автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование конструкций и методов расчетного обоснования креплений за трубчатыми водопропускными сооружениями с многосекционными гасителями ударного действия и трапецеидальными отводящими каналами

На правах рукописи

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТНОГО ОБОСНОВАНИЯ КРЕПЛЕНИЙ ЗА ТРУБЧАТЫМИ ВОДОПРОПУСКНЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ С ШОГОСЕКЦИОБШШ ГАСИТЕЛЯ® УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ И ТРАПЕЦЕИДАЛЬНЫМИ ОТВОДЯЩИМИ КАНАЛАМИ

05.23.07 - Гидротехническое и мелиоративное строительство

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Работа выполнена на кафедре гидротехнических сооружений Московского государственного университета пряродообустройства

Научный руководитель - докгор технических наук, профессор

И.С.РУМЯНЦЕВ

Официальные оппоненты:

- докгор технических наук, профессор

Ю.П.ПРАВДИВЫ! • -

- кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

М.А.В0.ШН03

Ведущее предприятие - щ "Сошводороекг"

Защита состоится "За " лгу го- 1998 года в i6 — часов на заседании Дисс.е£сацяоннот. совета К 120.16.01; в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, Москва, й-550, уд.Прянишникова, 19, МГУП, ауд.й i

С диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке МГУП.

Автореферат разослан " ^¿¿^¿/¿2^1998 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета, -к.т.н.

И.М.ЕВДОШОВА

СЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Министерством ирригации Сирийской \рабской Республики в течение последних десяти лег осуществляется строительстйо большого количества водных объектов, в числе которых имеются как крупные речные гидроузлы, так и масштабные ирригационные системы. Важность этих объектов для САР весьма велика, так как большая часть ее территорий занята засушливыми зонами, на которых годовой слой выпадающих осадков не превышает 300-500 мм. Почти вся растительность этих зон в летние месяцы выгорает, а существующие водотоки - пересыхают. Для создания приемлемых условий роста растений эти земли нуждаются в интенсивном орошении из искусственно созданных водохранилищ на реках Евфрат, Северный Кебир, Оронт и ах притоках.

Сирия - страна древнейшей в Мире гидротехники. Уже несколько. тысячелетий ее крестьяне строят каналы оросительных систем, оборудуя их различными регулирующими сооружениями. В силу засушливости климата и большого потребления воды сельхозкультурами эти регуляторы часто работают на опорожненные или слабо наполненные бьефы. В этих условиях широкое распространение должны получить трубчатые регуляторы, имевдие в своей концевой части особый тип гасящего устройства - гак называемый гаситель ударного действия. Основные особенности таких гасителей: эффективное гашение избыточной энергии потока на-относительно коротком участке; вы-" полнение функций гасителя практически при любых наполнениях нижнего бьефа - даже при отсутствии вода" в последнем; относительная простота конструкции; высокие эксплуатационные свойства и существенное резервирование надежности'его работы в любых условиях.

До последнего времени гасители такой конструкции не пояу-

- г -

чили широкого распространения в практике гидротехнического строи гальсгва стран с жарким климатом. Настоящее аттестационное и нау нов исследование было задумано как мотивированная попытка научно идентифицировать рассматриваемые гасители к климатическим условиям Сирийской Арабской Республики и, одновременно, расширить да пазон их применения, рассмотрев в лабораторных условиях новую ш струкцию - многосекционный гаситель ударного действия, работавши; на трапецеидально а отводящее русло. Ранее такие гасители практически не применялась в связи с отсутствием результатов исследований, посвященных лабораторному и натурному изучению гидравлических условий их рабою. Внедрение таких гасителей в практику водохозяйственного строительства Сирийской Арабской Республики позволит получать значительный экономический эффект.

Цель работы. На основе выполненных комплексных модельных гидравлических исследований разработать новые конструкции креплений и методы их расчетного обоснования применительно к концевым частям многосекционных гасителей ударного действия, устроенным зг трубчатыми регуляторами на трапецеидальных ирригационных каналах.

Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие конкретные задачи:

- провести экспериментальное изучение гидравлических условий работы трапецеидальных нижних бьефов за многосекцйонными гасителями. ударного действия в условиях пространственной задачи и различных вариантов маневрирования затворами трубчатого регулятора;

- исследовать закономерности эволюции поверхности размываемого дна отводящего трапецеидального канала в условиях симметричных и несимметричных сбросов через регулятор, а также при разлач-

ных конструкциях крепления дна ниже гасителя;

- на основе полученных экспериментальных результатов предложить методы расчетов креплений за рассматриваемыми гасителями, а также усовершенствовать методы проектирования последних.

Научная новизна а практическая ценность диссергадии. Основные элементы научной новизны проведенного исследования, выносимые на дубличную защиту, сводятся к шивсладующему:

- впервые получены экспериментальные графики,.позволяющие инженерам прогнозировать яри расчетном обосновании рассматриваемых гасителей значения осредкенных и донных скоростей на различных участках отводящих трапецеидальных канатов в условиях применения различных конструкций крепления, а также при различных вариантах сброса через регулятор;

- выявлены закономерности изменения значений коэффициентов кинетической энергии потока в различных сечениях отводящего трапецеидального канала при вариантном изменении конструкций крепления за гасителем;

- изучены особенности эволюции и переформирований дна отводящего канала за различными типами креплений за рассматриваемым

j

гасителем ударного действия, получены графики для прогностического определения ожидаемых параметров воронок местного размыва за последними ;

- составлены рекомендации по обоснованному назначению параметров различных элементов крепления за гасителями.

Апробация полеченных результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры гидротехнических сооружений МГУП (1994-1997 гг.), а также на конференциях молодых специалистов и аспирантов МГУП (1995,1995 гг.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Раба та изложена на 163 страницах машинописного текста, иллюстрирован 54 расуаками. Список использованной литераторы содержит '¿¿2 наименований, из них 18 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации приводятся основные результаты анализа использования гасителей ударного действия для гашеная избыточной энергии в нижних бьефах водопропускных гидротехнических сооружений.

Приведена классификация существующих гасителей, а также основных способов гашения избыточной энергии потока в нижнем бьефе.

Во вступительной части текста главы констатируется, что САР - страна, где уже несколько тысячелетий успешно строятся и эксплуатируются различные гидротехнические сооружения. В тексте главы проанализированы основные особенности трубчатых регуляторов, имеющих в своей концевой части особый тип гасящего устройства - гаситель ударного действия.

Основными особенностями таких гасителей являются:

- эффективное гашение избыточной энергии потока на относительно коротком участке;

- выполнение функций гасителя практически при любых наполнениях нижнего бьефа даже при отсутствии вода в последнем;

- относительная простота конструкции;

- высокие эксплуатационные свойства и существенное резервирование надежности его работы в любых условиях.

Одной из удачных конструкций такого типа является гаситель, разработанный исследователями Бюро мелиорации США (рис.1,а). Этот гаситель получил широкое распространение б практике гидротехнического строительства многих стран с жарким климатом. Конструктивно он представляет собой открытую прямоугольную бетонную камеру, через торцевую верхнюю по течению стенку, которой в сторону нижнего бьефа выходит бетонная или металлическая груба - водовод. Внутри камеры располагается горизонтальная Г-обраэная забральная балка, являющаяся основным гасящим элементом. Торцы этой балки жестко заделаны в боковые стенки камеры, а ее верхняя полка направлена своим торцом навстречу потоку, выходящему из г рл'бы-зо довода. По бокам нижней части вертикальной полки забраяьяой балки выполнены два симметричных относительно продольной оси камеры трапецеидальных выреза. Создатели конструкции этого гасителя жестко оговорили пределы его применения:-, диаметр водовода не более 1,6 м, расхода -до 10 м3/с; скорости на выходе из трубы ~ до 15 м/с; наклон грубы в сторону нижнего бьефа - не более 15°, о горизонтальным участком в конце длиной не менее двух диаметров грубы. Была разработана также достаточно.строгая методика расчетного обоснования и проектирования таких гасителей. Внедрение этого гасителя в практику мелиоративного строительства и дополнительные исследования позволила выявить ряд недостатков его-конструкции, подробно рассмотренных в работах И.С.Румянцева а его учеников. Основные из них следующие:

- поток на выходе из камеры гасителя в нижний бьеф имел ярковыраженный неоднородный характер, глубины и, скорости в удельные расходы были распределены неравномерно;

- параметры и конструкция крепления за гасителем были не оптимизированы, в нижнем бьефе наблюдались местные размывы и

. J-Л

в-а лоаврнутв

е- о.¿во-а

/•.0.500-3

Р,шо.щ-а P¡,0.0S3-B

Я'О.ша S¡. (о. чая... о.ояоуъ S¡= (а.ш...о.ан)& р - (0.190...0.J30)-B 5 - Ширима гаситедр

F а с-1. Гасзтеяь гзбагочной энергаз потока а - Ьиро ыелаорацаг CiilA;

сЗ - модифицированный й.С.Румянцевым и Е.Ф.ивгроз:-'..м

(A.c. А I303¿35, СССР); в - {¿ко? о секционный

F.ic.i.B (продолззние)

- а -

опасные для сооружения переформирование дна.

На оснований результатов комплексных гидравлических и гидродинамических исследований И.С.Румянцев и Е.Ф.Петров разработали модифицированную конструкции рассматриваемого гасителя, защищенную авторским свидетельством СССР Й 1608285 (рис.1,6). Ими не быш осуществлены сравнительные исследования гасителя Бюро мелиорации США и модифицированного гасителя. Была уточнена область рационального применения каждой из конструкций, а также откорректирована методика их расчетов и проектирования. Одновременно было показано, что существует необходимость проведения исследований многосекционного гасителя ударного действия, составленного из нескольких типовых секций (рис.1,в).

В заключительной части первой главы сформулированы сравнения конструкций гасителей Ьиро мелиорации США и модифицированных конструкций гасителей И.С.Румянцева и Е.Ф.Пегрова.

Во второй главе освящены вопросы моделирования гидравлических явлений многолро летных трубчатых водопропускных сооружений. Показано, что рассматриваемые при этом гидравлические явления необходимо моделировать по Фруду, соблюдая при этом автомодель-нос» вязкостного подобия по Рейнольдсу. Опираясь На эти условия были определены по общеизвестным зависимостям необходимые масштабы моделирования (1:20), а также приемлемые размеры экспериментальной установки (ряс.2), адекватные имеющимся возможностям лабораторной база. Эта установка представляет собой металлический "гидравлический трехуровенный лоток размером 12300x3000 мм. Первый уровень установки - металлический лоток, в котором монтировались модель трехсекционного гасителя с подводящими водоводами и крепление, а также устраивался участок размываемого отводящего канала. Этот лоток заканчивался регулирующим затвором, после ко-

I

Ю

Рис.2. Схема экспериментальной установки

торого протекающий расход поступал на сетку, а затем в лоток второго уровня, подводящий его к водосливу с тонкой стенкой. Миновав последний поток попадал в лоток третьего (нижнего) уровня, выполнявши роль мерного лотка, оборудованного системой успокаивающих решеток, трапецеидальным мерным водосливом с тонкой стенкой и шпигцвнмасттабоы.

Модель гасителя была весьма тщательно выполнена из оргстекла толщиной д ш. 'Размеры каждой из камер: ширина - 225 ш, длина -300 мм, высота стенок - 170 мм. Конструкция модели была такова, что она могла посла небольшой переделка воспроизводить как гаситель Бюро мелиорации США, так и модифицированный гаситель (A.c. № 1608285). Уплотнение всех швов били осуществлены, мастикой и гермопасгой с усилением их метизами.

Измерение скоростей течения потока на модели осуществлялось трубкой Пиго-Ребока. В связи с тем, что конструкция этого прибора и методика его использования общеизвестны.

Измерение пульсаций скоростей течения осуществлялось с помощью специального измерительного комплекса, включавшего: одно-компонентный тензомегрическай .датчик ТДС с приемным элементом в виде круглой пластины диаметром 4,3 мм; тензометрическай усилитель 8АНЧ - 7 ja; магазин сопротивлений; фильтр низкой частоты; вшейфовый осциллограф Н 071; преобразователь для оцифровки получаемого графического отображения аналогового сигнала Ф-018. Получаемая на последнем преобразователе перфолента обрабатывалась по специальной программе Ь.Ф.Петрова на ЭВМ СМ 1803 ВЦ.

В главе также была выполнена оценка точности измерений параметров рассматриваемых гидравлических явлений. При этом было установлено, что предельные относительные ошибки измерений были следующими: глубин - 0,4-^,66/1; расходов - 0,88-1,55?; расходов в

трубопроводах (измеренных с помощью специально запроектированных и изготовленных мерных диафрагм) - 0,7-1,01$; скоростей - 1-2$; пульсаций скоростей - 2,27-3,12$.

В процессе исследований осуществлялось: фотографирование наблюдаемых явлений; измерений скоростей и глубин; измерение пульсаций скоростей, измерение,температур воды и воздуха; выполнение ■ зарисовок наблюдаемых явлений; измерение параметров местного раз- . мыва. Размываемый материал (¿¿/7 = 0,18 мм) перед началом экспериментов в течение 3 суток замачивался. В опытах после пуска расхода на модель грунт до наступления стабилизации гидравлического режима прикрывался полиэтиленовой пленкой. Промеры глубин в гидросгБорах осуществлялись шпитцекмасштабом на каретке, перемещаемой по предварительно отнивелированным бортам лотка. Монтаж установки контролировался с помощью высокоточного нивелира. Освобождение лотка ог воды осуществлялось через специальную дренажную систему.

В третьей главе диссертации обсуждены основные результаты исследований гидравлических условий работы концевых частей много-пролетних трубчатых' водопропускных сооружений.

В начальной части главы подробно проанализированы получен- • ные экспериментальные данные о кинематической структуре потока в , нижнем бьефе рассматриваемого гасителя. Приводятся фотографии, зарисовки картин течения и измеренные эщоры планового распределения скоростей вдоль по длине отводящего канала при различных режимах работы сооружения. Обсуждаются обнаруженные экспериментальные факты влияния на это распределение глубин наполнения нижнего бьефа. Рассмотрены пять случаев маневрирования задвижками на трубопроводах сооружения: работа одним средним пролетом; работа од-

ним крайним нролагом; работа двумя крайними пролетами; работа двумя соседними пролетами при перекрытой одной крайней трубе; работа всеми гремя пролетами.

Проведенное рассмотрение позволило установить, что:

- при работе гасителя лишь одним средним продетом при трех различных расходах и постоянной глубине в нижнем бьефе в осевом створе отводящего канала максимальные придонные скорости во всех поперечных гидростворах наблюдаются при максимальном расходе наибольшие скорости имеют место в первом гидростворе, наименьшие - в третьем;

- при работе одной крайней трубой максимальные придонные скорости имеют место в первом гидростворе, минимальные в первом;

- при работе гасителя двумя соседними секциями максимальные скорости имеют место в первом, минимальные - в третьем, четвергом поперечном гидростворах;

- при работе двумя крайними (бортовыми) секциями максимальные придонные скорости наблюдаются в первом гидростворе, минималь ше - в третьем, четвертом поперечном гидростворах;

- при работе гремя секциями максимум придонных скоростей имеет место в первом гидростворе, минимум - в третьем;

- во всех случаях увеличение глубины ведет к изменению режима сопряжения от донного к поверхностному и улучшению характера сопряжения бьефов и распределение скоростей в сторону его равномерности.

В тексте главы приводятся безразмерные графики, иллюстрирующие характер кинематической структуры потока пси различных режимах маневрирования затворами на трубопроводах, в виде &/ {х/г. , О), где V - осредненная, а максимальная скорость в гидростворе, А/71 - относительная"про-

дольная координата, ¿ы/D - относительное наполнение нижнего ; бьефа. Общим для этих графиков является то, что в створе с паи- ; большими значениями 2г/тЛълхимеет место рост относительных ско-: ростей в начальной части крепления за гасителем до сечекия с X/L , а затем постепенное снижение If при всех вариантах;

маневрирования и различных наполнениях б"*/D.

Аналогичные;безразмерные графики представлены и по результатам обработки данных по придонным скоростям в виде tfrw /ttna* i Эти графики имеют однотипный характер: поначалу наблюдается рост /Утоя ; а затем эти величины моно- ' гонно убывают лри всех значениях

Полученные безразмерные графини могут быть использованы для прогностического определения параметров течения в нагнем бьефе многопролетного гасителя при различных режимах гидравлических условий его работы.

В рамках исследований кинематической структуры потока в нижнем бьефе многодролетного гасителя ударного действия были проведены поисковые эксперименты, направленные на оптимизацию конструкции крепления и типа гасителя, устраиваемого на кем (вслед за гасителем ударного действия). С этой целью были выполнены модели креплений различных конструкций, параметры которых были рассчитаны по ранее рекомендованным зависимостям различных авторов. В тексте главы подробно излагаются эти результаты. Итогом анализа этих материалов являлись четыре варианта рекомендуемой конструкции крепления за многосекционным гасителем. Все эти варианты были такке исследованы с определением как параметров кинематической структуры потока, так и коэффициента кинетической энергии (Кориолиса) J, где Еки. - действительная

кинетическая энергия потока протекающего через рассматриваемое

живое сечение нижнего бьефа; кинетическая энергия потока,

подсчитанные в предположении, что во всех точках потока имеет место средняя скорость потока на данной вертикали. Значения оС вычислялись для каждого гидроствора до зависимости

с* = ¿Е ш л ¿¿¿/(Л г/1) ( I )

где V , Л. - площадь эпюры скоростей в плане.

Графики обработки полученных опытных данных в виде«* =■/ {X//- ) для различных вариантов высоты и планового местоположения водобойной сгенкн в пределах крепления, а также при различных вариантах маневрирования представлены на рис.3.

Из этих графиков видно, что при работе многосекционного гасителя двумя трубами, включая центральную, практически из рассмоз ренных вариантов работают приемлемо кривые ). При

усилении степени несимметричности сброса (работа гасителя лишь одним из крайних пролетов) картина существенно усложняется -эффективно работает лишь крепление с Ает /£> - 0,75 и ¿аг /¿3 = = 5,66, где А?- и ¿ст ~ соответственно высота стенки и расстояние до нее от выходного сечения гасителя. Аналогично хорошо тало крепление работало и в условиях симметричного сброса. В связи с этим крепление с отмеченными параметрами водобойной стенки на не! было предложено для дальнейших исследований. Пределы применимом, результатов исследования кинематической структуры потока за трех секционным гасителем ударного действия были следующими:

0,06, Л /£> = ¿3 — 0,75 - 1,7,' ^ 10500.

Дальнейший анализ данных о кинематической структуре потока за рассматриваемым гасителем .показал, что крепление нижнего бьефа, следующее за ним, целесообразно выполнять в виде рисбермы,

2.0

<0 0,5 О

---т-—п—Г 1

Р , Об

Х/1 (Моейах Д.)

у ^ ^

Рис.З. Коэффициент кинетической анергии в нижнем бьефе многосекционного гасителя

а - работа двумя трубами, включая центральную; б - работа одной крайней грубы

01 1

включающей в себя две части: тяжелую, выполненную в виде плиты (или массива плит, разделенных швами): облегченную, выполненную либо из легких плит на обратном фильтре, либо в виде каменной отсыпки. Концевая часть тяжелой рисбермы должна заканчиваться зубом или заглубленным банкетом.

В заключительной четвертой главе диссертации рассмотрены основные результаты исследований переформирований дна отводящего канала за концевыми частями трехсекционных трубчатых водопропускных сооружений, оборудованных гасителями ударного действия.

Значение средних допускаемых (неразмывающих) скоростей Zino , er - при планировании этих исследований определялись по общеизвестной зависимости Ц.Е.Мирцхулавы для несвязных грунтов. На основании методических опытов для проведения их был подобран люберецкий песок с = 0,18 мм. Диапазон изменения относительных скоростей в опытах составлял 2Г]1Гпо ter- = 0,8-1,2. Отмеченные выше методические опыты также позволили установить, что размывающая способность потока в обсуждаемых экспериментах может быть учтена путем экспериментального определения коэффициента перегрузки "/2", входящего в формулу Ц.Е.Мирцхулавы, так как именно этот коэффициент учитывает соотношения мгновенных максимальных пульсационных скоростей на дне (на высоте выступов шероховатости) 2/л , тах , связанных .с интенсивностью турбулентности в воронке местного размыва.

При этом значения Л. определялись по зависимости

Обработка опытных данных велась в координатах /1=/(*/&)

где /2 - коэффициент перегрузки определяемый по нашим экспериментальным данным по формуле (¿); /?/> - коэффициент перегрузки, определенный по зависимости Ц.Е.Мирцхулавы

для условий равномерного плавно изменяющегося потока; (¿т - средний диаметр песка (м).

Исследования на размываемой модели включали в себя три этапа:

- методические опыты, целью проведения которых было сопоставление условий размыва за трехсекционным гасителем с аналогичными условиями для случая с одиночным гасителем, исследованным Е.Ф.Петровым;

- опыты, ставили своей целью получение экспериментальных данных о коэффициентах перегрузки применительно к случаю возникновения размывов за креплением грехсекционного гасителя; длина

и параметры крепления при этом назначались с учетом результатов исследований, изложенных в третьей главе;

- опыты, проведение которых было нацелено на получение данных о параметрах воронок местного размыва, возникающих в не-крепленных отводящих каналах за- трехсекцаонными гасителями ударного действия, параметры крепления за которыми также были назначены с учетом предшествующих исследований. Помимо этого параллельно ставилась цель проведения на этом этапе сопоставительных исследований размывов для случаев грехсекционного гасителя двух конструкций: составленного из секции рекомендованных Бюро мелиорации; составленных из секций модифицированной конструкции.

Наибольший интерес из полученных нами данных о размывах за

( 4 )

трехсевдионным гасителем представляют следующие материалы. -

Прежде всего это данные о значениях относительного коэффициента перегрузки /г , представленные в форме графиков вида

Опыты, в которых были получены эти данные, проводились как при гладком креплении (¿¿/я = 0,18 мм), гак и при креплении с водобойной стенкой {с£/л = 0,18 мм). Аналогичные исследования были выполнены я для крепления с другой длиной ( =

= 2,0-4,0).

Графики, представленные на рис.4 могут быть использованы для прогноза мастных размывов за трехпролетными гасителями ударного действия, если исподьзовагь для этих целей формулу Ц.Е.Мир-цхунавы. Помимо этого эти данные подтвердили целесообразность выполнения крепленая с относительной длиной 3,0.

Исследования второго этапа были направлены на экспериментальное определение относительных параметров воронок местного размыва за_креплением, устроенны/и шке грехсекционного гасителя ударного .действия. Результаты этих исследований обрабатывались в координатах

Я =/(Л/гЗ) (рис.4).

Лег/Ar «у7?ги- Ifn.e^/Vj.a/m'J

( 5 )

ler/Ss -//fzr.™- ЯъегУ/У,?-■ afa'J

( 6 )

( 7 )

- РАбОПХГГ ГР1/И/ {Й

о-ряеощют труш/,&

■ х/в

ьщ 93 г / о

г

3 с

1 сОт>'095~~Мос&гх) (а-^еотштр^^

ушец лсссгхога /ремения

S

П-пЛ

о 6

4 ^

3

&

/

о

г • _3

■ лв-мбошт труба <

1 що-ртттггРМЫ^А

1-15 | _!_

г» 3«

сбп-ОЛ^нн (Мосбах)

д-шоглег грим /

а- РЯ60М/С7

_:_[_1___

лсестмсго «о^л^да

5"

/о

¿Г

¿5

ЗО

* 5

__л?/&

Рис.4. Относительный коэффициент перегрузки (в формуле Ц.Е.Мирцхулавы) /2 = У (А/5 ) в нижнем бьефе многосекцяонного гасителя при различных схемах маневрирования й конструкциях крепления

где - максимальная глубина и координата местополо-

жения в плане фокуса воронки местного размыва соответственно; ¿ег , Зет - Длина вдоль по течению и ширина в плане воронки; Зг - ширина гасителя в плане; - максимальное значение осред-ненной скорости погона на плановой эпвре скоростей в гидростворе, размещающемся в конце крепления (см.гя.З); ~ бытовая глубина в отводящем канале. Некоторые из полученных нами экспериментальных графиков с данным о параметрах размыва представлены на рис.5. Анализ этих данных доказал, что при усгройсгве водобойной стенки глубина размыва оказывается в (1,8-2,0) раза меньше, чем в случае, когда стенка на креплении отсутствует. В работе А.Ыосбах аналогичная величина была (1,2-1,5) меньше. Меньшие размеры при этом имеют длина и ширина воронки.

На рис.6 представлены данные сопоставительных исследований переформирований дна отзодящего канала за многосекционным гасителем, составленным из секций различных конструкций: Бюро мелиорации США; модифицированных в соответствии с А.с. й 1608285. Эти исследования показали, что за гасптелем, состоящим из модифицированных секций глубина размыва оказалась в 1,5-2 раза меньшей, чем" за- гасителем, состоящим из секций Бюро мелиорации США.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В .настоящем диссертационном исследовании выполнена всесторонняя оценка гидравлических условий работы нижних бьефов и переформирований размываемого дна отводящего канала в нижних бьефах трубчатых водопропускных сооружений, оборудованных Многосекционными гасителями ударного действия. Основные результаты проведенных исследований кратко могут быть сформулированы следующим об-

го Ыг/Ь, \<б

¿У?3 &ОАО£СйНОй стенки\ л

х-- А ^^Л

¿,5

¿.о /М

с воаоБОихои еггмкои

' V / ■

о <о 1.5 .¿о г;в до 3,5 с 7>]г ух> /,5 ¿о ги яо.^

-■{ Плюх - ¿5», -(Ути- 2Хт>,(г)/фс

¿5"£3 еалобооыои стенки

1 1________«,

о-' | 1/

1

^Т'ГТТ- .

■ сте. А/ХО -

/ ж

за г.* э,р -

¿■¿у &одиб~оомоО сте//ми

/

—

Рис.5. Параметры воронок местного размыва в никнем бьефа многосекционного гасителя ш.« - работает труба I; ДА - работают трубы 1,2; О.® - работают трубы 1,2,3; ¿Кр /В = 3,26

Рис.6. Сопоставление результатов исследований местного

размыва за мкогосекционными гасителями I. Гаситель Ьюро. мелиорация, СИЛ (по Аль-Хуссейну Д.);£г^= 0,13 м ¿. Гаситель Бюро мелиорации- США (по А.:.!ос<5аху), с1/п = 0,35 мм. 3. Гаситель И.С.Румянцева и Е.Ф.Петрова; ябг? = 0,95 мм.

разом:

I. Подтверядено, чго гасители ударного действия перспективны в качестве диссипаторов энергии трубчатых многосекционных водопропускных сооружений, эффективно решающих задачи сопряжения бьефов в рамках оговоренных диапазонов сбросных расходов. Они достаточно просты конструктивно и надежных в эксплуатации. Главная их особенность - особая эффективность работы в регионах с жарким и умеренным климатом, где отсутствуют периоды года, отличающиеся особой суровостью и возникновением опасности обследования бетонных поверхностей, контактирующих с потоком.

Ка основе проведения комплекса гидравлических исследований на жестких моделях установлено, что:

- трапецеидальные никние бьзфы многосекционных гасителей ударного действия в гидравлическом отношении работают существенно сложнее, чем аналогичные прямоугольные нижние бьефы, а также бьефы одиночных гасителей. Наиболее ярко эти различия проявляются при маневрировании затворами напорных водоводов, а также пра осуществлении несимметричных сбросов;

- достаточно надежная схема сопряжения бьефов в рассматриваемых условиях даже при несимметричном сбросе создается пра устройстве крепления, состоящего из тяжелой и легкой частей. На первой из них целесообразно устройство водобойной стенки, местоположение и размеры которой установлены проведенными опытами;

- продемонстрировано, что режим наполнения нижнего бьефа

за многосекционным гасителем ударного действия существенным образом влияет на гидравлические условия работы всего сооружения -увеличение наполнения положительно сказывается на общей картине последнего.

3. Одним из итогов исследований гидравлических условий работы рассматриваемых сооружений явились предложенные автором экспериментальные графики для прогноза относительных осредненных и донных скоростей в различных створах нижнего бьефа дри различных режимах сбросов.

4. Оценена эффективность гашения избыточной энергии потока, выходящего из трубчатого сооружения рассматриваемой конструкции

в случаях применения различных конструкций крепления нижнего бьефа последнего. Получены данные об изменении коэффициентов кинетической энергии в этих случаях.

5. Изучены закономерности переформирований размываемого дна ниже креплений различных конструкций, выполненных в трапецеидальном отводящем русле. Экспериментально установлена длина таких креплений, получены графические зависимости, позволяющие прогнозировать значения допускаемых скоростей в различных сечениях отводящего русла и размеры воронок местного размыва за креплением.