автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование конструкций и методов расчетов концевых частей трубчатых водопропускных сооружений с многосекционными гасителями ударного действия

Р Г 6 од

л I. V

Д гг I; 1К; I I -• • -

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГИДР0;,ЩЮ10РАТЙБНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукоааса

МОСЕАХ Абдеяьхали.ч

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И .МЕТОДОВ РАСЧЕТОВ КОШЕВЫХ ЧАСТЕЙ ТРУБЧАТЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ЖОГССЕКШОН-ЫШ ГАСИТЕЛЯМИ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

05.23.07 - Гидротехническое а мелдосагизное строительство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наух

■Москва 1553

Работа выполнена на кафедре гидротехнических сооружений Московского гидромелиоративного института

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

И.С.РУМЯНЦЕВ

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Ю.П.ПРАВДИВЕЦ

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Б.Б.ДВОРКЖ

Ведущее предприятие - "Соэзводпроекг"

Защита состоится "¿6 " ¿¿¿^¡»У 1993 года в часов на заседании Специализированного Совета К 120.16,01 в Московском гидромелиоративном институте по адресу: 127550, Москва, И-550, ул.Прянишникова, 19, МГМИ, ауд.И 201.

С диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке ;.Г1.1И.

Автореферат разослан "// " 1993 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ . . СПЫ1ИАШ;31!Р0ВАНН0Г0 СОВЕТА К. 120.16.01 кандидат технических наук, доценз?

С.Е.КУЗЬМИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теин. Гасители ударного действия представляют собой особую группу гасагалей, используемых в современном гидротехническом стровхвльсхвэ. Их основньш особенностями является: эффективное гашаниа избыточной анергии потока на относительно воротной участка; возмоаность работы сооругеная на практически сухой нааннй бьеф; относигальная простота конструкция; высокая надежность.

До настоящего вреызни такие гасители еще не получила широкого распространения в практика гидротехнического строительства. Вместе с теп они представляют большой интерес для регионов о гаркни и умеренный климатом, s который относится Алзир. Настоящая работа была задумана как мотивированная попытка научно идентифицировать рассматриваете гасители в таким условиям и одновреиенно расширить возмоанна диапазон их применения, рассмотрев новуа конструкцию - многосенционный гаситель ударного действия, который ранее на применялся в связи о отсутствием исследований, посвященных его экспериментальному и натурному изучения.

Цель и задачи исследований. Цель работы заключалась в разработке, на основании результатов комплексных модельных гидравлических исследований, проведенных как на зестких, так и на размываемых моделях, конструктивных мероприятий и методов расчетного обоснования ыногосакцаснных гасагалей ударного действия, устраиваемых в концевых частях трубчатых водопропускных сооружений.

для достизешя поставленной цела было необходимо решить следующие конкретные задачи:

- провести экспериментальное изучение работы трехсекцион-ного гасителя ударного действия в условиях пространственной задачи;

- выполнить исследования переформирований дна отводящего канала за трехсекцзонным гасителем ударного действия в условиях симметричных и несимметричных сбросов, а тавзе при различных конструкциях крепления дна низа самого гасителя;

. на основании проведенных исследований пведлоаагь методы расчета и рекомендации по проектированию рассматриваемых гасителей.

Научная новизна а практическая значимость работу. В диссертации экспериментально проварен цногосекционный гасагель ударного действия. Основными элементами научной новизны проведенного исследования, выносшшми на публичную защит?» являются:

- экспериментальные графики для определения относительных и абсолютных значений осреднениях и дрнных скоростей на различных участках крепления и отводящего канала при различных ренинах работы ыногооекционного гситедя;

- результаты экспериментальной оценки эффективности гашения избыточной энергии потока, сбрасываемого через трубчатые водоводы водопропускного сооружения о концевым мяогооекционша гасителем,; а такяе в условиях применения.различных конструкций крепления за

.г данные об изменении коэффициентов кинетической энергии потойа в. раз личных сечениях отводящего канала и на участке рисбермы;

- результаты экспериментального изучения закономерностей переформирования речного дна за креплена ем различных конструкций, устраиваемым низе многосекциовного гасителя ударного действия» экспериментальные графики для прогностического определения оби. даемых размеров воронок местного размыва как в отмеченных выше

олучаях, так и при использовании в качестве типового элемента гасителя секции модифицированной конструкции; • •

- рекомендации по назначению длин тявелой и легкой частей рисбермы, а также всего крепления;

- рекомендации до назтчешмэ основных размеров и иэсгопо-. лояения водобойной стенки на тязелой части рисбермы,

Апробация работы. .Основные результаты диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры гидротехнических сооружений ЖШ (1990-1993.гг.), на семинарах по повышении квалификации молодых научных работников ЫГМИ (1991 г.).

■ Реализация работы. Материалы проведенных исследований предполагается внедрить в практику проектирования мелиоративных гид-ротёхнических соорунений Р® а А ШТ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа излозена на 156 страницах машинописного текста, иллюстрирована 63 рисунками. Список литературы содеркит 219 наименований, из них 17 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой глава диссертации праводется основные результаты анализа существующего опыта применения и исследований различных гадов гасителей ударного дэйствдя, выполненных в вонцввих частях водопропускных сооружений.

■ Во вступительной части текста главы констатируется, что гидротехническое строительство в условиях Аднвра имеет своп драв-нш погорал, хая как алаарские врестьше, издавна задавалась земле-делаем на поливных землях Северной Африка. Из-за ярко выраяедаого аридного климата она поогоянно была вынуждены удалять большое внимание созданию искусственных водохранилищ я систем орошения.1 В условиях совреиенного мелиоративного строительства значительная чаоть сетевых гидротехнических сооруаений выполняется трубчатого сапа, вследствие чего проблема гашения избыточной энаргва погона за посдёдняма приобрела большую актуальность. В тексте главы подробно проанализированы достоинства и недостатки гасящих устройств, выполняемых в рассматриваемых случаях. Подчеркивается, что в условиях Алаира гидротехникам в большинстве случаев приходиться сталкиваться с фактами как полного отсутствия необходимой для проектирования гидрологической информации, так и существенной ее неполноты ила неточности. Более того, трубчатые мелиоративные сооружения, работавшие в условиях аэсгочайлего маловодья пустыни Сахары, длительный период работают при "сухой" нижнем бьефе, то есть затворы сооруаеняй полноетьв открыты, а в нагнем бьефе наполнения весьма налы. Применяемые в тавой ситуации эксплуатационные мероприятия, как правило, оказывается малоэффективными, так как в начальный период сооругение работает на практически "сухой" нижний бьеф. При этом в последнем наблюдается возникновение отогнанного гидравлического прыака, прыака водны, сбойных течений и сопровоадалщах их значительных местных размывов. В подобных по-своему слоаных условиях возникает необходимость применить такие гасители, которые была созданы именно для эффективного гашения избыточной энергии потока в нижних бьефах с малыми наполнителями - гасители ударного дейсгвая. Одной из наиболее удачных конструкций такого типа является гаситель, разработанный исследователями Бэро мелиорации США (рис.1,а). Этот гаситель нашел парома применение во ыноптх странах с аарким засушливым климатом. Конструктивно он представляет

собой открытую прямоугольную бетонную камеру, в торцевую верхний по течению станку» которой вводится бетонная труба - водовод. Внутри камеры располагается горизонтальная Г - образная забраль-ная балка, являвшаяся основным гасительным элементом. Торцы балка лестко заделаны а боковна отенки вамары, а ез верхняя полна нал« равлена своим торцом навстречу потоку, выходящему из трубы-водовода. По бокам иикяей чаоти вертикальной полки зайральной балки выполнены два симметричных относительно продольной оси вамеры трапецеидальных выреза. Авторы этого гасителя нзсгко оговорили пределы его применения: диаметр водовода не более 1,6 м; расходы -до 10 ц3/с; скорости на выходе из трубы - до 15 м/с; наклон трубы в сторону низнего бьефа - не более 15°, о горизонтальным участком в конце длиной вэ менее двух диаметров трубы. Была разработана такаэ достаточно строгая методика расчетного обоснования я проектирования таких гасителей. Внедрение этого гасителя в практику мелиоративного строительства и дополнительные исследования позволили выявить ряд недостатков его конструкции, подробно рассмотренных в работах И.С.Румянцева и Е.«.Петрова. Основные из них оледущае:

- потов на выходе из камеры гасителя в нившШ бьеф шел ярковыразанныИ неоднородный характер, глубины и, скорости в удельные расходы была распределены неравномерно;

- параметра и конструкция крепления за гасителем была на оптимизированы, в вязнем бьефе наблюдались мастные размывы а опасные для сооруяения переформирования дна.

На основании результатов комплексных гидравлических в гидродинамических исследований И.С.Румянцев и Е.Ф.Петров разработали модифицированную конструкцию рассматриваемого гасителя, защищенную авторским свидетельством СССР й 1606235 (рис.1,6). Ими гв были осуществлены сравнительные исследования гасителя Бюро мелиорации США и модифицированного гасителя. Была уточнена область рационального применения каадой из конструкция, а гакзз уточнена методика их расчетов и проектирования. Кроме того было показано, что существует необходимость проведения исследований многосекционного гасителя ударного действия, составленного из нескольких типовых секций (рис.1,в).

В заключительной чаоти главы сформулирована цель исследований и поставлены основные их задачи, освещенные нами выше в

рамках общей характеристики работы.

Во второй главе освещены вопросы методики модельных гидравлических исследований ыногосекционного трубчатого гасителя ударного дайсгзая. Обстоятельно показано, что рассшграваеиые ара эзои гидравлические явления необходимо мода даровать по Фруду, с обладая при этой автомодельность вязкостного подобия по Рейноль-дсу. Опираясь на эти условия гш определила по общеизвестным зависимостям необходимые масштабы моделирования (1:20), а такзе приемлемые размеры экспериментальной установки (рио.2), адекватные имеющимся возмонностям лабораторной базы. Эта установка представляла собой металлический гидравлический грехуровенннй лоток размером 12300 х 3000 мм. Первый уровень установки - металлический лотов, в котором монтировались модель трахсекционного гасителя с подводящими водоводами и крепление, а гакке устраивался участок размываемого отводящего канала. Этот коток заканчивался регулирующим затвором, посла которого протекающий расход поступал на сетку, а затеи в лотов второго уровня, подводящий его к водосливу с тонкой стайкой. Пановав последний поток попадал в лоток третьего (нилнего) уровня, выполнявший роль мерного лотка, оборудованного системой услокадвавдих решеток, трапецеидальным мерным водосливом с тонкой стенкой и шпитценыасштабом.

Модель гасителя была весьма тщательно выполнена из оргстекла толщиной 8 мм. Размеры каздой аз камер: сирина - 225 мм, длина - 300 мм, высота стенок - 170 мм. Конструкция модели была такова, что она могла после небольшой переделки воспроизводить как гаситель Бюро мелиорации США, так и модифицированный гаситель (A.c. й 1608285). Уплотнение всех ивоз были осуществлены маотикой и гермопастой о усилением их метизами.

Измерение скоростей течения потока на модели осуществлялось пятиканальным измерителем ИСП-5, вклотавпш: датчики скорости - 5 шт; пульт, соединительные кабели. Принципы действия ИСП-5 - определение-числа оборотов в направления вращения шого-лопастного ротора диаметром 12 мм в потоке воды (A.c.ii 983545, СССР). В тексте главы приводятся подробное описание этого прибора, а такаа предельны! паспортных погрешностей проводимых им измерений, определенных на основе его тщательных метрологических испытаний.

Измерение пульсация скоростей сеченая осуществлялось о помощью специального измерительного комплекса, включавшего: одао-компонентннй тензометрический датчик ТДС о приемным элементом в виде круглой пластина диаметром 4,3 ш; тензометричесний усилитель 8АНЧ - 7М; магазин сопротивления; фильтр вязкой частоты; ншейфовый осциллограф Н 071; преобразователь для оцифровки получаемого графического отображения аналогового сигнала Ф-018. Получаемая на последней преобразователе перфолента обрабатывалась по специальной программе на ЭВМ СИ 1803 ВЦ.

В райках главы выполнена оценка точности измерений параметров рассматриваемых гидравлических явлений. При этой было установлено, что предельные относительные ошибки измерений были сле-дуэцпми: глубин - 0,4-2,66$; расходов - 0,86-1,5$; расходов в трубопроводах (измеренных с помощью специально запроектированных и изготовленных мерных диафрагм) - 0,7-1,01$; скоростей - 1,83--3,35^; пульсаций скоростей - 2,27-3,12%.

В процессе исследований осуществлялось: фотографирование наблюдаемых явлений; измерение скоростей и глубин; измерение пульсаций скоростей; измерение температур воды я воздуха; выполнение зарисовок наблздавмнх явлений; измерение параметров местного размыва. Размываемый материал (« 0,95 мм, Жт • 0,3 мм) перед экспериментами замачивался в течение 3 суток. Грунт до наступления стабилизации гидравлического режима в опытах прикрывался полиэтиленовой пленкой. Промеры глубин в гидростворах осуществлялись шпитценмасштабом на каретке, перемещаемой по предварительно отшзвелированным бортам лотка.- Монтая установки контролировался с помощью высокоточного нивелира. Освобождение лотка от воды осуществлялось через специальную дренагную систему.

В третьей главе диссертации обсуядены основные результаты исследований гидравлических условий работы концевых частей много-пролетяых трубчатых водопропускных сооруаений, оборудованных трехпролетнымв гасителями ударного действия.

В начальной чаоти главы подробно рассмотрены подученные экспериментальные данные о кинематической структуре потока в низ-нем бьефе рассматриваемого гасителя. Приводятся фотографии, зарисовки картин течения и измеренные эпюры планового распределения скоростей вдоль по длине отводящего канала при различных рдвямах работы соорузения.' Обсупдаптся обнаруаенные экспериментальные

факты влияния на это распределение глубин наполнения нианвго бьефа. Рассмотрены пять случаев маневрирования задвязкаыи на трубопроводах сооружения: работа одним средним продетом; работа одним крайним пролетом; работа двумя крайними пролетами; работа двумя соседними пролетами при переврытой одной крайней трубе; работа всеми тремя пролетами.

Проведенное рассмотрение позволило установить, что:

- при работе гасителя лишь одним средним пролетом при трех различных расходах и постоянной глубина в нагнем бьефе в ооевом створе отводящего канала максимальные придонные скорости во всех поперечных гадросгворах наблюдаются при максимальном расходе, наибольшие скорости имеют место во втором гидростворе, наименьшие - в первом;

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

- при работе гасителя двумя соседними секциями максимальные скорости имеют место во втором и третьем гидростворах, минимальные - в пером;

- при работа двумя крайними (бортовыми) секциями максимальные придонные скорости наблюдаются во втором гидростзора, минимальные - в первом;

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

- во всех случаях увеличение глубины ведет к изменению розана сопрязения от донного в поверхностному и улучшению характера сопрязения бьефов и распределения скоростей в сторону его равномерности.

В тексте главы приводятся безразмерные графики иллюстрирующие характер кинематической структуры потока при различных резимах маневрирования затворами на трубопроводах в виде

У/Т/ся/Л>) . где "V -осредненная, а 7/тлх -

- максимальная скорость в гидростзора, - относительная продольнаэ координата, Ь.нз]Х> - относительное наполнение низшего бьефа. Сбцим для этих графиков является то, что а стзоре с наибольшими значенлянп &/Ута* имеет место рост относительных скоростей в начальной части крапленая за гасителем до сечения с Х/ь в 0,5-0,4, а затем постепенное сшпэнае 1/ ] 1Грлу при

всех вариантах маневрирования и различных наполнениях Jzhg/D

Аналогичные безразмерные графини представлены и по результатам обработка данных по придонным скоростям в виде ТГдм/ Цтл.чш в | С ; fine/J) >. Эти графики имеют однотипный характер: поначалу наблюдается poor / 2W « при X / L » 0,3-0,4 значения Vft»/Ул»* достигают экстремальных значений, а затем эти величины монотонно убывают при всех значениях . Другой формой обработки опытных данных являются графики вида У / Vmat*. * ■[ ( Жив/J) ; fiv/ Нтм), где Яи/Упах- относительная глубина погружения точки, в которой измеряется скорость.

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

В рамках исследований кинематической структуры потока s ниянем бьефе многопролетного гасителя ударного действия были проведены поисковые эксперименты, направленные на оптимизацию конструкции крепления и типа гасителя, устраиваемого на нем (вслед за гасителей ударного действия). С этой целью были выполнены модели креплений различных конструкций, параметры которых были рассчитаны по ранее рекомендовавши зависимостям различных авторов. В тексте гтавы подробно излагаются эти результаты. Итогом анализа этих материалов явились четыре варианта рекомендуемой конструкции крепления за многосекционным гасителем. Все эти варианты были тате исследованы с определением как параметров кинематической структуры потока, так а коэффициента кинематической энергии (Ко-риолиса) сА в Е*"/ Екг, где - действительная кинетическая энергия потока протекающего через рассматриваемое живое сечение наанего бьефа; Et* - кинетическая энергия потока, подсчитанные в предположении, что во всех точках потока имеет место средняя скорость потока на данной вертикали. Значения с< вычислялись для каздого гидроствора по зависимости

(I)

где U в Л. /е> , Л. - площадь эшоры скоростей в плане Графики обработка полученных'опытных данных в виде »/ (*/*-) для различных вариантов высоты и планового ыесгополояения водобойной стенки в пределах крепления, а такае при различных зариан-

-li-

ras маневрирования представлены на рис.3.

Из этих графиков видно, что-при работе многосекционного гасителя двумя трубами, включая центральную, практически из рассмотренных вариантов работает приемлемо: кривые с< « f (х /¿_) при значениях * /L 0,6 монотонно сходятся к горизонтальной линии с Ы. а. 1,0. При усилении степени несимметричности сброса (работа гасителя лишь одним из крайних пролетов) картина существенно усложняется - эффективно работает лишь крепление с

ier/j) я 0,75 и Lt /3 « 5,66, где $.с.т a fer - соответственно высота сгешш и расстояние до нее от выходного сечения гасителя. Аналогично хорошо такое крепление работало и в условиях симметричного сброса. В связи с этим крепление с отмеченными параметрами водобойной стенки на нем было предложено для дальнейших исследований. Пределы применимости результатов исследования кинематической структуры потока за трехсекционным гасителем ударного действия была следующими: Fr-i < 0,06; = Ан$/3) е. 0,75-1,7;, fit й 10500.

Дальнейший анализ данных о кинематической структуре потока за рассматриваемым гасителем показал, что крепление нижнего бьефа, следующее за ним целесообразно выполнять в виде рисбермы, включающей в себя две части: хяжелуо, выполненную в виде плиты (ила массива плаз, разделенных швами); облегченную, выполненную либо из легких плит на обратном фильтре, либо в виде каменной отсыпки. Концевая часть тяжелой рисбермы должна заканчиваться зубом ила 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.

Значения средних допускаемых (неразмываших) скоростей V/ic,tr- при планировании этих исследований определялись по общеизвестной зависимости Ц.Е.Мирцхудавы для несвязных грунтов. Ба основании методических опытов для проведения опытов были подобраны два вида песков: непромытый речной песок со средним диаметром dim s о,95 мм; люберецкий песок с dim в 0,30 ш. Диапазон изменения относительный скоростей в опытах составлял

If / 1/щаг ж 0,8-1,2. Отмеченные выше методические опыты также позволили установить, что размывающая способность потока в об-

суздаемых экспериментах мозет быть учтена путем экспериментального определения коэффициента перегрузки " Л входящего в формулу Ц.Е.Мирадсулавы, так как именно этот коэффициент учитывает соотношения мгновенных максимальных пульсацаонных скоростей на дне (на высоте выступов шероховатости) V&,mef, связанных о интенсивностью турбулентности в воронке местного размыва.

При этом значения П. определялись по зависимости

п. = ( V&,!ш/./ ) ( 2 )

Обработка опытных данных велась в координатах А=. £ (х/3 )> где

п = п. ¡пр ( 3 )

а - коэффициент перегрузки, определяемый по нашим экспериментальным дянтгнм по формуле (2), Пр - коэффициент перегрузки, определенный по зависимости Ц.Е.Инрцхулавы

Пр = ■£+ dm1(0,00065 +■ 0j3

dm) ( 4 )

для условий разномерного плазноизменявдегося потока, dm - средний диаметр песка (ы).

Исследования на размываемой модели вклзчали в себя три

этапа:

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

- опыты, ставившие своей целью получение экспериментальных данных о коэффициентах перегрузки применительно в случав возникновения размывов за креплением за трехсекционным гасителем; длина и параметры крепления при этом назначались о учетом результатов исследований, излоаенннх в третьей главе;

- опыты, проведение которых было нацелено на получение данных о параметрах воронок местного размыва, возникающих в некрепленых отводящих каналах за трехсекционными гасителями ударного действия, параметры крепления за которыми хавке были назначены с учетом предшествующих исследований. Помимо этого парал-

лельво ставилась цель проведения на эхом этапе сопоставительных исследовании размывов для еду чаев -трехсенционного гасителя двух конструкций: составленного из секции, рекомендованных Бюро мелиорации; составленных из секций модифицированной конструкции.

Наибольший интерес из полученных нами дяншлс о размывах за трехсекционнш гасителем представляет следующие материалы.

Предде воего это данные об относительном коэффициенте перегрузки л , представленные в форме графиков вида л = (рас.4). Эти данные проводились как при гладкой креплении ( 1_кр/е> = з,25, с//п в о,95 и 0,30 мм), так и при вреплении с водобойной стенкой ( Ь^/Д) т 5,63, Ь^/Ь я 3,26, ^т. = 0,95 и 0,30). Аналогичные исследования были выполнены и для креплений с другой длиной ( /Ъ я 2,0-4,0).

Графики, представленные на рас.4 могут быть использованы для прогноза местных размывов за трехпролетныма гасителями ударного действия, если использовать ддя этих целей формулу Ц.Е.Иарц-хулавы. Помимо этого эти данные подтвердили целесообразность выполнения крепления с относительной длиной Ь<р/8 ^ з^.

Исследования второго этапа были направлены на экспериментальное определение относительных параметров воронок местного размыва за креплением, устроенным низа грехеекциоЕного гасителя ударного действия. Результаты этих исследований обрабатывалась в координатах

Ьг/Ь = - Vno.tr)//р-с/м] ( 5)

вГ = | [( .Vnc.tr)! // р'^ («)

■ Вг = { [( Утл* - - 1/щ-ег)! ¡/р-е/т] ( 7)

И го, $ ■ ¿Г" ^ < 8 )

где Щ » - максимальная глубина и координаты местоположения в плане фокуса воронка местного размыва соответственно; 1_сг% Вгг - длина вдоль до течении и ширина в алане воронка; 8г - ширина гасителя в плане; Уры - максимальное значение ос-

рэдненной скорости потока на плановой эшорз скоростей г гидроствора, размещающемся в-конца крепления (си.гл.3); битовая глубина в отводящем канале. Некоторые из подученных ваыв экспериментальных графиков о данными о параметрах размыва представлены на рис.5. Анализ этих данных показал, что при устройстве водобойной стенки глубина размыва оказывается в 1,13 (1,2-1,6) раза меньше, чем в случае, когда стенка на креплении отсутствует. Меньшие размеры при этом имеют Я длина и ширина воронки*

На рис.6 представлены данные сопоставительных исследований переформирований дна отводящего канала за многосенционнш» гасителем, составленным из секций различных конструкций: Бюро мелиорации США;,модифицированных в соответствии с А.о. й 1603285; Эти исследования показала, что за гасителем, состоящим из модифицированных секций глубина размыва оказалась-в 1,5-2 раза меньшей, чем за гасителем, состоящим из секций Бюро мелиорации США.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе впервые была осуществ-даны исследования гидравлических условий работы нианих бьефов и переформирований дна отводящего канала за трубчатыми водопропускными сооруавшями, оборудованными в концевой часта многосекционными гасителями ударного действия. В результата этих исследований получаны конкретные предложения, внедрение которых в проектную практику на ваш взгляд позволит усовершенствовать методы проектирования и расчетного обоснования подобных сооружений. Это позволяет нам полагать, что в рамках выполненной вами аттестационной работа содержатся новые подходы в решэнкю задачи проектирования низних бьефов за рассматриваемыми гасителями, что позволит более обоснованно подходить в решению конкретных прикладных задач, связанных о дальнейшим их внедрением в практику гидротехнического строительства в России, Алкира и других странах. .

Основные результаты проведенных исследований кратко могут быть сформулированы следующим образом.

I. На основании проведанных нами экспериментальных исследований подтверадено, что гасители ударного действия, устраиваемые в концевых частях трубчатых водопропускных сооружений являются перспективной конструкцией, эффективно решающей все традиционные задачи сопрянания бьефов в рамках оговоренных диапа-

зовов изменения сбросных расходов. Эти гасители имеют простую я надежную конструкцию, подвергнутую обстоятельной проверке в лабораторных и натурных условиях. Они могут особо эффективно использоваться в регионах с жарким а умеренным климатом, где зимние условия не отличаются особой суровостью и опасностью обледенения бетонных поверхностей, взаимодействующих с потоком.'

2. В рамках работы сформулированы в реализованы достаточно строгие с точки зрения теории гидравлического моделирования правила модельных гидравлических исследований рассматриванию запроектировать и построить специальную гидравлическую установку.' Последняя была оснащена современными измерительной аппаратурой в приборами для регистрация характеристик течения. В целях подтверждения достоверности получаемых научных результатов была осуществлена оценка точности проводимых измерений и разработана методика проведения экспериментов, отвечающая существующим требованиям экспериментальной гидравлики.

3. В результате проведения комплекса гидравлических исследований в условиях жесткой модели установлено, что:

- нижние бьефы многосекционных гасителей ударного действия работают существенно слоанэе, чэа нижние бьефа одинарных гасителей такого типа.1 Особенно это проявляется при различных вариантах маневрирования затворами напорных водоводов, когда в низших бьефах формируются течения, характерные для плановых задач с несимметричным сбросом, образование плановых водоворотов, сжатие транзитной.струи, местная концентрация удельных расходов;

- аффективным мероприятием« обеспечивающим благоприятную картину планового растекания сбросных расходов даае в условиях несимметричного сброса и снятия эксплуатационных ограничений режима маневрирования работой труб является устройство рисбермы, состоящей из двух частей тяжелой и облегченной. На тяжелой частя рисбермы целесообразно устраивать водобойную стенку, местоположение а размеры которой установлены;

- показано, что режим и особенности наполнения нижнего бьефа многосекционного гасителя ударного действия существенным образом влияют на гидравлические условия работы всего сооружения - увеличение глубин положительно сказывается на улучшении кинематической структуры потока.

4. Проведенные исследования позволили получить экспериментальные графики для прогноза относительных осредненных и донных скоростей в различных поперечниках нижнего бьефа при различных резинах работа многосекционного гасителя ударного действия.

5. Осуществлена экспериментальная оценка эффективности гашения избыточной энергии потока, сбрасываемого через водоводы трубчатого сооружения, в случаях применения различных конструкций крепления низшего бьефа последнего. Получены данные об изменения коэффициентов кинетической энергии потока в этих случаях.

6. Изучены основные закономерности переформирований речного дна позади креплений различных конструкций, устраиваемых позади многосекционных гасителей ударного действия. Экспериментально установлена рекомендуемая длина такого крепления. Получены экспериментальные графики, позволяющие прогнозировать:

- значения допускаемых (неразмывающих) скоростей в различных поперечниках отводящего канала;

- параметры воронов местного размыва за креплениями различных конструкций.

Показано, что в случае использования в качестве типового элемента многосекционного гасителя секции модифицированной конструкции (И.С.Румянцев, Е.Ф.Петроз) возникающие при этом воронки местного размыва имеют глубину в 1,5-2 раз меньше, чем в случае использования секции, конструкция которой была разработана Бюро мелиорации США.

L±.

-л—

¿avmt.n SfCpe •MfyfvopauêfUCU/A

е* ¿.sa-в

Л» 0.750-В а • в.ЛЗ-В С г 0.375 В

Ы* ат-в

е • о.юо-а f • о. seih в Й,. 0.125 В 0.Ш-В Pj, C.OäJ Z

MtéuduuupoSaMuy» гаситель u.c. Рун ян. чебех-f.çp./7&naoSa. S,*0.hfi-5 ¡¡. (a.aso...o.09o) B (0.04s...0.0¡3)& f « (0.090...О.Ш)-В g - Шири* з ¡acfrnt.i?

Pnc.I. Гасители избыточной энергии потока: а - Ьзоро мелиорации CHIA ; б - модифицированный И.С.Румянцева - Е ;

(A.c. .'i IS03¿S5, СССР); "" ""

в - многосекцпонлый

-к

h

л\

ß= гзо** j}= 53мм

a.- 7SMM

c= з$мм ¡J= 33"** A= ГГОмм e -

-----

-ЬУ

L____

!r±i

«O

ns

J s

p

S,

f

И

5—1 i i i

: i i¿ i i

i ^ c\ • i h i

!. ¿ - ■

B-B

иродолнзнпе cric.I '/.ногосекцио.чныЯ гаситель ударного- ¿

■действия —

ÍT4-

¡¡sit} #M p , 10M*

¿ел.

ем ел

о--- &0 50.0

л--- ко 30.0

а- Ао 5о. о

•-- 60 50-0

0.{

о.г

0.3

4».

см ем.

о--—_ 6.0 50.0

л---- Ь.о 30.0

а — ч.о 50.0

•—'— б. О 50.0

с.З. Коэффпцяент какеической энергия

в кпкне.м бьефе многосекционного гасителя:' а - работа двумя тр?Ог.мп включая цэнгсаль:-г;;:; б - работа одной крайней груби

с/т » С. 95 м /ч \SpaSomaem труда /

б-П'Пс/Лр

¿-I 3

г о

П-По/Лр

ь

3 2 /

О

./в.з

,2В 1

о тру 4 о

д работаю** /.Я

О/.¿А.

10

/£_¿0 ЯД) г5

30

/

2

Рис.41 Огиоснтельни!) козф1ицнпнт перегрузки (п формуле Ц.Е.Мирцхулапи) п (Х/В) б никнем оьоЛо многосекционного гасиголл при различии* схемах маневрирования и конструкциях

кроплония

I

со

<7*3 блдоёой »той. С/т*«нни.

а

-

г" -

* 1

! [ ! ! |_I

О 0,5 4,0 4,3 1,0 <,3 3,0 3,5 Вьдаваинои

',6

и/в,

О • 0,5 1,0 ¿.о г,5 3,0 3.5

-— Сг.Ум - •и**')/^.

0 0.1 4,5 1,0 Л,Г 5,0 3,1

о е,$ 1,0 ¿,1 -1,0 з,о Ы

О,в

К/*-

а,в

бородой ной

■ 1 1 1

1 !

и--

| 1 1

о о,} 1,0 1,5 1,0 г, 0 5,5

О 0,5 4,0 ¿.О АЗ 3,0 _ 3,5

о,6

<4 «v»

> I

1

а,а 0,6 О,*»

О А

О 0,5 4,5 1,0 4,5 л о 3,г

.-— - V/»-,»'-; [

с йсуо&оцнэц станкой.

\ I

О 0,3 о <3 До А! 3,0 3,1 - (уег] ^

Рис,5. Параметры воронок местного размыва в нижнем бьефе многосекцлонкого гасзтеля

В-ра£ото ет ^р^ёа/плтт трубь. 4,2 ^ о-ро$отз&/п ,3

-—

а.

Рис .6. Сопоставление результатов исследований местного размыва за многосекцяонными гасителями, состоящими из секции конструкции Ьюро мелиорации США, и из модифицированных секций, конструкция которых поедлояена И.С.Румякцевым " " и Е.Ф.Пегровым