.3, на котором приведена схема взаимосвязи и взаимозависимости факторов, учитываемых при проектировании водозаборных узлов на горных реках. Наличие большого количества прямых, косвенных и обратных связей между факторами показывает, насколько важно правильно оценить их и на основе этого выполнить обоснование технических решений (см.п.1 к...р табл.1). При этом следует учитывать особенность работ по п.1 к...р: они имеют между собой как прямую связь, при которой последующая работа не может начаться без выполнения предыдущей, так и обратную связь, когда выполнение последующей работы может заставить вернуться к пересмотру решений, принятых на предыдущих этапах, причем возвращение это может происходить вплоть до начального этапа и не один раз, особенно это относится к техническим решениям из разряда трудных и новаторских. Дл исключения такой цикличности проектирования и сокращения затрат времени и средств используется способ проектирования по специальным локальным методикам. Он заключается в том, что основные работ по п.1 табл.1 выполняются заранее высококвалифицированными специа листами для определенного сочетания местных условий в привязке к какому-либо региону с учетом требований строительства и эксплуатации, в результате чего составляется научно обоснованная методт проектирования, позволяющая менее квалифицированным специалистам,

-li-

es)

© Л

,,,

i'.-: , ¡y I » i • ! i '.aoi

- 12 -

установив соответствие местных условий объекта условиям этой методики, без больших затрат времени и средств получить оптимальные технические решения с низкой вероятностью проектных ошибок Созданию и обоснованию такой методики проектирования, касающейся водозаборных узлов для горных рек, посвяшены основные работы автора /2/, /5/, /7/, /8/ и дальнейшее изложение в докладе.

Проблемами водозабора занимались многие советские и зарубежные ученые. В работах А.Г.Аверкиева, С.Т.Алтунина, В.С.Алтунина, К.Ф.Артамонова, А.И.Арыковой, Ш.С.Бобохидзе, В.С.Бондаренко,Ф.И.Бон-даря, Я.В.Бочкарева, С.А.Брызгалова, М.А.Великанова, A.M. Волобоя, Н.А.Вознесенского, И.М.Волкова, В.Н.Гончарова, Н.Ф.Данелия, Г.В.Дегтярева, В.И.Дэйнека, В.Г.Дианова, В.Б.Дульнева, А.И.Жангарина, Р.Ж.Жулаева, Е.А.За^арина, Ю.А.Ибад-Заде, Р.К.Кромера, А.Н.Крошкина, И.М.Кухианидзе, И.И.Леви, Э.Э.Маковского, А.Я.Миловича, Б.Т.Моренного, Нгуен Ван Тоана, А.С.Образовского, А.С.Офиперова, М.В.Потапова, И.Л.Розовского, А.И.Рохмана, И.С.Румянцева, Ф.С. Салахова, П.Г.Салова, С.С.Сатаркулова, В.И.Синотина, Н.Н.Синявского, Г.В.Со-болина, Д.Я.Соколова, В.Ф.Талмаэы, Р. В.Тимировой, В.В.Фандеева, А.Г.Хачатряна, Цзо Дун-ци, А.И.Чавтораева, Х.Ш.Шапиро, В.А.Шаумяна, и других заложены основы науки о водозаборе, о методах расчета сооружений, входящих в состав водозаборных гидроузлов.'

В настоящее время предложены десятки конструкций и компоновок водозаборных сооружений и сооружений по очистке воды от наносов, многие из них прошли производственную апробацию. О качестве работы их говорить довольно трудно, поскольку условия работы их различны, не всегда можно использовать и данные натурных обследований, так как они проводятся по различным методикам, трудно также сравнить и стоимостные характеристики сооружений: в их сметную стоимость включаются и затраты, связанные с особенностями мрстных условий, например, единичные стоимостные показатели ряда сооружений,

построенных по проектам Киргизгипроводхоза (см.рис.4), имеют значительный разброс точек, хотя все сооружения находятся в одной республике. Более информативно сравнение по бетоноемкости, данные по типам водозаборных сооружений, применяемых в Кыргызстане,приведены на рис.5.

С нашей точки зрения, при выборе типа и конструкции сооружений гидроузла целесообразно использовать три основных критерия: безнаносность водоотбора, простоту конструкции, надежность и удобство в эксплуатации.

По первому критерию лучшим можно считать водозаборное сооружение, компоновка и конструкция которого обеспечивает максимальный водоотбор с качественной постоянной промывкой наносов, поскольку при периодической промывке верхнего бьефа сооружения различия в конструкции и компоновке становятся несущественными и обычно сооружения, использушие верхний бьеф как русловой отстойник, имеют максимально простую конструкцию.

Коэффициент водотбора определяется для каждой декады по форт муле: р

где Ое - среднедекадный водоотбор, мЗ/с;

0/> - расход реки соответствующей декады, мЗ/с для года 1Ъ% и 10% обеспеченности стоки.

Анализ литературных источников, данных службы эксплуатации, результатов натурных обследований и модельных исследований показал что сооружения, использующие послойный водоотбор, обеспечивают качественную борьбу с наносами при водоотборе до 0,5, сооружения с наносоперехватываюшими галереями - до 0,50...О,55, сооружения с донными порогами - до 0,60...О,70, сооружения со встроенными пес-когравиеловками - до 0,70...О,80. Максимальный водоотбор бесплотинных водозаборных сооружений не превышает 0,30.

•t птп i i l 111111111 и 1111 п i м и i MKi 111111 и 11 м 11 i-н-н 1

^ vgoxjoJэ/çMf ou яншзд poxjzx? отчгдрд-

i-, gl.., ^

h

N Ös §

Iks*

il ¿5§Щ*|

p №

Sl&fc «CS

-II!

'1л

Таким образом, по первому критерию основная масса существующих конструкций водозаборных сооружений не удовлетворяет условиям горной зоны, где коэффициент водоотбора в межень достигает 0,91,0 в маловодные и 0,6-0,7 - в многоводные годы.

Анализ конструктивных особенностей существующих типов сооружений позволяет сделать вывод о наличии почти во всех из них элементов сложных форм (лекальных, криволинейных), а в некоторых из них есть и закрытые элементы-(гаререи, наносоперехватывающие траншеи, встроенные пескогравиеловки и т.п.), само наличие которых усложняет строительство, а при малых габаритах - и эксплуатации» сооружения. Это сдерживает их применение в горной зоне по критериям простоты конструкции, надежности и удобству в эксплуатации. Более перспективными в этом направлении являются сооружения, использующие для борьбы с наносами донные пороги - они открыты, доступны для осмотра и ремонта, безопасны для плавника и мусора, достаточно просты в строительстве.'

Существует мнение, что чем примитивнее компоновка водоза- , борного узла и конструкция сооружений, тем с большими трудностями сталкиваются при его эксплуатации.

Однако есть целый ряд примеров, когда предельно примитивная компоновка обеспечивает хорошую работу при минимальности эксплуатационных затрат и наоборот, сложный, многофункциональный комплекс сооружений не только не справляется с возложенной на него задачей, но и требует постоянных дополнительных эксплуатационных затрат, причем при его проектировании не было допущено субъективных ошибок.

Отсутствие прямых зависимостей между типом гидроузла (плотинный или бесплотинный), его технической сложностью, коэффициентом водоотбора - с одной стороны и качеством работы гидроузла с другой стороны, заставляет нас рассмотреть гидроузел как единый

- 16 -

комплекс взаимосвязанных сооружений, проанализировать их работу и работу их элементов, выявить положительные и отрицательные стороны, влияющие на качество работы всего гидроузла в целом, и, на основе этого предложить пути поиска наиболее рациональных для горной зоны технических решений. Этим вопросам посвящен следующий раздел, охватывающий работы / I, 2, 3, 4, 7, 8/.'

2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОЗАБОРА ИЗ ГОРНЫХ РЕК

Практика показывает, что причины неудовлетворительной работы многих из существующих водозаборных узлов следует искать не только в несовершенстве конструкций отдельных сооружений, но и во взаимовлиянии сооружений гидроузла и их элементов друг от друга, поскольку гидроузел - это не простой набор отдельных сооружений, а сложный многоплановый комплекс, каждое сооружение которого накладывает множество связей на другие сооружения и на весь комплекс в целом. Разобраться в этом множестве оказалось невозможным без обращения к методам системного анализа, используемых современной наукой при исследовании сложных объектов.

Учитывая множественность систем (каждая система может являться элементом другой, более общей системы и наоборот, каждый элемент может являться самостоятельной системой), а также требования к системе как к целому, свойства'которого не сводятся к сумме свойств отдельных элементов, оказалось целесообразным принять за систему не какое-то одно сооружение гидроузла и не весь гидроузел в целом, а более общую множественность, включающую в себя гидроузел как составной элемент.

В связи с этим водозабор рассмотрен не как комплекс сооружений, , а как технологический процесс,

осуществляемый на этом, комплексе. Целью его является подача потребителю требуемого количества воды определенного качества, что диктуется конкретными условиями объекта. Процесс водозабора можно расчленить на ряд' технологических операций, основные из них для горной зоны - водоотбор, борьба с наносами, водоподача, а также рыбозащита, борьба с плавающими телами и ледовыми образованиями. Водоотбор заключается в непосредственном отборе из источника части расхода воды, достаточной для обеспечения требуемой водоподачи потребителю, а также для осуществления других технологических операций (борьбы с наносами, рыбозащиты и др.).

Борьба с наносами, плавающими телами и ледовыми образованиями заключается в недопущении в точку подачи твердых составляющих, представляющих опасность для данного потребителя.

Рыбозащита заключается в недопущении в точку подачи воды потребителю рыб определенных видов и возрастов без снижения их жизнеспособности и с сохранением путей их*-естественных миграций. - ■. ' .

Водоподача заключается в непосредственном регулировании расхода воды, поступающей потребителю в соответствии с планом водопользования или текущей потребностью.

Для условий горных рек доминирующими являются операции водо-отбора, борьбы с наносами и водоподачи, на которых и сосредоточено дальнейшее рассмотрение.

Каждую технологическую операцию можно расчленить на ряд действий, с помощью которых обеспечивается выполнение этой операции. Действия могут выполняться тем или иным способом с помощью специальных технологических приемов, совокупность которых определяет соответственно технику водоотбора,

Процесс'.

бодогсгдар *

технологические операцииг

а) ¿адоотбор

б) борьба с ноносо/чи ¿) ¿¡одолодача.

технику борьбы с наносами и технику водоподачи. Упрощенная модель процесса водозабора как системы, показывающая связи между ее элементами и иерархия, представлена на рис. б.

В таблице 3 на основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации приведена существующая техника выполнения основных технологических операций водозабора.

Для выявления особенностей выполнения каждый технологический прием также можно представить в виде структурной модели (см.рис.7), выделив в нем рабочие операции, операции контроля и управления. Рабочие операции выполняются, как правило, какими-либо механизмами, конструкциями, приспособлениями и обеспечивают непосредственное- исполнение технологического приема. Операции контроля и управления позволяют контролировать параметры рабочих операций и подавать команду на начало, окончание или измене-

Рг/с. Структурная модель ние их параметров и выполняются, в

лроиесса ¿од&лг&эра ,

^ . основном, человеком (оператором,

диспетчером, руководителем работ и т.п.), хотя при их выполнении могут использоваться также некоторые механизмы и приспособления (датчики, сервомеханизмы, блоки сравнения информации, процессоры и т.п.).

Анализ структурной модели (см.рис.7) показывает, что наибольшее количество связей имеют дискретные рабочие операции, а

дееЬе/п6(/я,

чбеслечибающие ¿исполнение Операции

I

Способ*/ асущест&ле-чир 6еист£ид Прие/че/ былолнемя <Зесгсг£о<6

сооружений - Кохструхциь

/Па&ицаЗ

Сущестбующая /пезснаха ôoâoomoopa оорь£ы с наносами и £oâo/?oâaw яри Зодазаооре l/з

горнб/зс рек.

t^fll ДеистбиА oâecnewSa voucue сылолнеше [¡риё/чы быполнении? rfeûcmSvû

t/аиненобание и содержание приема Вид лриена

Шиненя-Sanue . âsûcmâi fctfifivi/e слэ-cofo/асс/щестл SjewjJâeûcm-

1 Coçoeà'oK /почем- ъ fiaçroJo:K.uiue i.?7C-70!/enm/ra У ¿.П'тжкй потока. oJycmpoùaBo ёодоюиенша т.&кнелон берегу setго. на илу-ус/х/ (рикирооанПЭео русла <онстру( тобм/ù

патока приемника. отсечеля чсс/гх/рж % наяоа&ление стреь, нччтетока. к ёдёоприемнику UyonpoùcmSo пгсяаянных нарраЗ.глюирх wnip, стеснение русУа.. fOoSArù

Ь/i'ùvpoùcTâû дрененных нал/хгблкюсцих и/Мр SKc/iiyam.

иаоаолеже J^c'ZibfJé'f 2CMWM/ сс ясени я HL JojiJf-'i.'.JS"7 rcS-iMuX/n* CûJpyMce* ¡/асги ■ V/. йлЮка. ооу- уyempoùcm&o подй^вящисс pi/ceut, У^гроЩрШ,л fi¡г-ргттпоетоянмьтх Шапра >^"^¿'"¿.'Ь: ¿У.и'дреъеттштхт; ¿Ъ^— Kû.icmpy( тиб'т'О констр^к. 3.<c&iàTGi

хода от кч.?ого а omùtl ия/iu S/уста/хб'ка плабуиих ыоэзаосбатных ucmooocmâ мсп/iya-

ciïec/ieve-те трг-¿к/ешх. на поро8 на пороге оодопри-енника. создание подпора перса ррэп.-лэн оодолри- емника. Ù.73WH юн ¿г sjucmaaùCTÏi 5 русле psrnj саспштшх Шмоном шкорбаоэахсеи. стеснение и фиксация русла KOHCtnOUK-HIL'SfiilÙ

fyc/.YVCJC/lk nO'JiTOPHt W/ciïoéiciiïi псдАорных ¿русле реки ¿¡Р&ченнш /X COOptjO/CSHÛÛ- JKCrjiUZ-, /разжиг

За ци/7!о6г>/к и SeJûCjruSних, сооружении 8русле реки шетрук-nxSttôà

зеггл quêtai отметки по- r\VK>J Зги ka SlMVJ^ .vjHi^MM^yp^.-J^- KSkCKOUK-/IUSHS/U

рога лриеннсЩ^мЬ i'ya^liXmSt moomxecm/X uaoyeux 6wâ (ШгаЯг емнцкоб.звгитудленнУхлсЗАин.узоьеьъ о OiSipe кепещоик-/пизпыО

1 1 <j '<3 Отделение M2- wcûS ОЛ7 потока ёоды использование различного рот 6mmoSà/x,Saj7à-цобьмиирщля- гих видов дои-леенул потока. (динамический CûÛCOâ/ ¿Шшоба-ног ûoûipâv 'AH^St/Mt-шкающеи /га изеиое потока. 2й'страйст£о бедолриемша ла бог 'щтн берегу реки KO/.ÇfPJ'K iïuô.vuu

Si'çmpoûcrBo 6 русле реки к,ыи/е от уже ахглж кврг£ы ..»'¿ж. комзкауК'

ЦШСароисШ кродшШл'йх лестмЕвк, ккдсстбет/х кр^Цгиим-длъ/х русел KOHCgWK musm'û

b'cnOMJOËi ж/е Suv/rûS. и яр. видов ШЖ.ШКС *Jiiuripouc/n5o ЪЛ1ШХна//хШ00ййны>, ицоркиляциоягых, лерогоа mempy* /жаиУи

д/устосоабо мх/бэлинеСюых лаяно-яинеомыл жраме&ших с/пенок конс/орук fPvS/è/ù

1/сломзоЗа -ние сил тл*сести (градимнцс/м-ше> cnocooj iteaajo&xit iepeStenep-ьЬагиросте-деления >га-нхйЯ/гоВиа те потока McmpcùaSo послоджо û.vôqaz&xfa ' делением wnora ло бе/соме шестук-тибшС/

М,7о&/има оекеатщхгз £odçmi/°ri-фа ¿рихяе с ¡аоаста£-енооош ¿¡си 6Реке с/юнощью.ъисных. регилятса:5 или уапроистзан uawcpxoù стенки xcûjua-Mqim- HA/O

зЮсяжде/ле юяисоЗ â кеюнамгос. /юоИ&дтох Jдумах и отстоаникврс нонс/пж-тЗнШ

fcffltt?«-лтозя/ре-дшггфоу* Nтг/тюяое/ххоё ч/i'Auenut kmxvSHBVmjww (зкека&аторатит.а. жмуатак

!№янехатесхзбсхх ¡/Уд/мете m/acvS землесосным j/œawfimw itcâ'-KvTan,

.Ъфс&я/ческад слоя. ярою/Ико: нахоссЗ кэяс/цоц/ю

g 1 i C5/X/C u3Jj/a/-wxpacx.ooà* Сакод тракяут- iiOnaalcrSâ ec&vmfrm i&SmSfàiwSitsM •сзнсмэукт.

Способ адаптации д/МанеЗвиэоЗши 3con£opaw coûotm/x tarni*' SK/MW/n.

Шес/ге^енае Manifjmea расхода foâwSHK Способ стабилизации уообнеа ¿¿e&àj бэдолриен/л'/. ясяг&пяц

s/CmaâuM/зашя расхода бодоядиенника ХСХп'ЯЮЦ.

УС1гзди.;цз?»ця pacwfr агоегаггм/юсоснод tc.wpM1!;

РегшиооЗз- HL&mdaw ixbticoo'n-ZâmcmSuuC Ъкчгонлсел CnocoS адаптации cd/ianeSpupoSanue затворами &до/>риен#гиеа ЗКСП.'у.УПЦ

i'/toépùp-яаме забрани fewjfux ш/озов coopffîxHuù ж> шапке оссй от наносов зкемузтз-t#/0**à/ti

Шнелж/е жла, paioaaucmvx агрегатов насосной станции жп^уа-

Струхтуэная лгод&лй ¿¿аогтодгс/сгби* рабочих, олвхуцсх} олерсгца& /сон/лралр г/

лриепоХ процесса бодвэабора ■

техна/гогиъеоп/и /г/х/елг

Рабочие олерацг/с/

Олерац&е/ контроля

НатрерьА ли/е

{искрет-/а/е

фра&лени*.

/хгртгегрс инфсрнаци

Передача

Нача*0 о/хрсгцаь

Процесс апфацш.

О/енчомие операции

нр&чыпь паралгет- Созме- чяемллмс жра/тет-

Ночало ' ОЯфОЦОЬ Начоло

\ \

процесс алеращл. /рауесс олерацея.

сл-ае еле-рацш

йюучпмае операций

Я/юмвон-

б&Асгботха решения

X

Рис. 7.

¿аниехв-м/гм*

<?1037/л/3с олерсгци!

Оргаг/сио цс/яр&бо-

/7Ъ/ /7ЖХ'

цивр&до-

/Гц,/£/С/}ДЛ

нителеа

Подача

колкмд

—Эойг па ёрага лри ллогинном " '« ?орнб/х оелг

блеяние:

Примечание.

ТТЛ -по/юмателбное ЬШ- отрицательное^

Рис. 8.

наименьшее количество связей имеют непрерывные рабочие операции, причем эти связи косвенные и необязательные. Это позволяет нам разделить все технологические приемы процесса водозабора на два вида: конструктивные и эксплуатационные (см.табл.3).

К конструктивным отнесены технологические приемы, характеризующиеся наличием только непрерывных рабочих операций, то есть приемы, обеспечивающие выполнение того или иного действия за счет конструкции и компоновки сооружений гидроузла и их элементов.

К э к с п л у ата ц и о н н ы м отнесены технологические приемы, характеризующиеся наличием дискретных рабочих операций, то есть приемы, обеспечивающие выполнение того или иного действия путем вмешательства службы эксплуатации гидроузла в протекание процесса.

Такое разделение позволяет определить основнце направление в техническом совершежтбовлнии , улучшении качества работы и эксплуатации гидроузла: очевидно, что чем совершеннее и эффективнее конструктивные приемы, предусматриваемые на стадии проектирования, тем проще в исполнении должны быть эксплуатационные приемы, в идеале же они должны быть ликвидированы или переведены в разряд конструктивных за счет применения автоматизации.

Накопленный опь® проектирования, строительства и эксплуатации водозаборных гидроузлов на горных реках и также проведенные модельные исследования, позволили выполнить качественный анализ каждого технологического приема, в процессе которого выявлены основные недостатки при применении его в тех или иных условиях. На основе этого был произведен отбор технологических приемов, наиболее перспективных к применению в горной зоне.

Как показывает практика, во многих случаях одним технологическим приемом нельзя охватить весь диапазон изменения местных

- 22 -

условий, поэтому для некоторых действий становится необходимым последовательное, этапное использование нескольких технологических приемов, когда каждый прием вступает в работу на определенном этапе и в целом работоспособной при любых изменениях режима водоисточника и других местных условий может быть только такая компоновка гидроузла, технологическая схема работы которой будет состоять из набора приемов, рабочий диапазон которых стыкуется или немного перекрывает друг друга. Это дает возможность сформулировать принципы, которые должны быть положены в основу оптимизации технологии водозабора:

- принцип эффективности - использование наиболее эффективных в данных условиях технологических приемов;

- принцип совместимости приемов - каждый, технологический прием должен иметь минимальное отрицательное влияние на другие, одновременно с ним применяемые приемы;

- принцип этапности вступления в работу приемов выполнения технологических операций - каждый прием должен включаться в работу в строго определенных условиях;

- принцип экономичности - применение минимального количества технологических приемов с минимальностью капитальных и эксплуатационных затрат.

Анализируя в свете данных принципов технологию водозабора на существующих гидроузлах в горной зоне, можно сделать вывод,-что неудовлетворительная работа многих из них объясняется несоблюдением этих принципов, особенно принципов этапности и совместимо сти, поскольку многие технологические приемы, оказывая положительное влияние на выполнение одних операций, мешают осуществлению других (см.рис.8).

Проведенный анализ дал возможность дифференцировать технологические приемы по условиям применения в горной зоне (см.

- 23 -

табл.4...10), это позволяет, зная местные условия, по таблицам 4...10 определить оптимальную технологию водозабора, что уменьшает вероятность субъективных ошибок в решении ряда важнейших вопросов при проектировании водозаборного узла, поскольку охватывает состав работ, приведенный в п.1 и 2 таблицы 2.

Почти все технологические приемй, рекомендуете табл. 4...10, довольно хорошо совмещаются друг с другом, однако для тех приемов, которые не отвечают принципу совместимости, но от применения которых в ряде случаев отказаться невозможно, необходимо предусмотреть мероприятия, снижающие отрицательное влияние приемов друг на друга (см.табл.II).

Каждый технологический прием (см.табл.4...10) указывает,с . помощью какого конструктивного элемента достигается цель данного приема, не говоря конкретно о конструкции самого элемента, о материале, из которого он должен быть выполнен, о расположении этого элемента относительно других элементов. Именно эти признаки позволяют конкретизировать данный технологический прием строго оп- * ределенным конструктивным элементом, причем каждый элемент имеет несколько вариантов конструкций, предназначенных для тех или иных условий. Например, наносоотбойный порог может быть постоянной или переменной высоты, криволинейным или росонаправленным, Г-образным и т.п., он может быть по-разному расположен относительно других элементов и пр.' Анализ литературных источников, проектных решений, результатов модельных и натурных исследований позволил представить конкретизацию технологических приемов водо-отбора и борьбы с наносами в виде табл. 12и 13. Это дает возможность правильно выполнить компоновку сооружения и получтъ оптимальную для данных условий конструкцию, охватив работы по п.З табл.2.

Таким образом, обращение к водозабору как технологическому

-гч-

TatUui/a 4

Условия применения лрие/noi Заполнения deocrÂuù ¿oAioröo/xx лиг tfoáoja.áa¡¿w¿/x

сооружениях гср/ч&ит ¿ееллотснял/х

На именование приел/а Чхпро&Ч' V VcstoóvA /?/XJAte*ew{> лриелгоб />о еру/?/>м л^лгл/^-олгу лоэффофуенту &?áoor¿0/xz ¿"¿же,v¿ а />а rv/ry/yrs-oót; го у юеглга.

чие тгчг- Малые го/viA/e реке/ ( /?о s?о&грг/, ii/ê е/ш i/í/e Г)ВЛС/

чия ре- 1а 16 IL ш

ки втно- доомг ¿da о.М ¿ÔO0.7 iûoût iàoûA (ФЛ7 ЬЩоОЗ faûidrCf oâ.i, <?(¿ÚS

сительно i хоеВ/па : •J И N те ÇJ * s i -ч \ i 1 I I i ! i <5 Vj Î S ï 5 11 y * £ ^ У \ ? Ъ \ Ъ. ! I § ij § Al ! % до та С: Î t § 5 I 1 V] § ! § Qj i 4i 1 1 1

Ряслвлах/н godaopuerrt/ft /богнцтсго ¿ерезарехи • 4- V * ■4> 4. + 4. 4 4. f. 4- 4 4- -4- ■Х- * ♦ * А 4 *■ * -t. 4 4

(¡d¿w¿ -- К f ■у- + + -t- - +■ * t- * + 4 4 4 4 д л ■+ * 4" •*• 4>

?. фЪлсацияруагарек' Í планово/у oiHa¿¿éHUU . — - * + f 4. ■f * — - • 4 + 4- •*• •* - - - H ф — —i - —

6á¿v>& i t- * Л * T + * 4> t- Л 4> 4 4 - - • H ^ <4i - - - + - - —

? ЧЬксоция русла pex¿>£ вбтсотнач отношении ■уояерж - h — « . . — 4 Ч 4 - - - •i * - - 4- - - - —

С + « « * 4 t 4» i «■ <4 * 4- М. -*- - + 4 - - 4 — -J - —

'. За&щ&ение огнетхило aaía ioàonpoeMHtjxa foftepe/c • f - « ■f * * * V - . -4 ■4 4 - - - J -V + — — - - - - -

¿OOSJ& + + - - * T * - + 4 t 4 — » Ч 4 - ♦ + - - 4 4- -4 * - - 4 -f - -

í". ycm/x)úc7í¿i поЛтчю шоор âoppawc&s /7í)/}t"ptX __ - - - - - * - - - - - - -f 4- - - - —1 4- 4 - - - - - —

d¿y¿sS?ó -- - - - — - - •f i - - -- - - •4 ■4 - — - H * •t- - - - — — - -

е. iScmoucjSo нарра&ляхг щия и/пор — - - -*- f Л - - - - - - + Л ♦ - - - - 4 I "" _ _ -

- - -s - ■* - - - - - -V ■4 - - — - - - 4 -

7. i/r7/x>àc7So £ре/ченнм todojaz.6a7Hbnt w/rjp

ч - 4 - - -

Устройство - - - > - - - - - - - - - - - • - - - - 1 - - - - - - -

tífUX русел I Яоаль Ц <4 ч. 4 •V 4 Л 4

/Ha¿/iv¿fa б

УслобиР применения приемов £&/лалненир áedcTÍvá 6орб£ы с наносами на ¿адауЁорнг/х сооружениях горных ¿естотинш/х eaâpcyjxoâ

Наименование Цоиема£ â/tfi ОсущестВл ения борьбы с наносами S aïcmcm и 6 naiaâox

Цалра& ление течени) ре/а/ относительно *ре&тл

Уело£ия применения/>диемс£ /?о ермлал/ ре* махсс/ма/иня/чу хоэдххтс/ииетувсдаот&зра лмлкёчб и fíeтияц pvchofofio цуу/У.л- п

dÙflSJJO.^

малые so/3Hà/e ррлгу ( />о подгруппам)

Во В и

fae.7

к

¿ÍM,L

JLA

i¡Mú

hOl

аш

Зп

iitußm

Ж-

?рео

t

ОСУ/

im

t. Растяжение Scàirp. по/х-ре*

ÇnHi/tQ и погнутая? êâûAà

ücrpoécrío постоянна» ъ/юаахяюецих шнор

ЛЛллг,

ХУсТ/х. Гвщих супенок

•еотпетхил

Ч.По,

posa еойаприеммйт. frteçre с нарастанием уровней iiadt/ g реле

ооперех

8äoM

i.VcTpOÙCîtfç постоянны ж /юпра&яюсцох ¿¿//у*

ж

SßgS.

гус,

/cvxxsctío áUHHó/x •юсяотбоднб/х oopcxs

"ХУФНХ.

й з. HrpoúcrrSo àoHHtxz meet

•cess

---+ -*■ +

zzzzllzzi

Яримечаное:

Знак* 6 mâiuue ознзчаещ что услобия п/хлененир данного приема ¿лохлриягнне злах- означает, что усхоа/р применения банного приена неблагоприятные.

-2S~

, , /Паблица S

SjyoSüfi лр¿JA![<rt£Wijßлос&гоб¿¿/fnvfnopлâty-JCт£сх/ oopiôù/с rtcr/fooc/vt/ л>а ■SoâoJa'àoàHta сщорк&и/рл мок/wáix егфа/j^oó /yo горных pe^az

m exHO/w¿is4ee*ux /7р1/е/чо6 à/if» осущесг&енир óopsófk Ус/юбир fipustertewA/roi/çyûd /?о гру/?/ю/у ре*. лт^л-cc^jy. f^ov^ Óoú¿X>T¿C/X> di* ¿be* rwJP</C,ICÓ*/X

r¡as?o/e êôn/iôje p еле/ С p edrtue p e .к и ÔOAiLL/L/e Pf?/<CS

..tîïwax islofcai A'â.vrtVi ZTÏ^Srr /^.KTÏV'. JJZcfe?

'л "Y M "If "S К 'S 'S ■V Sr >* к! V Si Sa ■e <s •J ? i <3 «4 •v ■s; 5 S es § Sf У "S >4

/ Уст/Уэйе7<& /Cpo£¿?/X/-неомь/х р с/с ел ч- - - - - - - ч-+ Ч- ч- - - -t- -t- - - - -

схеме c&tfai&ôop -fio КО г CODO с + ч- -- - -f - - - - 4- - - - 4- 4- -f - - -

i !ÍOCACií^tJé'jОTÖßß &?¿7Ó/ - ч- - - ч- + - - - - + -+ -V - - - — + - -

'/ Устря. тг& àow* 'X цирку-/их;и о hmX /тРпогоА - - - - - -t- - - - - - 4- 4- - - - 4- -

S Уе цю<усгАе? >c¿~>/H'toi '/Г • latôJ&'artmirx K%ißv,еы/ъя? êa/rppecs T&3Hc¿/ee> о/Я /?. ч- -f-

6 .i/стрюистгЬ зл-pa^L/pti- WÜÍUT: ^ewe^rr^S -Ш1Л/П0ХЭ.J ¿s т./?. + ч- - - -t- -+ - - - + +- H- -t" - - - - 4- - -

X Ллж^ччлрция f^crrvaccâé Seoxtí caí ¿tepe &¿?¿x3aóúp-woaa соарулсемя -t-

3 Дхкс'Агуляцш чого - + ч- - - -+ Ч- - - - -t- - 4- -V - - - - f -t- -

/77/у¿лица T

ypjio£¿r¿r /?рил?енсм/я npuevcg ¿»//rawewp âsàorSixj ácp&¿¿/ с //лмялглк/ но éoâoja6opw/x с&яруж&шж горних ллотанних гиЭроцмехЗ ó jaSt/cv-

/40C/77L/ mfieóo^crHífí' &oá¿>/)¿>á<y'/c/.

A'аи/чено£ание m ехнадайЭДовд d*» о сущее TÍsiCrtOft âo/oiàô/ с л/агшаулги Soeiortodc/a асуи/ееп&яегся

fief câuv ¿çoes Л47" ûJ'a- A^oeea

/. ¡/c/npai/o/ntSû кри<?о/н/ыесгмлг русел —

3. &3ai//4O£iacfl0/iíMr&/¿/e¿0áanpi/ertHe/Ker а со/мса по схеме: scéaSaô ¿оо'оз&Ьэр- ¿с/со&дсу cápoc -b —

3. PacjioL/wá o/nósp £¿>áa ¿feíauav ло/ьолп л a ¿i/ce/ve — -t-

Ч Устра/ст&з dmwjz- 14с//}/г$ия£/с/аАгтлх-xffcOrtar/ífiatS/ietfrti/x сутулелу&лтА/х /?¿>/IC¿Ú<5 —t-

S. Ус/n/yiàcriû Hc>A?ac(vx>/>cx&Tö'&a>oujtix ecsPpeJ _ -t-

-t- -t-

T. i/cmpcùcrSû .wpcrsfvflyouji/x A036/piAO¿ t/ m л. — 4-

Юа5лица8

Услобил применения слосо£о& удаления наноеоб на ¿одозадо/ом/х . сооружениях: гдонысс ллатиннй/з? гидроузлов-_

Способ удаления М2НО -СО& дич-ность удаления нвно-соб Усл.:вил применения способов каления накгхгоё Зза&еинасти от места их аккумуляции, бременаудал£нил,услодиО бодоаоаачи и £аз»пжно*и/> , с!оос.и бтгы ни паоныв б процентах от одецеео тлена заоиоаемсиогням.

Аккунуллцил хапосев в верхнем бьегре водозаборного сооружения Аккумуляция нанособ 6 нижнем дле/ре бодозооооного сооружения

вне вхе та-циол ныи пеои од в течение вегетационного тороса Зне-веге-та-цион-Нй/и оеои-о'д в течение бегетационноео пеоиоаа

без по с-кранце >.гн> ждопоовм С псекрагрен/хл ¿сдоло<гачи ¿аз /юекраще.к.. водопада чи с прекращением ¿агопэоачи.

нсп ф. са ¿7, ф:: до ч до «г кео фс са & ая Я я*1 ¿ь ¿0 нет сброса ^рада до Ч фа до <5% нея са ефк до У/. сфх до фа. ¿Ь «г

Механический чщ-одечх - - - - - - - + + - - + + + - - - -

постшк + + + ч-

Гифоне-ханичес-киО перио&/</'. ч- +

яествлт +

Гидрабли-ческш) ¡криодм - - - + - + + +■ + +

/юс/псим. + - —. - - — - + +

Услобия применения лриемаЗ бшолнения дейстбии ' ас &арб&ь/ с наносами на сооружениях ло очистке &дб/ от наносо&.

/Уаг/менобание тезснологг/чес-кого приема Способ уда-дема нам со£ дерио-&/ШСТ1 удаления нано-соб Условия применения гриено£ло максима льнони диаметру фракции. до/>искаемь/-х б оросительную систем!/ и оЬзмдЫсноми сбросу воды на промй/3 о процента к от общего объема. Воды, забираемого 6 систему

а'макс.'ДЗ... /,&мм с/нанс. менее 0.5мм

нет сброса сброс Ш'А сфос сброс а/*;. нет соооаг сфос доГ/. сой /с с&ос.

¿¿/апройстбо крибо-мкеш/х, транше о-шх и друёих видов /гескогра^ело- гид- раб-ли-чес-кий лоето Мно — — — 4- — — 1 — ;

г. -Устройство еидро-циклонных осбеЪ -лителеО ¿оды. — — 4- — — — —

3. УстройстЗо отстоднихоб периодически - — + 4- — —

меха ниуес кии постоянно + + — — + -

периодически + + — — 1- +

чн /постоянно — — — — — \ + ' —

периодически - + -н — — + 1 + —

Примечание'- ■знак* 6таблице означает, чтоусловия применения приема благоприятные, знак- означает, что услобия применения данного приема неблагоприятные.

( f Таблица Ю Условия применения приемод дылолА/еная деастдид dodonodaw при различнйюс спссодаас подаче/ дода/ на массив орошения

Наименоданае и содержание приема Назначение приема Услоде.я применение приема apa naja ve óbü&f на массив орпи/ени?

СОНОТЕЧНОС маранной

/ f/сгэоистдо Зодослиднш соори-'Хсенид (adrododocAudoej Ограничение пост тления асфх излишних расходов dod<v + +

г.Устройство,ßoßocifpocH6ioc со-. оруЛсениа (а/рос нб/х шл/озоа/ Cdpoc излишков додл/ при изме нении дадопотредления + +

3. М.%че£риро8ание загдарами водоприемника Регилиродание pac^odofi, поступающих ff канал + —

А Маневрирование загдорама 'сороснГ/аГа/люзод и речнй/а: отпагретии РЬеилиАрданае офооа излишков ooJi' та азНененс/с/ ¿Ьдопо грешеная + -

s. Ианедаиродание загдорами лронъ/äriö/jc ycrpoucrd ОдЬспеченме промида при наличии брод/. прекращение . поем й/да фи о тс urcrSou оо-/9л/ на промь/в + +

6. Стабилизация расхода Ликдидация колебании pqexoch, ней и расколod досш а реке —

<змак 7- означает, что услоиин //puiicn^uun ----

Зп2к - означает, чго условия применения данного приема неолагопраягнь/е

Аачестденмй/у анализ мерапраятаё, снижающая ^офицагелй -ное dosdeúcrdae приемод dbpödi/ с мамосама на dodaarcbp

Наименода ние приема Ö чен именно заключается отоииа теллиое воздействие приема на осусШ/Шенде оеостваа воааатоЬри Содержание Ь'-зроприятая. снао*сан>аи/го еюииателбно/? Розаеиетрце /Гм shq //a ваиоатдор Как yzydu/aer данное мероприятие cfopidy с наносами

!. Устройстве данныхма носоотсГои-нй/х поро -soff и аир-киляфон- Н6АХ ЛОГКО) Ухид/рает Sodom dop в мелеем, тих /сак при по-чи&сении урдШ Воой/ олина по -роеа может o/vi запся недостаточной ОЛЯ от- а) Уменй шение высоты порога Снижает диапазон аасГогы порога при ко-лесрании урознеа Sodt>/ d реке

Делает порог долее подверженным зайащ налосан

д}(/0елечение длина/ порога Seder к уменьшению интенсивности смальца, oSuatci/eueeocp SJoaa порога л: его концу

Ведет к j/deAi/venu/a ¿оно/ осГрагнб/<х течении S ffepxodoi} част порога

ttdSt и аа 8)Создание под пора перед порогом Нарушает crpy.mjpy патака S русле реки

Уменьшает екгароати течения ¿odd/ d створе Sooarobpn ■

Уменьшает грансвортиригоисц/о спосадносп потока $ crdape ffodooraapa

i повыи/енц агмет/m пороза ¿месте с нарасга-"¡ЯР уровня Soda ¿реке с noirdaiiH) л&ч: инно-еаяруанд/а: реедляторсб Утуди/аег водо- emop вследогвие vt/p „меог-fó/CC ЗОН' aiysett/veuue. количества ярусов seder к t/менбшени/о вертикал бнысс размеров Ярусов

еОУменл и/е/ше в&зтикал sum? размеров ярусов

SJBi/полненив pe-ешятора .разнЬ-фЧСНб/fi/f т.е. ежила тЬ дела- apycotfno д'й/сек Увеличивает осЛци/о сиирини рееиляпзм что уменьшает горизонталь/vi/е размерь мра нирующисс стенок

/ffcr<$/it/¿/Q i2

Конкретихгцир Mpedov&wí/mu номсгрунтианб^и элелге/г/поучи

/псхнаоогичес,rea- рраегтоб ¿oóoomóopa с/ ¿Орлбл/ с

//а £одаза£ормй/х сооружениях горных ¿ееллотиннбкт еидроузяа<{

//аилтено£анг/е Функции епые ¿¿//золня. Реяоме/чдс/ел7з/е

Техяалогелв. лого npuerxi ^естооолоскЕ чнезиемепта Материал с Kp&VGWe $4Q*f&tTG- Комс/г>р элел/е*та.

УЛ*7 ÁVHtCH. 5 ПСУ Sodaт $межем1-

1. Устробсгбй налраЗля/а-щох шоар h'o/.'/w> ¿лл- ч)ПйслюРн пар Усиление пс цорнулр-^IHJ /гоголп Нппрабле- sit/c crparr-Н.о по/хзла. к £одопри-ел'ниху Выше бодо-приемника. 'VipoTusano-/им-^ос/ е/чу сторонырусла Часа/и измеегм. ipyn крггнен'/е* ло&>лхнхп на óoocnoJ *'■> • Ш сбор^А/Х /?/и/Г£/ 6e/r>¿¥*/ib>A л'у0&£ ¿Ai/ó/iop dc/Atéa С0/77А/

i)¿oeH/SH-'ucrp /по •WÍ' /по ¿tve НсгсьЮб ¿/J ъесгногд грустя. /770 же

э. Устройств подпорных шпор aj/ixfmprtv> ¿¿/ñopo — CocppuoTvveh потонет у áxí ррием/чока 3 ептборе &> боярое/чно- KCí моно/мтшс' мелезояелжл* Sod¿?CA¿/&a& /зед лорпая стенка л ер CA?eH/Y0¿/

AC^oóeq. Гашекое избыточное энергии погона Ja SOÚOCMÍ ним зленгеп /ТЮнт Нсгдросяь Páa - чолоаец с c^fiOfive'tu^ d ллане л НЫ/-Ш С/77 e.f.&Att, f/w

3. Уст?ябст£о ¿оннмх нанг>- COOTÓOt/HUX порога £ oü доннаа порог — HedonjugHUi чаносозз SodOopoert-HítK neped бобо-проелтми-но/ч Ma/tüAuTf&f жел езобетон //рялюл ¿//уе^ая носзна/)рсг& ? о/но» /7й0/?£>р/*&/> стенда ,лере~ н> г ннп//

bjfípOHU/i -ное отЗср- CSVíJC сброс V3-/joíUHOS удаление /HTM0C0S у порога /77 о же о днояролетно е без 0оо<рраен?0/

4. lJcT0OÓc7¿o& ч которого bopogjcre^yS ■1ен по3 мо-ivnqAbMeJV уровень &ды Sреке. Sodonpa-еммр* noL/oepezP-Зогл. So¿¡o jeroopa Забор /т>ре&/ел?ого лоличестШа 77ого оере-га рели Монолитный желе зобето* с нреплениес Паано/П напрем, отррленндм обетом За.осангг/: СПНОСР-сто6лс/<1 мселевй' бегом с jacifc/r-H&sp? сл0е*т на и с гироыие х/эел- ¿?глрс//0/й Ó СОф> -paewptfgcrs. 'HÓ/С/ pe¿yA¿>/n0p. /7ро HO¿eócrHt/J>* уроЗня SoobtépeKZ /.. -3 s*t -Од/чоя.оис-нс/о у mu HÓ^e-danuf** DaJHoxpyCHW-

Зодолрое*-нил u-'л/у. -чого éooojo /■л no Р7о otie 8 ло^ие /&?-Ходящего русла. /7? о же Or/</>¿>/Tt/¿ ¿vcr4> -/} t?(//i#sr?op

5-,Устройство СОООСГ16/Х -OogyjHe- I)C¿POCHO¡/ UMrOi Сброс излиси/чил DaoxodoS перед £одо- то же 0/7)/<pt//7>ó/¿.' p егу/i />/?70р

íj admi7- /по же то же MO/ÍOMJTHÓJÚ железобетон ¿OKC¿£?v ¿OGÜC/ltd c/r&H/cod сгснкоа

5 Фикса. Ни» русла реки dartfiu 5дщо/аа орижене/J оелоб* ед и ja /¡¿/АО'** tiace>//)6 ¿рун/ла с л"iDp/0/iе-нсёл» откоса оба - /]£¿>C&A6H¿/e 1Jó' с-qaupry/XG>*7 без него

ЯЗярегим-рованше русло .что яне стеснение погона леред ¿одо- бетоном С£ОСгОГ77и хал? £/j КаМ^Я С'Ю Срячных iv.1t/f7> /ъгг же

он.чь/Орора сьллюченое Зерюколнег — б г/ банлег <¿3 хамА/ри^с/ понял .»тем еэос7е/7>она водоспо&юя дамбе, или с/ЮРнла

Т. УстроОстЗо оо&бод/ю/егс русло ЪдЗодящ!* оцалои/мам ggOfOJOÓVPL ТрйгкпГО части рос /г боаопр строгание **¿>¿ra рель руг/я слре. 4 ен£/е*т ¿хоанех/ <С*У rtcrnewoo'wóaocrtai, Хапал /про/теце, г идс//>ьно0 ep¿>p~

/77а£лица /3 '

Конкретизация определенным/ конструклк/Знб/ми -элементам/^

/лехнологическисс приемов ёодоот5ора ¿/ ¿Ьр&6ы с наносами р на оодозаборно/х. сооружения сс гсошх аяо/тшнных гифолулао

//аименоёание 1 Ш'/кции, быпсмяе - Рекомендуемые ••

//технологического прие Конструктив ——^— чох мвнею^олаоодок Ёмежень Нестопол^с-те мвнента Материал скрепление элемента. Констоцкиия элемента.

1 ¿/строист8о подпорных сосрулре-ниа б русла реки. а/^то-олотша Сдоос излишних Создание ъреоуенрк наоороо носороге йодоприен. За ¿ода-приемником Ноеоли/пнМ же/& х5ето.ч с креплением нгесянд/м камнвн возможно крепление чугунными ели-^ тане/ Открыть/С/ многопролзт-нр/О регулятор.

В/.&одад'ой-'то, колодец Гашение издыточ-то энергии потока. За додоса/Ь нао часть/с плотинд/ Уа&оска рзинь/м камнем Колодой с реоа-нжяиэмд 'лла • не нолкан/ь/мц ог>ечк\хми

3. Стеснение и тик сация Русла Зарегу-лировш-ное русло Создание поперечной циркуля -и, и и Сосредоточение потока, у аооо-приемника. Перед ёсдолрие/, шком Насыпь из мест-м?го грунта, с креплением откоса, рбаны/, камнвн. в ознежно его креллехие нонЫлитным и доздолы/ые данной с:'нрстооон нем дссезайАЬе асюкардсла. а ТЛане 'крцймш&

З.УстроОстдо донных на-носстооО • Нй/Х„ лоро-гоб ' а/донш/!/ порог ■ Недолище-щелаюяь о доее/юи-еннчк /7ер>ед б обопри-енником Монолит/т/с? железобетон //ррааясребнал ели коиоминеО-! нал кесонапоар ленная ллтйг лй

&/?ро,и/Зное отверстие Сброс излишков Удаление на-носоо Упониже»-№о части шюгодорс .Телсескоеллениен тесань/н камне,у или чугинныни /г//отлми рже еазн6м:но С ии-ааыаг емоа

</. Устройство Водоприемника. а/тран-, 'шейный ¿ода -приемник Задор требуемого коли • '/ест в а. Воды б ст8оре плотины Моноли/о/мй железобетон с креплением рЗанй/м камнеЬ ¿п7оал& м/н 6ае/пг> н. варианты. износа-стоОкиО железо бг/пон с защит-"УЯ с&оец'на /праншея. перер рытая донной реи/еткоО и приподнята^ на порогом речного /отверстия

Шоко£од ооао^оиен /по оке то э+се то стсе /2ткм//п>/1} еЬааз-оагниробанкыи рееулл/г/ор

$.Осажде-ше на/юаЖ 5//именем Лгаэе водозаборного сооружения а/Уатсо■ транспоо - фанснер-ш/редание наюсоА йт фом/вного отйгЪсящ «быпЬстг* За 1одсзадор-нин сегюиже-#/ен Щал-лемм Яим реки то а+се Лряноуеоль-м/С/ /са:мал

д/ выпуск с&рос - Сброс ж-носоо о русло реки. до блине наносотра/, спортири- то оке КонеольныОР дорос сзатбо фм ооеспечиг Ъа/ощум /?№£■ ныа /ю$ор0Ттг&

-сопроцессу позволило не только всесторонне обобщить и учесть накопленный опыт проектирования, строительства и эксплуатации водозаборных гидроузлов, но и выявить и научно обосновать пути дальнейшего совершенствования и компоновок сооружений, наиболее полно учитывающие местные условия объекта. Примеры простоты практической реализации этой концепции представлены в следующем разделе.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОМПОНОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ВОДОЗАБОРНЫХ ГВДРОУЗЛОЗ И КОНСТРУКЦИЙ СООРУЖЕНИЙ

Анализ таблиц 5 и б показывает, что некоторые конструктивные элементы, которые рекомендуются к применению при борьбе с наносами, не охватывают всего диапазона изменения местных условий.

В частности, донные пороги рекомендуются при водоотборе до 0,9 (табл.6), хотя практика показала, что их применение целесообразно только при водоотборе до 0,5...О,б. Это говорит о том, что необходима разработка новых технологических приемов, расширяющих рабочий диапазон известных конструктивных элементов. »

Рассмотрим более подробно принцип действия донного порога в борьбе с наносами. Перед донным порогом I переменной высоты, установленным перед водоприемником 3, возникает винт 4, движущийся вдоль порога I к промывному отверстию 5 (см.рис.9,а,б). Наносы, поступающие по гряде 6, движутся вдоль порога I в зоне 7, сброс наносов в нижний бьеф происходит беспрепятственно и порог работает эффективно. Как только ширина или высота промывного отверстия 5 с ростом коэффициента водоотбора начинает уменьшаться и становится меньше габаритов винта, он разрушается, транспорт наносов вдоль порога I в зоне 7 прекращается и наносы начинают поступать в водоприемник 3. Практика и проведенные модельные

- 32 . -

исследования показывают,что стеснение габаритов промывного от' верстия 5 при бесплотинном водозаборе подпорной шпорой (см.рис. 96) происходит при водоотборе более 0,4, затворами промывного 'отверстия (при плотинном водозаборе) - при водоотборе более 0,6. Следовательно, необходимо такое техническое решение, которое бы обеспечивало сохранение габаритов винта и его транспортирующей способности. Учитывая, что непосредственно у порога I при устойчивом и достаточно интенсивном винтовом движении наносов нет (они движутся в зоне 7), целесообразно отсечь эту часть потока, . движущегося вдоль порога (например, по линии а-а, не затрагивая зону активного движения наносов 7 (рис.9,а) и направить ее в водоприемник. Это позволит увеличить коэффициент водоотбора без увеличения захвата наносов.

При бесплотинном водозаборе такое отсечение целесообразно выполнять элементом, имеющим такие же эксплуатационные характеристики, как и донный порог (простоту конструкции, доступность осмотра ремонта и т.п.), т.е. с помощью такого лее донного порога, но расположенного под определенным углом-к основному порогу I и позволяющему отсечь от винта 4 зону 7 без разрушения самого винта 4 /II/ (см.рис.9,в).

Данная конструкция дает возможность довести водоотбор без донных наносов в межень при бесплотинном водозаборе до 0,7, при более высоких коэффициентах водоотбора необходимо регулирование габаритов промывного отверстия 5, а это уже один из главных признаков плотинного водозабора.

Дня водозаборных сооружений плотинного типа (см.рис.10) зону активного движения наносов целесообразно отсекать специальным затвором в виде вертикальной пластины 4, шарнирно закрепленной в конце пониженной части донного циркуляционного порога 8 на вертикальной оси 9 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости в

- л -

пределах промывного отверстия 3 /10/. Такое техническое решение позволяет обеспечить вддоотбор до 0,9 с захватом влекомых наносов не более 5...10$, остальные наносы сбрасываются в нижний бьеф и аккумулируются там. Трудности существующих способов аккумуляции наносов в нижнем бьефе водозаборного сооружения не позволяют широко использовать этот технологический прием в практике, хотя преимущества его перед аккумуляцией наносов в верхнем бьефе очевидны - в нижнем бьефе откладывается на весь твердый сток, а только крупные наносы, удаление их возможней без больших затрат на регулировочные работы и без прекращения водоотбора из реки, стоимость сооружений намного меньше, чем стоимость сооружений руслового бассейна - отстойника. Однако необходимость постоянного наблюдения за конусом отлорений и содержания в постоянной готовности на объекте техники для устройства в них прорезей - требуют разработки нового способа аккумуляции наносов в нижнем бьефе водозаборного сооружения.

Количество наносов, откладывающихся в нижнем бьефе сооружения, зависит от объема конуса отложений, формирующегося за про-мывником. Если этого объема недостаточно для аккумуляции годового стока наносов, то напрашивается мысль о таком увеличении конусое отложений, чтобы в них можно было бы аккумулировать все поступившие в нижний бьеф наносы /9/.

С этой целью предложено (рис.11) направлять поток из промывного отверстия водозаборного сооружения 2 не сразу в нижний бьеф, а в специальное наносотранспортирующее русло о, размещенное на

повышенных отметках вдоль поймы реки и имеющее по длине выпуски-

сбросы 6, через которые наносы поочередно сбрасываются в реку,

образуя под каждым самостоятельные конуса отложений 7.

Складированные в конусах наносы удаляют затем механическим способом в невегетационный период, сбрасывая зимний сток через концевой сброс. Удалять наносы из предыдущего конуса отложений можно также и в процессе формирования последующего конуса. Предложенная схема позволяет исключить такие операции, как контроль за конусами отложе-•ний, изготовление прорезей в сформированном конуса отложений, регулировочные работы в действующем русле реки. При гидравлическом способе удаления наносов за пределы гидроузла возможна организация кратковременных промывок в паводок сосредоточенными расходами.

Рассмотренные технические решения дали возможность разработать несколько новых компоновок и конструкций сооружений для горных условий /14/, /15/, /16/, (см.рис.Ю, II, 15, 16). .

С-осема аккумулирования наносоЗ 3 нижнем оъере гидроузла ло а.с. л/ бггзгь

А-Разрез по динамическои оси русла; Б-План поймы с сооружением и саюрми-роданниши конусами оглоокенио

/.Пойма реки-, г. Водозаборное сооружение,- • зЛодбоаящи1> канал; 4.0гсго1/ни*г; $;Шнооо -транспортирующеерусло: 6:Выпуск(/-сфосй/-. 1, Конус а отложениа.

а Рас. ГГ.

Анализ таблиц 3 и рис.8 показывают, что существует ряд технологических приемов, совмещение которых невыполнимо из-за невозможности ликвидации отрицательного влияния.их друг на друга. К таким приемам относятся некоторые приемы, реализующие динамический и гравитационный способы отделения наносов от потока воды. В этом случае целесообразно разнести выполнение этих приемов во времени и в пространстве, возложив их реализацию на различные сооружения гидроузла. Например, практика показала, что борьбу с донными наносами эффективнее осуществлять на водозаборном сооружении, а борьбу с мелкими взвешенными наносами - на специальных' сооружениях по очистке воды от наносов. Это предопределило использование в горной зоне на реках с разнофракционннм составом наносов двух технологических комплексов: водозаборного сооружения и комплекса сооружений очистки и сброса. Дифференциация технологических приемов по условиям применения (см.табл.4...10), а также конкретизация их конструктивном элементами (см.табл.12 и 13) дают возможность определить, что, например, для создания оптимальной компоновки бесплотинного водозаборного сооружения на реке с максимальным расходом 75 мЗ/с и уклоном 0,02, текушей поперек хребта, имеющей устойчивое русло (предгорный участок малой горной реки П группы), при водоотборе в межень до 0,15 достаточно расположить водоприемник у вогнутого берега реки (табл.4), а чтобы исключить попадание донных наносов в водоприемник в паводок, необходимо еше и устройство экранирушеП стенки. Для борьбы с донньтми наносами в межень достаточно установить н^р^д водоприемником донный наносоотбойный порог (от.табл.5). Таким образом, компоновка водозаборного сооружения для этих условий будет следующей: водоприемник размешен у уреза воды вогнутого берега реки и оборудован экранирующей стенкой и донным порогом, размешенным перед фронтом водоприемника (см.п.А,табл.14). При увеличении

_ Таблица /4-

Область применения схем компоновки весплотияных воаозаборнь/х сооружений

на горных Ре к ах

«гнезд/ цоемга> OujidbpQ Сахна конпонодки и осГласть ее применения

А. до ai 4. маше реки lui ерупп, горные и предгорные участки, устойчивое РУСЛО * я г. Малые реки I группы, джокоеорные и гарные участки, устоОчибое русло з. Малые реки у и /// грипп, средние и оольшие реки, предгорнь/е и долинные участки, £тстое/чавое рислошш

Б. до аз Малые реки. lu Д групп, предгорные и долинные ииастки, устойчивое русло ¿.малые реки // и ¡п грипп, пребгорные истинные участки,устойчивое * Русло реки-,, г,в. Берееобые укрепле -ниЯгЗ.Лдннй/и порог; ьмиркшяцион- ля/ощай и/парато, креп/сние дна фиксированного русла; // Подпорная шпора-, тг. Промывное отверстие; гз.Карман; /«. Запорное истаос, *5.ёсг77реинонапш&-порог; ¿в. ПостЬоянная £о-оазассдатная и/пора- /7. временной

В. âoo.7 в. Малые и аоедние реки, предгорные и долинные участки, устойчивое русло ' 7. Средние и ддльшие реки, долинные участки, неустойчивое русло 8. Все гриппы рет. горные, предгорные и долояяй/е ииастки, неустойчивое русло

)

ы

сг>

I

коэффициента водоотбора до 0,3 в русле выше водоприемника целесообразно устроить направлявшую шпору (см.табл.14, п.Б.5). В цела,! типичные условия горного бесплотинного водозабора охватываются схемами компоновки, приведенными в табл.14, в плотинного -табл.15. Конструкция сооружений по очистке воды от наносов представлены на рис.12, 13 и 14, а область их применения описана в табл.16 и 17. Ото позволяет, зная условия, выбрать оптимальный тип И конструкцию основных сооружений гидроузла.

На рис.15 приведен один из вариантов конструкции водозаборного сооружения, рекомнндуемого табл.14 (п.В.б) для условий бесплотинного водозабора из горных рек. Здесь гстречнонзправленный порог 5 вы"олн«п ступенчатым, что улучшает борьбу с наносами в

/7?сг<!>/>сцсг

Область применения схем кампано&ки плотинных Водоза&рмж сооружение? ма реках

Схема коппоно£ки а облаге/пй ее

я Ферганский 6ако£л>'- а/'/„ ЯО—Ш/чУс

А .Оргреанский •. й г/'-Ш. ■. Ш^/с,

I -.о.ш-о.ог

3 Киргизские} : Д>>/, -/0- ■ ■ гМм'/с ¿р*О.Щ... а/

Г. Ш яныманй екии ; ¿)/% -£. ■. 7Л "Ус

1, г.^арегширабанное русло и его А а/*&/; 3 Лонур; 4.Лонш/с/порог; лрСыб-ное от£ерстие) е. воиолриемнак; 7 Речное ог£ерс/7!е/е; в аЗтобоаослив; 9 Зо-добоинош колодец- го. О/пйодясцёе русло нижнего бьесоа; //. переломной учос/пок) гг. Канал -, /З.Допнар га/\ерея , перекрытаярешёткоО^ /I/-Отверстие £ откосе./ л ер ехрбг/пое

ОсноЗные типы пескограВиеАоВок. применяемые д горло-предгорной зоне

¿Река; 2.. Подходящий канал,- з. Камера пескогравиелоЗки; 4 Промывной лоток-пульповод; 5. //ронб/8нои канал ¡8. Выходной шлюз-, 7.0т6одящии (магистральный) канал; 8.Прямолинейной остаока; 8. Пронь/дная еале-рея; ЩМррмывцая траншея] И. Защитная дамоа; /<?. Вдгхрдяси Вооослио,-13.Водосоорнш лоток; /«-.Циркуляционная канера,- /э.ПромыЗное отверстие-. *б.ПрдмыВпая труда,- Л. Напор нд/и трубопровод; /З.Гидроцик-лон; /9. слианои патрудок; го.Водоприемная камера- гг. Аданкамера; Я. Насосная станция ¿3. Всаоо/Ванхиии триоолррлод: онно/и аир-куляццонныи порое; гз. Промывной шлюз,- гб. АатоВодослио,- г ?. /три-емныи трубопровод;

Рис. /г

Сссенд/ номпоноВки осноёных типо8 отстоОникоЗ, приненяенысс 3 горно- предгорной зоне.

А,6.~с нессаническоО очисткой] в, Г,Д - с гидромеханическое/ очисткой; ЕЛ К- с гидравлической промывкой; ,

ААГ.е-однокамерные; -дбуосканерные-, А,Б.в, / -для сонных и Вз&ешенньтнаносс&.А.ЕЯ.К-для Взбешенных нанособ. 1. Подводящий канал-, 2.Прямолинейная вставка; 3. Переходной участок; к Отстойная камера; Я.Выходной 6одосли5-,6.Переезд\ 7. Сопрягаю-

щая часть;8. От, ю. Плабучий пшьпок ¡З.Прямок:Й.ГрязеБыа шлюз:- п.ироныВной канал-, /8.Распределительный шлюз; /9. Одоооной канал.

' Рис. /3

" Схемы комлонсЗки ochoóhó/x голод orcroâ/iu/wâ с еидрадли-ческод промыдкои.применягмй/х д еорно-предгорной зоне

уклоном она* И - оаихуклонныи; /V-, оонногх и foâewëHiïôfJC наносро. „ , ,

Подёоаащии канал-, г. Поя мол и медная ссгаока; ¿.Переходной ичасток; 4.Отстойная камера; З.ПромыЗная трани/ея; б.Промыднои шл№; 7. Промывной канал-, 8.в б входной SodослиЗ; 9.Сопрягающая vacTó.- /О. Orâo-

дяиши (мс----- ' •• * - г

13.ПроЙ0П ,

оелутелыныи w.^w, ,

сорной канал ¡ га. входной SodocAuô. Примечание; в камерах отстос/никод показано напрад-ление движения podó/ - с плри/HOû стрел/voâ-о режиме „отстой наносодГпинк/пфноо стрелкой-S оежике- „удаление наносод"

технические хар>алгеристилг/ мехогорблт /пи/тоа

/7) от/ - пескограХиела&х; Осгсуети; расход "Ус /¡ОТК/СУПО- *п/екале-банс/ррас хода, п3/с О М£///- 4/Оасч-п макс. ** расч. Мини/чахб-н6/и процент с£ро-са 8одб/ на •А Дс/агл/етр ¿ае/чих ¡ррахцаи наносоа, хтн

Мал-си-*7албнИе!> Мини- , />ХГ/МНб/сТ

/ Кра8олинеинар 5... го М...09 25 го 0-5

9. /П рсгншег/на я 0.3.„0.5 го О 0.5

3. Щелкая г... в 0.3... 0.5 /£..20 ГОД 0.5

М. &ертика/\бнсг/) /... 10 0.6... 0.9 10 50 0.5 .

5. Гцдроциклоннар{Ьа*/онаг/?<р#} о.о^.ор 0.9„.0,35 4... 5 а... го Д/

е С доннд/м циряилр^онн»//* ророесл/. 1... /5 О.к.. о.5 30... ъо 50... 80 0.5

/7}гг£лицсг 17

технические характеристики некоторых, типо£ отстойников с гидравлическое/ проктг/екои

Наименобстние поктгзсгте/1е& Назна.ченс/е отсто^хмтла

с/ар донных наносов Аля взвешенно.г наносов 4 ля донниг и £звеа/ен-не.'л наносов

1-Диа/чегр Задержи&т- Максе/-чегльн- то 10 /ОО

емепх фрах Ц1КЬ наносов ЛГЛ7. Мини- 0.3... 0.5 0,05... О/ 0.05... <Я/

?. 9Ьргкг по/г^оечназ! счения намеры тралецег/ дег^гьная прямо угол 6 нгг-Ч реме- тралецеидембная

). А>ас четный /зае-ход. да/О Г0...20 до 5 5... Ю /0... /5 15... 25 до 6 <Г.. /О Т0.../5 1&..Р5

Ч. Количестве капер а алу чае/еспипрех раа/ение ¡¿дс поосгЧипапе риад праме& ' пи (С//г» допустим? 1 г Г г 3 4 1 г 3 *

не до-пусхм; г 3 3 2.-3 3...4 Ас. 5 2 2...3 3 .5

с наносами в межень. Для обеспечения водоотбора в меженный 'период карман 10 перекрывается плоским затвором II, который при увеличении расходов воды в реке должен быть полностью поднят из воды, чтобы не мешать работе экранирующей стенки 16 р паводок. Однако опит эксплуатации йостроянных сооружений этого типа показал, что служба эксплуатации не всегда успевает поднять зат-Еор II при быстронарастающем паЕодке, поэтому было предложено вместо затвора II выполнять бетонный прили-в 16 (см. рис. 16),

3одозадорное сороухение для горнг/л/зек

1. вддоприепник: 2. Сороудер-асибающаррешетка.; 3. Секционный коробчатый с твоими-за/пор распада; Водолоо-порная Iодоелианая сгенна; л. Ъодободный канадец; е. Донный циркуляционный порог) т 6стречнонапраблеиныи по-.. рог) &■Ограничибооощии оо А 9. ПромЬ&юе отб ер с тие , 10. Карман; И. Затбор кармана) 12, П. Дамбы зарегу- ... лироВанноео русла) Щ К-

Переходные элементы" /6.

Экранирующая стенка 17. Ре-~ -понтте затборьг, 18. служебные мое/пики.

Рис. К

Водозаборное сооружение с Зодослибнои плотимой и Встретонапрабленнь/м порогом, оборудованное полигональ-

ным гаси/пелен

знергии.

ЩЛ л ^7?—™-7Л-777-Ж

" 1. Ремонтные затЁоры и з авральная стенка; ¿.Зкрсширую-шця стенка; л. Донньш порог переменной Высоты; £ Сар одерживающая решетка; 5. Зет. ненаправленный с/ги/пенчаь 'ои

ступенчать/О >ас-

и

77777/'

п=£

иг

порог; 3. Циркуляционный ло -лок; 9. Карман-./О. Переходной участок-, II. Канал;/г,/*/

!3. шрлл

ратная с/пенка; /&Лрилй$ она кармана; 17. Слузюеонб/е

лч'л .4 л л \ч я лчч )// V4 \\

Рис./6

мал плоти/га; го./Сонтшор-нал част; г/. Лромь/бмое отверстие; 2г. Лолигоналй-мь/о гаситель знергии; £3. Крепление дна; <?% водоприемник. 25. ЗатЕор пра-мьгбного отверстия.Г г 2£.[/о6оротнью затбор.

обеспечивыощий требуемый напор на пороге водоприемника в межень и не являющийся препятствием для прохождения наносов вдоль экранирующей стенки 2 в паводок.

Практика показала также возможность применения данной конструкции сооружения и при плотинном водозаборе, поскольку бете-ноемкость и стоимость его значительно ниже сооружений плотинного типа (см.рис.4 и 5). Введение в конструкцию такого элемента, как полигональный гаситель энергии 22, располагаемого за водослив- . ной плотиной 19, дало возможность повышать отметку порога про-мывника над дном реки до 1,5-2,5 и более м без устройства дополнительных гасящих элементов в нижнем бьефе.

Для окончательного уточнения состава сооружений в гидроузле и общей его компоновки, необходимо составить принципиальную схему автоматизации гидроузла, поскольку применение того или иного средства автоматизации может заставить не только изменить конструкцию сооружения или его элемента, но и ввести дополнительное сооружение в состав гидроузла или отказаться от какого-либо сооружения или устройства.

С другой стороны, применение того или ино-

го типа сооружения предопределяет и применение определенного типа авторегулятора на этом или другом сооружении гидроузла. Разбивка горного гидроузла на два технологических комплекса поэволя-' ет разработать и рекомендовать для каждого из них свою схему автоматизации (см.рис.17...21). Зная тип и конструкцию основных сооружений гидроузла, из синтеза рисунков 17 и 18...21 можно полу-■чить общую схему автоматизации гидроузла, а затем по табл.18 -подобрать тип и конструкцию вододействуших авторегуляторов, поскольку в горной зоне они применяются более широко, чем авторегуляторы других видов.

Представленный в разделе 3 матсч'»._л иллюстрирует то, нас-| колько по предложенной автором методике упростились почти все трудоемкие, требуюшие высокой квалификации проектные работы (см. табл.2): практически для выбора состава сооружений в гидроузле, их типа, схемы компоновки и автоматизации, достаточно знать расход и уклон реки, характеристики ее твердого стока, максимальный

-4S-

Рекомендуемые принципиальные схемы а&помгатмациа pajurw-м/ос munofi водозабормг>/ос сооружении на горнь/х рекагос

... к-Ферганского; б. В- Ферганского бокового: Г-Шлорного{тр/лико-Еая схема работы)-, Д - Киргизского. ■ £- /Пяньшамского; И-со встречно направленными порогами; К-¿¿/парного{транзитная схема работы).

Z Водоприемник, оборудованный авторегулятором расхода с изменяемой уста^вкай; 2. Лромывное отверстие, оборудованное автоматом промд/ва наносов, работающим no воо&; <5.0тв$остия и/итвой ллолш-нб/, оборудованные одыунй/ма затвооами; ¿?тв$остия щитовои плотины оборудовагндге авторегуляторами уровня в^ооснего dse^oa; S.JomooodocjuB; В. ВодЬприемних; о5орцдованнь/& одл/ушм затвором; 7,8.9.Датчики уровня затворов-автоматов; to. Сбросное отверстие, оборудованное авторегулятором уровня верхнего бъе<ра;11. Отверстие кармана, оборудованное автоматом промыва наносов, работающим „ по воде примечание: I. водоприемник может бь/т оборудован ограниуутеяем расхода:

S. Цифры перед атвфстиями указывают оотималймь/й порядок их ол?крь/п?ия. Рис. /7

§ \

a

*ffciH

¿21 ^

« I

и

<3

Si ■ft-

Vi

_ щ

m*

r*

«U

14

s £ i

чга

я

fe

Ж.

ft

+-М-

=гГЕ

ТТЛ

iiîfti«! ^ UlMisíisíS:

lili

-Г

№

S 5

«>U

t- ^tt^Sf fe» il ISî&Sà.efr&e S?

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХеМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ комплексл сооружении очисти и cspocа горных boa о•

Рекомендуемые принципищьнь/е схемы автоматизации помплекСА сооружении очисгки и сброса горных БОАОЗАбОРных узлов в случле примемеииа пескозрАвиеловъи или отсгринигл с непрерывной

гиАРАВличесАОй ûpaMù/вкои в -зависимости от СПОСОБА ПОААЧИ ВОДЫ "А МвССИВ

орошения

л /Знаке.

A,5-при саматечнои.подауеâoâtfна массивосси/ения

B,г \npu паи/иннри подаче сода на массиеорошения

/. Водоприемник, odài

сизменоеноо ь. Выходной

y&àa/fQtiOcoSi

nppnMia'HafiScoâ ¿¿рорагная С&36____

ЩимеианЗе&ГУх&гак дельных uucfç,

Заутш. абтрегуляторон расхода 'cmSXbûj г.роа&дящии хапал-, ¿.Отстойник: 'ехид ofcmuHuxGiS.cfraadeuiuuканал-. s. aoâa-иооданный агрйнииителем1ш;хооа-7.атрос-

■ орёеилятором ирюаня оерссне&г аъиа »» ---------

■¿ЛЬНб.- _____ - -, -

ной.канал-. щф.АдйнКанл^ - "^ослиа- /sJAarvi/к upoâm ¿иилоЬ стЩиникасaarn-

n'njTnTh-^x-^л «-"«"""-y ><цим отдагиикоа f#,f3

é/.pdpQTvaa с&зл

у/ на or----'Uf-iP .070~

лояление

А-при самотечной подаче боды на массид орошения,-Б-при машинное/ noàave воды на массив сращения t. Водоприемник, осГоридоданнаги ограничителем pacooçdai 'Модйсаящио /тана*; з.ПесхоераеиелоВка или отстоиник, с

--------- -...............г —\OM6/SKOUI 4.выходной

"чисодноО u/KfOiiCdiaif^■ - va С изменягмосг . горсеулятором уровня Obetpà; а.выхоанои.шлнзз, одорудобанно/и , ограничителем расхода,- э.сороснои канал ; ю.Проиб/в-Hi/e истроиства с аатоН/атами лропыёа наносов, оаоо-рза/отими ,по Soàe'- rv. //ромь/ЗноУ капа*, тв .А&тчихи уровня сер-хнеео сРъесра; АШнламеааи насосная станцияj *s.Aâmà<3ooocAC/ô.

Puc.Zf

I

-А8-

/Пеосничесла * характеристика. 5оМеисл>£у/ощ1лх автонатически-х устройств, применяемых §горно-предгорной -зоне._

ffíafijaqa/i

НаиненоЁание устройства.

Схема устройства.

ПО

SnVc

¿?£jg спи применения

Пй

напо-н.н

ПО

щ

г. м

по уело$ил/-г оъефоб

верхнего] НОЛСН&Х/1

Относительная неталм енхоспн

4-хМс

Зеоолт/юа, ¿езоткси ■ HOÚ pgóom fb-jjpi

/./.Г-овраЛНый ш панмкУ ¿amcp-автонат присланного типа

¿.Авлюнатичес

t>t>r * >

we регуляторы ¿ровня верхнего Ыфи

l-ÍS

Ов-J

непод-тоалек мое истечение

спокойный резким

отогнан м/ú /рл> лсох

признак до НО при Опт /00

И.Г-о5раз//ыо хла-оан/ах/ ja/naop-aS-/nottam присланного типа с облег-черным противовесом.

i-SO

0.9'V

тола

тоже

-иска-егпрл поатоп--ение 'о оысо-П& криволинейной части

приЗнин. da/so про QHOI\ до 60

13.Сегнент//1н.> клапа/"/бк> JOmocp-автомат присланного типа

S-7S

1-1/

то »а

тоже

отогнан-Hi/Ú пры-jtcoKoej падтоп-je//wi

среднее /SO

мтюео---------

ÍodgúcmQyto<qix> автоматический

as-го

Hk-as..

■■.¿.Он

as-js uáOASt

спокойный pe

жим тече-нил

спокойный режим /пене

HUJ)

при в мин. 31S

приОнак дог/S

а. Клапанный т нодеоствуюшма присланнб/ú лая-воо автонап яронывшка

Г ГТС

е. ЗатДору

автоматы промыва налосоЗ

аз...з.о

Гг.зм Унакс.1 U.Jm

Невод-пшенное ис-течение

С/юхой ныйролей// теченш

Отогнан ньл) пры жох

среднее aso

¡.г.Затваоы-авго паты лммыаа наносов.

QO/..ш

HpHS... ...г.вм

0./м и

волее

то otee

л/oSoú рвмеиь

среднее гво

У/ /РлоехиО фюяорце/онам ш> ¿Модем-тель »а два omiodz

Чролоацронаигьте бо&оделите*.

аг.юо

M..ZS

тоже

jhoSOÍ) режим

тамсе

среднее es

i/ Секционном)

хсровиатлх/

cma&jjwjamoo

bJSmOHamweewe ряушторд/{ставил

лг„ло

Мнил.

es...eo Ннакс.' /.Í...S.0

тоже

j/oSoú режин и отсутствие плавника.

■jsamofii/J/oacxo приЗк/н. е.г

ОгО г ийн-ны ú лры B¿OK

Иг

/ух/Знак. =гво

- 49 -

коэффициент водоотбора, требования к качеству очистки воды от наносов и к стабильности водоподачи. Эти исходные данные способен получить и проанализировать специалист средней квалификации, да-пе никогда раньше не занимавшийся проектированием горных водозаборных гидроузлов, и по таблицам 14...17 выбрать тип водозаборного сооружения и сооружения'по очистке воды от наносов, по табл.18 - тип и конструкцию авторегуляторов, затем по рис.18...21-технологическую схему автоматизации гидроузла, уточнив состав сооружений в нем.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

. Исследования проводились в 1976...1990гг. методом физического моделирования по Фруду на моделях без искажения масштабов с

в объеме и^той степенью точности, которая обеспечивает достаточную достоверность и адекватность результатов. Для всех исследований автором выполнялось планирование экспериментов с анализом всех основных и второстепенных факторов, их взаимовлияния и взаимозависимости и с составлением блок-схем исследований для каждого этапа /9/.

Первая серия исследований касалась вопросов борьбы с наносами при бесплотинном водозаборе. Она охватывала исследования влияния

на русловых моделях^на захват наносов взаиморасположения направляющей шпоры и водоприемника, а также рабочего диапазона и взаимовлияния некоторых конструктивных элементов водозаборных сооружений.

Критериями качества работы элемента или сооружения приняты коэффициент водоотбора =¿¿(1) и коэффициент захвата наносов оСн:

V - ^ ... (2),

^ - -щ-

- - so -

где Wg - количество наносов, уловленных в водоприемнике;

Wf> - количество наносов, прошедших через створ водоприемника . •

Эффективность работы конструкции или компоновки считалась высокой, если при максимальном величина минимальна.

Исследования проводились на экспериментальной установке, представляющей из себя прямоугольный лоток длиной 10 и шириной 3,5-м, в котором в М 1:20 была выполнена размываемая модель русла типичной горной реки, характеризующейся = 50 мЗ/с;

= 30 мЗ/с, с = 0,025. Все конструктивные элементы и компоновки исследовались при расходах воды, соответствующих Qm^ ; 0,5 и 0,2 Qto'4 , модельная смесь влекомых наносов для каждого из этих расходов определялась по морфометрическим зависимостям для горных рек, взвешенные наносы не моделировались, поскольку исследуемые элементы и сооружения с ними не борятся. В процессе опытов измерялись расход, подаваемый на модель, расход, забираемый в водоприемник и количество наносов, уловленных в отстойниках водоприемника и русла. Проведенные исследования (рис.22 а-г) позволили автору дифференцировать конструктивные элементы (шпоры, пороги,, экранирушие .стенки различной конфигурации) по условиям применения, а также подтвердили правильность формул (9) и (10).

По аналогичной методике проводились и исследования водозаборных сооружений с поворотньы затвором (рис.10), со встречнонап-равленными порогами (рис.15) и с полигональном гасителем энергии (рис.16) .' Эксперименты с сооружением по рис.15 проводились Аносовы* K.M.1, Наяальцуком D.M. и охватили диапазон максимальных расходов реки от 50 до'ИЗО мЗ/с , уклонов t от 0,025 до 0,004 "и покааали высокое качество борьбы сооружения этого типа с донными наносами: их захват в водоприемник не превышал 0,1-0,15 при водоотборе dg до 0,8. Ан лг ; результатов исследований, выполненный

\ КАЧЕСТВА БОРЬБЫ С

б.

9 £

ч-

л *

2 у 1 1

«я

О 0.2 О.Ч Ц&

оС»

о аV аз {г <з. 2оВу

0,4 0.6

А - относительный захват наносов при различных вариантах взаиморасположения направляющей шпоры и водоприемника; 1 Б - коэффициент захвата наносов в зависимости от конфигурации

экранирующей стенки; В - то яе, в зависимости от взаиморасположения экранирующей

стенки и донного порога; Г - то же, в зависимости от схемы компоновки водозаборного сооружения;

РИС.22

-52' авторш позволил установить оптимальные параметры встречнонвправ I-ленных порогов и других элементов сооружения. { Сооружение с поворотным затвором (см.рис.10) исследовалось

] К.М.Аносовым при максимальных расходах от 44,3 до 124 мЗ/с и ук-j лонах от 0,012 до 0,029. Эксперименты показали, что лучшие резу; ¡ таты по борьбе с наносами дает расположение оси поворотного зат-j вора по схеме на рис.10 б, захват наносов не превышал 5-11$ при j водоотборе до 0,9.

! Новш элементом, существенно расширяшим область применения водозаборных сооружений со встречнонаправленными порогами, -j-является-ролишашдьный гаситель энергии потока 22, размещаемый |в нижнем бьефе водосливной плотины 19, выполненной с уклоном 'гребня в сторону водоприемника (см.рис.16). Для определения оптимальных габаритов гасителя энергии (его высоты, длины, угла расхождения стенок, уклона гребня и т.п., автором были спланированы, а С.В.Потоловьм проведены исследования фрагмента гасителя ,в стеклянном лотке шириной 0,5 м, в котором устанавливались различные варианты плановой и высотной конфигурации гасителя, выпо, ненные из плотного пенопласта в М 1:40. Верхний бьеф на длине Г сформирован аллювиальными отложениями с уклоном 0,01, нижний бь ¡выполнен без уклона; На модель подавались расходы воды, соответ ' ствушие среднему удельному расходу на гребне стенки 4; б и j8 ы2/с и измерялось поле скоростей в верхнем и нижнем бьефе, а также дальность отгона прыжка. Оптимальной считалась конструкф1 ■и параметры, отгон прыжка при которых был минимален, а распреде ¡ление скоростей в нижнем бьефе - более равномерны*. Часть обобщенных автором результатов, характеризующих зависимость дально! отгона прыжка в нижнем бьефе от плановых и вертикальных размер1 гребенки гасителя, приведена рис.23а...г. Опыты повторялись пр закрытых пазухах аг 1теля, чтобы выявить качество его работы п

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛИГОНАЛЬНОГО ГАСИТЕЛЯ ' ЭНЕРГИИ ЗАШКЛИВНЫМ СООШЕШШ

V* 1г

■4- '¡"оу,

Ц 6 I 10 и Н р

Ч'О.пу* ,_[

Л_„1 Гил.

Ч Ь I /о п 'У р

7*

777.

2 4 6 « ю г V б I /о а /с р

£ пр. ч- '

/ / / ' •

ш

мы

1 1 7 : : - — ! ! , |

/ г 7 1 'V тЛ- 1 ! |

1 1 1

у' ! ' Ч 1 IX ) 1 1 ^

0' ' X к'-' 1 1. ^ Г"!

- - • г ■ п" т ^ ^ I ,

Л 4 |

1 1 1 .

А - относительная длина отгона гидравлического прыжка за

гасителем в зависимости от общей высоты водосливной стенки; Б - то же, в зависимости от плановой конфигурации гребенки; В - то же, в зависимости от вертикального пложения гребенки; Г - то же, в зависимости от гаубины выходной части гасителя; . Д - изменение длины отгона прыжка при заполнении пазух гребенки гасителя наносами.

РИС.23 •

- 54 -

возможной забивке пазух наносами. Исследования показали, что наполняемость пазух при оптимальных параметрах гасителя не увеличивает сушественно дальность отгона прыжка (см.рис.23 е), где Рпр.ср,-средняя дальность отгона прыжка при закрытых пазухах, ¿пр.ср. -при открытых).

Сооружение с определенными таким образом оптимальными параметрами гасителя энергии исследовано на русловой размываемой модели Б.И.Московцевым и показало хорошую устойчивость нижнего бьефа при средних удельных расходах 5 м2/с и перепади 3,5 м.

Проведенные модельные исследования не только доказали высокую работоспособность предложенных компоновок и конструкций, но и позволили автору получить эмпирические зависимости, используемые при их гидравлическом расчете (см.раздел 5).

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ГВДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ ГИДРОУЗЛА

Концепция водозаборного гидроузла как комплекса взаимосвязанных сооружений, требует рассматривать гидравлический расчет как обшую увязку параметров сооружений не только между собой, но и рекой, поскольку в вертикальном отношении сооружения гидроузла должны быть расположены так, чтобы обеспечивалось беспрепятственное функционирование всего комплекса во всех режимах эксплуатации при любых изменениях режима реки.

Гидравлический расчет сооружений гидроузла производится по известным формулам гидравлики, ниже приведем формулы, полученные в результате модельных исследований и определяшие основные габариты и параметры новых ксыгоновок сооружений и их элементов.

Длина фиксированного русла в ксмпоновке п.2 табл.14 принимается не менее ¿ф = (2. .3' В выше створа водоприемника и не

менее В ниже его, где В - ширина устойчивого русла по урезу воды.

Высота направляшей шпоры 9 (см.п.4 табл.14) у сопряжения с берегом :/шпк. = (0,5...0,7) Н, у оголовка: Ашп.ог =(0,2.. .0,4)Н где Н - средняя глубина воды в русле. Во всех случаях уклон гребня -направляющей шпоры не должен быть менее = 1,5.. .2К/» } гда ¿/> - уклон средневзвешенного дна реки.

Расстояние между оголовком шпоры 9 и береговым укреплением 2 должно быть в пределах = (0,4...О,6) В.

Расстояние между оголовком шпоры 9 и водоприемником 8 определяется по формулам

- для ¿д более 0,01:

с - ъыг ... (3),

к [¿у ¿«"Г

- для (-р менее 0,01:

... <«),

где Р = -¡'^г- &) ~ параметр, учитывающий форму русла, причем

Л, ? = 0,35...0,55 - коэффициент, учитывающий влияние Н состлел

расхода и неоднородного^влекомых наносов, К. - параметр Кррмана,

О - руслоформируший расход реки; ^ - ускорение силы тяжести;

А = 0,9...1,1 - коэффициент С.Т.Алтунина.

Угол мекду фронтом водоприемника 8 и направлением течения

потока (см. п.1.,.5 табл.14) должен быть в пределах 135...145°.

Уклон дна подводяшего русла 18 при шпорном водозаборе (см.

п.7 и 8 табл.14) не должен быть меньше сгг.р. = 0,5 ¿/7 .

Уклон верха дамбы подводяшего русла по п.7 табл.14 принимается

равным нулю, а по п.8 табл.14 должен быть не более = 0,8^./. .

Высота донного порога 3 (см.п.1,2,3,4 и 5 табл.14) должна

быть в пределах: крн, = (0,5...0,6)Н в конечной части, но не

менее (3...5)(/ отл,, где ¿/отл. - средневзвешенный диаметр русловых

г

- % -

отложений и Pi нач. = (1,5...2,5)Pi кон в начальной части.

Максимальная длина порога не должна превышать /пор = ■ (f. ..8) Pi ср., где Pi ср. - высота порога в его средней части.

Для водозаборных сооружений табл.15 высота донного порога в конечной части не должна быть меньше 0.8...I м, угол между направдениеы течения и порогом должен быть в пределах 25...30°.

Параметры ступеней встречнонаправленного порога 7 (си.рис.15):

о _ '■-__••• (б),

io ~ sfn у~

где ¿о - расстояние от начала встречнонаправленного порога 7 до точки его встречи с донным порогом 3.

Габариты ступенек: Р^ = (0,2...0,25) Н; ¿г= (0,9...1,1) PÎKoh.; Р5- & Р^, кон. ; ¿з = (1,2...1,5) Н, где - высота и длина пониженной ступеньки порога, - высота и длина повышенной

ступеньки порога, у - угол между встречнонаправленнши порогами.

Высота ограничивавшего порога 8 (см.рис.15) принимается ровной Р ог'р. = (I.. .1,5) 0*отл.

Ширина промывного отверстия 12 (см.табл.14, п.б,7 и 8, а . также табл.15, поз.5) должна быть не менее /пр = (1,5...2)^/макс, где Д'макс. - максимальный диаметр влекомых наносов при расходе 1% обеспеченности, минимальная ширина промывного отверстия - 0,8м.

Предварительно габариты полигонального гасителя энергии можно принимать (обозначения на рис.23 д): Рз - (1,0..Л,05)//; f « 23...25°; 4= (0...0,2)4; Pi « 0,5 Р ; Р2 - Pi ; h вых. = (0,2...0,3) Р2

Длина крепления в нижнем бьефе не должна быть менее: <f кр. = 0,8^ Р + 3 H ... (7),

где ^ - удельный расход в рассматриваемом створе, мг/с. Для среднего ctbcjb

ms*!!, ••• (8),

Г лс.

<!«• - ~е;

где Q сбр. - максимальный расход, сбрасываемый через водосливную стенку 19 (см.рис.16) Q сбр. = Д/%~@/1/>.-£1клм. ; где Q пр. и Q карл. - расходы воды, проходящие в паводок через отверстия 21,8 и 9 (см.рис.16), определяются по формулам водослива с широким порогом.

Расчет по формуле 7 производится для трех створов: начального (у врезки стенки 19 в берег), среднего и конечного (у промывного отверстия 21), при этом Ц определяется соответственно по Нн, Нср., Нк, которые находятся от максимального уровня воды, установленного подбором при совместном расчете водосливов 19,21, 8 и 16 (см.рис.16).

Дальнейший расчет остальных сооружений гидроузла производится по известным формулам гидравлики.

При определении параметров грузов затворов-автоматов (см.табл.18) в процессе проектирования гидросооружений и составлении эскизных проектов гидромехоборудования целесообразно пользоваться формулами:

- для затвора по п.1.1:

Г (4wN,*tH)x Hp ... (9),

" и".

где Hp - расчетный напор, при котором должно начаться открытие затвором отверстия; дН - расстояние от расчетного уровня до оси затвора;

I - плечо затвора (расстояние от оси вращения до полотнища;

Q - вес груза на I п.м. ширины отверстия. Для затвора - автомата по п.2.1:

Q - Щ-*Н)[о,Ы/1рг-0,167bH(Hp-tH)]___ ... (10),

гр.

где £ гр. - расстояние от оси вращения затвора до вертикали,

опушенной из центра тяжести груза (при закрытом затворе

- 58 -У - объемный вес воды.

Для затвора по п.2.2 вес груза-поплавка на I п.м. ширины отверстия определится: э

г - •. си).

где ¿1 - расстояние между осью вращения затвора и нижним шарниром;

/г - расстояние между осью поплавка и верхним шарниром; - расстояние между верхним шарниром и осью вращения рычага с поплавком.

Для затвора по п.2.3:

£ яш = Ф 'лН№ ^ °> '6Ь ••• (12),

Приведенные зависимости достаточно просты и позволяют проектировщику быстро определить параметры и габариты основных элементов сооружений, обеспечивавших борьбу с наносами й средств автоматизации.

ЗАКЛШЕНИЕ

I.. Анализ литературных источников, проектных и отчетных материалов,* а также натурных обследований позволил установить, что проблема водозабора из горных рек разработана недостаточно «олаэ. Работы, в основной, разрознены и большей частью посвяшены водозабору из рек равнинной и предгорной зон. Отсутствуют научно обоснованные и достаточно пвлные методики проектирования До настоящего времени не существует ни одной печатной работы, болев или менее полно описывашвй процесс проектирования гидроузлов и других водохозяйственных объектов, расположенных в горной зоне, нет также анализа проек н- : ошибок и причин их появления.

Это приводит к тому, что многие сушествуюшие гидроузлы на горных репах, несмотря на на свою сложность и болыцую стоимость, работают неудовлетворительно и требуют значительных эксплуатационных затрат.

2. Рассмотрение водозабора как технологического процесса позволило установить, что качественная работа гидроузла при минимуме эксплуатационных затрат возможна только тогда, когда на стадии проектирования принята оптимальная для данных конкретных местных условий технология водозабора. Именно вта позиция положена в основу новой концепции проектирования автоматизированных водозаборных гидроузлов на горных реках, и для ее научного обоснования выявлена и проанализирована'существующая технология и техника водозабора из горных рек, определена взаимосвязь между технологическими приемами водоотбора, водоподачи и борьбы с наносами, произведен отбор наиболее перспективных к применению в горной

зоне технологических приемов по принципу экономичности, этапности • и совместимости друг с другом, с помощью модельных исследований выполнена их дифференциация их по условиям применения. Это позво- ' лило заключить, что кроме субъективных ошибок, вызванных недостаточным профессиональным уровнем проектировщика или отсутствием у него требуемого объема информации об объекте из-за сокращения времени и затрат на проектирование, одной из основных прич!н неудовлетворительной работы некоторых гидроузлов является несовершенство применяемой на них технологии осуществления процесса водозабора, выражающееся в отрицательном влиянии технологических приемов друг на друга.

3. Для уменьшения вероятности подобных ошибок предложено конкретизировать каждый отобранный технологический прием определенным конструктивным элементом и установить жесткую зависимость между компоновкой гидроузла, составом сооружений в нем, схемой

- 60 -

автоматизации и оптимальной технологией процесса водозабора. Это позволяет по таким данньы, как максимальный расход реки, уклон ее

дна, объем и фракционный состав наносов, коэффициент водоотбора,

*

способ водоподачи на массив орошения производить выбор схемы кои-поновки водозаборного сооружения, типа сооружения по очистке воды от наносов, состава сооружений в гидроузле, схемы автоматизации, то есть достаточно просто и с высокой степенью надежности решать основные компоновочные вопросы гидроузла.

4. Рекомендовано применять в горной зоне восемь схем компоновок бесплотинных и четыре схемы плотинных водозаборных сооружений, дана дифференциация их по условиям применения. Рассмотрен и дифференцирован по условиям применения ряд конструкций сооружений по очистке воды от наносов.

5. Разработано четыре новых конструкции водозаборных сооружений в-способ борьбы с наносами, защищенные авторскими свидетельствами. Они всесторонне исследованы на русловых и гидравлических моделях, прошли стадию производственного внедрения, автоматизированные водозаборные узлы с их использованием построены или находятся в стадии строительства.

б..Получены формулы для определения основных параметров сооружений нового типа. Составлена и прошла производственную апробацию в условиях института "Киргизгипроводхоз" методика проектирования автоматизированных водозаборных узлов на горных реках.

Ниже приведен в хронологической порядке список всновных печатных материалов, составлявших содержание настоящего научного доклада.

А. Написанные лично

I. Технологические схемы и средства автоматизации горных бесплотинных водозаборных узлов //Тезисы докладов на всесоюзной школе

по автоматизации гидромелиоративных систем. - Фрунзо,1979. с.84...91.

2. Разработка и исследование автоматизированных бесплотинных водозаборных узлов на горных реках: Автореферат дисс.канд. техн.наук, - И.1982-22с.

3. Совершенствование бесплотинных водозаборов для горных рек//'Вопросы автоматизации оросительных систем и технология орошения. - Фрунзе,1982.с.72...80.

4. Некоторые вопросы технологии и техники водоотбора и борьбы с наносами при водозаборе из рек горно-предгорной зоны. Вопросы автоматизации оросительных систем и технология орошения. -Фрунзе,1982.с.80...87.

по

5. Опыт^рабог автоматизации проектирования мелиоративных объектов Киргизгипроводхоза: Экспресс-информация ЦБНТИ ММиВХ СССР. Сер.5, внп.8.-М.,1986.с.I___9.

6. О выборе типа и конструкции авторегуляторов при проектировании автоматизированных систем водораспределония/'Автоматизация процессов перераспределения стока воды в каналах и водохранилищах. -Фрунзе: Илия,1988.с.195...203.

7. Особенности проектирования автоматизированных водозабор-нч!х узлов на горных реках. - Фрунзе, 1989.-50с.

8. Проектирование автоматизированных водозаборных узлов на горных реках. - Фрунзе: Кыргызстан,1990.-376с.

9. Некоторые вопросы исследования качества борьбы донного циркуляционного порога с наносами при водозаборе из горных рек

//Элементы и устройства автоматизированных систем водораспредело-ния. -Фрунзе: Илия,1991.с.147...154.

Б. Написании? п соавторство

10. Опыт проектирования бесплотинных узлов в Киргизии//Воп-росы водного хозяйства (гидротехника), вып.40.-ФрунзеКыргызстан,

- 62 -

1977.0.7...14 (Малеоиев Р.И., Талыаза В.Ф., Филончиков A.B.).

11. Вопросы автоматизации горных беспл«тинных ворезаборных узлов //Вопросы водного хозяйства (гидротехника), вып.40.-Фрунзе: Кыргызстан, 1977.с.44...47. (Ыалосиев Р.И., Филончиков A.B.)

12. Упрошенная методика раочвта затопленных водосливов с тонкой стенкой //Вопросы водного хозяйства (гидротехника), вып.40.-Фрунзе: Кыргызстан, 1977.с,ЮЗ...107. (Каменев Р.И.«Филончиков А.В)

В. Авторские свидетельства на изобретения

13. A.c. № 622924 СССР. Способ борьбы с наносами при водозаборе йз горных рек В.И. № 33 от 06.09.78. (Талмаза В.Ф., Мало-

г

сиев Р.И., Филенчиков A.B.).

14.; A.c. № 8I083I СССР. Водозаборное сооружение для горных рек В.И. № 9 от 07.03.81. (Бочкарев Я.В., Филончиков A.B.i.

15. A.c. № 889788 СССР. Бесплотииное водозаборное сооружение Б.И. № 46 от 1512.81. (Бочкарев Я.В., Яртшн И.Е..ФилончиковА.В)

16. А.о. Ii 836168 СССР. Водозаборное сооружение Б.И. » I от 07.01.82 (Бочкарев Я.В., Филончиков A.B., Аносов КН.).