автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Водосбросные сооружения с полигональными тонкостенными водосливами

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ПХИ ЛИДА

УДК 627.83

ВОДОСБРОСНЫЕ СООРУЖЕНИЯ С ПОЛИГОНАЛЬНЫМИ ТОНКОСТЕННЫМИ ВОДОСЛИВАМИ

Специальность 05.23.07 — Гидротехническое и мелиоративное строительство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена в 1989... 1992 гг. на кафедре «Гидр техническое и мелиоративное строительство» Московско ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративно института.

Научный руководитель — кандидат технических наук, пр фессор Корюкин С. Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, пр фессор Правдивец Ю. П., кандидат технических наук, проф« сор Яковлева Л. В.

Ведущая организация — «СОВИНТЕРВОД».

Защита диссертации состоится 30 июня 1992 г. в чг на заседании специализированного совета К 120.16.01 в М сковском гидромелиоративном институте по адресу: 1275Е Москва, ул. Прянишникова, 19, МГМИ. . ///3^-.

С диссертацией можно ознакомиться в"библиотеке инст тута.

Автореферат разослан « Г"» июня 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 120.16.01

доцент С. Е. Кузьмин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Водосбросные сооружения, оборудованные плоскими или сегментными затворами при внезапных краткосрочных паводках практически неуправляемы. В такие периоды часто возникают аварийные ситуации из-за несвоевременного подъема указанных затворов.

Иногда существующие водосливные плотины.не справляются с пропуском паводковых расходов, что приводит к резкому подъему уровня в верхнем бьефе. Вода, переливаясь через глухую земляную плотину, разруиает ее. Так, например, в Камбодже водохранилища небольшой емкости быстро заполняются водой, что требует быстрого маневрирования большим количеством плоских затворов с ручным приводом. Это не всегда удается сделать Еовремя. В некоторых случаях затворы заклинивает из-за перекосов вследствие коррозии металла и других причин и они не гагут подниматься. Часто во время/паводка сооружения находятся вне контроля (отсутствует связь с гидрологическими постами). В этом случае регулирующие сооружения (как это было неоднократно в Камбодже) часто повреждаются. Частичная модернизация затворов водосбросов, которая осуществлялась в целях предотвращения перелива и разрушения земляной плотины или дамбы,' при отсутствии надежной связи с гадрометеопостами, не'устраняла эту угрозу.

Полигональные водосливы обладают высокой начальной пропускной способностью. Это особенно важно для условий пропуска тропических ливневых паводков. Они являются нерегулируемыми (сЕмовключакщимися), что способствует осуществлению пропуска значительных паводков при небольшой ширине отверстия водослива

(Б0 >•

Применение нерегулирующего (полигонального) водослива позволяет,наряду с вышеуказанным,обеспечить поддержание близкого к постоянному уровню воды в водохранилище. Эти сооружения могут иметь большую длину водослива по гребню, но располагаться по.ширине секции водослива (т.е. по ширине пролета отводящего канала), что значительно снижает стоимость всего сооружения.

Цель работы. I. Определить факторы, влияющие на изменение

зеличины коэффициента расхода полигональных водосливов. « •

2. Разработать методику определения оптимальной длины полигонального водослива и коэффициента расхода тп в широком диапазоне изменения параметров полигонального водослива.

3. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать рациональные типы конструкций полигональных водосливов с тонкой стенкой.

4. Дать объяснение неравномерному изменению кривой коэффициента расхода полигонального водослива в зависимости от относительного напора.

Достижение поставленных целей возможно после решения следующих основных задач:

- исследовать влияние различных видов конструкций полигональных водосливов с тонкой стенкой на пропускную способность и на уровни воды вдоль гребня водослива;

- исследовать пропускную способность полигональных тонкостенных водосливов с различной плановой формой, с учетом всех, факторов, влияющих на гидравлические условия работы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- получена расчетная .зависимость определения.оптимальной длины полигонального водослива; - ,

- определено влияние формы полигонального водослива на • его пропускную способность; . • '

- получена, расчетная зависимость определения коэффициент; расхода полигональных водосливов при различном отношении ширины отверстия водослива й длинй гребня;

- даны рекомендации по учету влияния уровня воды в ншше; бьефе на пропускную способность водослива при подводе и без подвода воздуха под струю;'

- &ано объяснение наличию "всплеска" на кривой изменения коэффициента расхода' полигонального водослива в зависимости от Относительного напора. •

Драктичебкое значение работы заключается в следующем:

- получена расчетная зависимость для определения оптимал: ных длин полигональных водосливов;

- получена зависимость для определения коэффициента расхода, которая позволяет рассчитать пропускную способность полигональных водосливов с тонкой стенкой при отсутствии данных о плановой форме на предварительной стадии проектирования;

-г-

- при исследованиях был рассмотрен водосброс с полигональными водосливами рациональной конструкции, имеющий высокую

' пропускную способность. При проектировании ноеых водосливов, близких к нему по форме я конструкции, можно ожидать такого же .результата;

- разработаны прикладные программы для расчета размеров водосбросов с полигональным! водосливами и их коэффициентов расхода;

использование при проектировании методики расчета, предложенной в настоящей работе, по сравнению с обычно применяемыми, позволит значительно уменьшить размеры бетонных сооружений полигональных водосбросов и размеры капиталовложений в строительство гидроузла.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на заседании кафедры гидротехнического и мелиоративного строительства МШИ и научной конференции МГМИ в 1991 г.; одна статья находится в печати в трудах МШЙ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 88 наименований (в том числе на русском языке - 65). Работа содержит 107 страниц машинописного текста, 96 рисунков, 8 таблиц, 2'приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко сформулирована актуальность темы, ее основная цель и подчиненные ей основные задачи диссертационной работы.

Первая глава посвящена анализу состояния изученности гидравлических условий работы водосбросных гидротехнических сооружений с полигональными (лабиринтными) водосливами. В первой части главы приводятся конкретные примеры использования полигональных водосливов различных гидроузлов и мелиоративных систем.

Водосбросы с полигональными Еодосливами находят все более широкое распространение в практике многих стран г.мра: Алгшра (гидроузел Бенибадель, Оуд Сарно); Австралии (гидроузел Азон и Вороно, Нллахкути и.Росслин); Англии (гидроузел Скельтон Гран;«); Камбодже (гидроузел Прек Ъют); Испании и Италии (на

мелиоративных системах).

Во второй части главы анализируютсянекоторые результаты исследований гидравлики полигональных водосливов, которые изучали П.М.Степанов, М.К.Бейрами, Е.Тиссон, Вахидуззаман, О.В. Ивлева и др. Показано, что к настоящему времени не установлена зависимость определения оптимальных длин, а также коэффициент расхода полигональных водосливов. Недостаточно изучена гидравлика полигональных водосливов.

В заключительной части главы сформулированы основные задачи исследований.

Во второй главе рассматриваются вопросы методики проведения исследований. В начале этой главы приводится описание использованных автором диссертации экспериментальных установок для изучения гидравлики полигональных водосливов.

Первая установка (для предварительного исследования) была смонтирована в металлическом лотке, имеющем общую длину более 500 см, ширину 200 см и высоту 50 см. Автор диссертации использовал эту установку для изучения влияния конструкции полигональных водосливов с тонкой стенкой на уровень воды вдоль гребня водослива и на их пропускную способность.

Модели полигональных водосливов были выполнены из органического стекла толщиной 0,5 см для серий 1...1У и тЬлщиной 0,3 см для серий. У и У1.

Вторая экспериментальная установка представляет собой зеркальный гидравлический лоток, характеризуемый следующими параметрами: ширина - 100 см, длина - 1000 см, высота застекленных бортов - 100 см, уклон дна лотка - горизонтальный.

Эта часть исследований проводилась автором для топографы-, ческих условий существующего гидроузла Компонг Туль на р.Прзк Тнот (Камбоджа), где напор на гребне принят Н = 0,5 м; высота стенки водослива Р =2,5 м. Масштаб для модели принят М'1:12,5; количество секций ограничено шириной экспериментального лотка- 3. Ширину сливной камеры водослива (В) рекомендуется нами определять по зависимости:

3,3 и/Н < 4,3 (I)

Длина развертки всех полигональных водосливов была одинаковой и равной 450 см. Ширина отверстия водослива 93 см.

Отношение L/B. во всех случаях оставалось постоянным и равным 4,84. Размеры и характеристики моделей представлены на рис Л.

Некоторые плановые формы лобовых участков этих моделей были приняты по рекомендациям других авторов, с учетом типовых проектов и определением длины гребня водослива по рекомендуемой нами зависимости (2). Это позволило выполнить водосливы пяти различных плановых входных конфигураций с одинаковой формой выхода (рис.1-а) и трех различных выходных конфигураций с одинаковой плановой формой лобового участка, которая дает максимальную пропускную способность (рис.1-6).

Напоры на гребне водослива измерялись шпиценмасштабом.Створ измерения напора находился на расстоянии (5...6)Н от начала носка ( лобового ) участка полигонального водослива в сторону верхнего бье^а.

Эксперименты проводились при свободном падении струи. Исследования были проведены в интервале от Н«;« = I см до Ми«= 5 см в четырех сериях: УП, У1И, IX, X с расходом от <3*;n = 10 л/с до Qmo*. = S0 л/с, что соответствует напору для натуры Н = 0,12...0,62 м и расходу а = 5,52...49,72 м3/с.

Масштабные серии П и Ш исследовались в .лаборатории гидравлики кафедры гидромелиорации Высшего Технического Института Кампу-чийско-Советской дружбы ( в Камбодже).-

Лоток третьей экспериментальной установки имел ширину 40 см, длину 800 см и высоту 80 см. Модели полигональных водосливов были изготовлены из красного дерева толщиной 0,5 см, толщиной кромки гребня - 0,2 см.

В третьей главе анализируются результаты исследований влияния различных факторов на пропускную способность и на уровень воды вдоль гребня полигональных водосливов, а также изложены зависимости дня определения оптимальных параметров и коэффициента расхода: - визуальные наблюдения за характере:.", перелива потока через исследованные водосливы показали, что: прямоугольная плановая 1юрма лобового участка влияет на условия работы, отмечается замет-юе снижение уровня воды в головной части боковой грани водослива. 1ри уменьшении ширины "носка" ( лобовой части) уровень воды над гребнем водослива становится стабильным, т.е. резкого снижения уровня воды почти не наблюдается;

- обратный уклон дна между секциями водослива влияет на уровень воды над гребнем кормового ( концевого ) участка.

Сравнительный анализ данных предварительной серии опытов.

Предварительные результаты проведенных опытов убедительно показывают на преимущества ряда предусмотренных водосливов с шириной носка лобового участка меньше ширины кормового участка и простой плановой формы.

Простым по конструктивно^ выполнению является полигональный водослив с малым количеством резсих поворотов С прямолинейными образующими). Это дает основание принять к дальнейшей разработке и исследованию водосливов полигонального очертания в • плане.

Предлагаемая зависимость определения параметров полигональных водосливов с тонкой стенкой.

В данной работе ставилась задача - разработать метод определения оптимальной длины гребня полигонального водослива в широком диапазоне изменения параметров Н,Р ( здесь Н - напор на гребне водослива; Р - высота стенки водослива).

Анализируя полученные экспериментальные зависимости Гол - /Сн/р) к данные других авторов, можно отметить» что:

- для всех исследованных полигональных водосливов коэффициент расхода существенным образом зависит от значения Н/Р, уменьшаясь по мере увеличения последнего, а также зависит от -значения L/B. , уменьшаясь по мере увеличений L/u..

После обработки данвдх материалов нами установлено, что оптимальная длина полигональных водосливов, при которой создаются (благоприятные гидравлические условия, то есть водсс--. лив не подтопляется, определяется при равенстве отношений B./L .и Н/Р (см. глава 4.3 диссертации).

Эта зависимость может быть записана!

HL/PB. - 1 '

Из нее для практических расчетов при определении длины водослива получается зависимость, которая имеет вид:

L = РЬ./Н

или

(2)

L,^pb,/H . (3)

. -6-

Анализ полученных данных наших и других авторов позволил предложить зависимость для практических расчетов коэффициентов расхода, которая имеет вид:

Шп - 0.4-95 ЕхР. - (0.47 К) (4)

где к = ~шг при 0,25 ^к 2,75

Четвертая глава. Главной задачей исследований было установление рациональных конструкций полигональных водосливов, размеры которых были определены по зависимостям, полученным нами ранее в настоящей работе.

При решении этой задачи было необходимо:

- исследовать влияние плановой формы лобового (головного) (рис.1-а) и кормового участков (рисЛ-б) полигонального водослива ;

- исследовать влияние уровня воды в нижнем бьефе на пропускную способность;

- исследовать влияние дополнительных факторов на условиях эксплуатации открытых водосбросов с полигональными тонкостепными водосливами;

- сопоставить полученные опытные результаты с расчетами, полученным по формуле 4;

- определить масштабные поправки,к коэффициентам расхода полигональных водосливов.

Исследование плановой формы лобового и концевого (кормового) участков.

Визуальные наблюдения за характером перелива потока через большинство исследованных водосливов зафиксированные на фотографиях показали, что:

- при возрастании величины Н/Р до 0,2 уровень воды вдоль боковой стенки водослива почти горизонтальный. При исследовании модели УП-5 образовалась устойчивая волна постоянной длины перпендикулярно к направлению потока, с увеличением расхода длины волны так же увеличивалась. Появление устойчивой волны

в этом случае показывает, что существует сопротивление между плановой формой полигональных водосливов и*движением потока, волна начинается после поворота боковой стенки. В связи с этим потери напора усиливаются и уменьшается пропускная способность водослива. -

.Здесь .можно, отметить, что при больших углах поворота глу-

бина воды над гребнем вдоль боковой стенки меняется незначительно, в случае уменьшения угла поворота боковой стенки в плане неравномерно" усиливается;

- при Н/Р >0,2 свободная поверхность вдоль гребня водослива начинает деформироваться. В этом случае перелив начинает приобретать подтопленный характер в камерах внутри секции полигонального водослива.

Результаты экспериментов показали, что самые лучшие формы головного (лобового) и концевого (кормового) участков у ¡¿оде-лей УП-З и УП-4, Для дальнейших исследований мы использовали плановую форму модели УП-4.

Исследование влияния уровня воды в нижнем бьефе на пропускную способность.

Общей задачей этой серии опытов являлись оценка и анализ всплеска на кривой коэффициента расхода в зависимости от значения Н/Р. Когда уровень воды в нижнем бьефе может быть подтопленным и может наблюдаться истечение одного из двух типов: а)при подводе воздуха в подструйное пространство через аэраци-онные подводные трубки; б)без подвода воздуха. .

Опыты проводились при различных стадиях подтопления в нижнем бьефе, а также при неподтопленном нижнем бьефе. .

Визуальные наблюдения: при подводе воздуха, струи падали более Свободно и уровень воды подструйного пространства имел небольшие колебания.

Результаты исследований показали, что значение, коэффициента расхода полигонального водослива значительно варьирует в зависимости от значений Н/Р. Характер изменения кривых- тп « //м/р)практически одинаковый. Наибольшее отклонение (случаи а) и б)) наблюдаются в диапазоне 0,19 < Н/Р < 0,25 для непод-топленного режима.

Анализ результатов исследования показал, что:

- при неподтопленном нижнем бьефе "всплеск" на кривой козф фициента расхода для случая без подвода воздуха был интенсивнее чем с подводом воздуха;

- при подтопленном нижнем бьефе в различных стадиях коэффициент расхода обоих вариантов практически совпадают.

Исследования влияния высоты стенки со стороны нижнего бьефа Pj на коэффициент расхода.

Опыты проводились на моделях серии IX при одинаковой высот

стенки водослива со стороны верхнего бьефа (Р), высота стенки водослива со стороны ншшего бьефа меньше в 2 раза. Анализируя получеюп.с экспериментальные данные, приходам к выводу, что характер изменения коэффициентов расхода в зависимости от отношения напора на гребне к высоте стенки водослива Pj (для случая Р = Pj и Р/2'= Pj ) неодинаков и зависит от режима истечения.

Сравнение коэффициентов расхода полигонального и прямого фронтального водослива.

Результат сравнения показал, что для"гидроузла Компонг Туль (Камбоджа) при расчетном напоре (Н) и значении b./l = 0,2, как показывают модельные исследования, коэффициент расхода полигонального и прямого фронтального водослива практически совпадают. При соотношении Н/Р >0,2 коэффициент расхода снижается под влиянием подтопления внутри секции полигонального водослива со стороны нижнего бьефа.

Сопоставление полученных опытных результатов с формулой (4).

Для рациональной плановой формы рис.2 рекомендуется коэффициент расхода определять по формуле (4) с учетом поправочного коэффициента <»>• = 1,4.

6"г.тп = /.4 (о.49? Ьр. -(0.47Kl) (5)

Определение масштабных поправок к коэффициентам расхода полигональных водосливов с тонкой стенкой.

С целью определения "масштабных поправок" к коэффициентам расхода полигональных водосливов с тонкой стенкой наш была проведена серия опытов с одной конструкцией водослива, выполнением с полным геометрическим подобием в четырех масштабах (М 1:50; М 1:25; М 1:18,75 и М 1:12,5).

При работе полигональные водосливы с тонкой стенкой, зависящие от плановой формы и высота стенки водослива, их режимы можно разделить на 3 вида:

1) есть воздух в подсгруйном пространстве;

2) подструйное пространство, заполнено водой (по Чугаеву P.P. "вода-вакуум");

3) переходный - от первого ко второму.

Если через wnt , mni. . тпз обозначим коэффициенты расхода соответственно для случаев, указанных вше, то имеем:

mni < тпз < тпг. 4 ;

Результаты сравнения Шп при различных масштабах модели и высоты стенки нижнего бьефа Р-^ показаны на рис.3.

В результаты- полученных экспериментальных данных, приведен ных в тексте диссертации (см. §4.5.1), можно сделать следующий вывод: при работе полигональных водосливов с тонкой стенкой в первом режиме (есть воздух в подструйном пространстве) или во втором режиме (подструйное пространство заполнено водой) для любых масштабов нет необходимости определять масштабные поправк к коэффициентам расхода полигонального водослива, так как он получается независящим от масштаба.

Влияние режима "вода-вакуум" на изменение коэффициента расхода водослива в зависимости от изменения величины II/P..

Образование всплеска на кривой изменения коэффициента расхода соответствует моменту, когда часть'потока под струей начинает прилипать к нижней поверхности струи и стенке (переходный период от "есть воздух в подструйном пространстве" к "подструйное пространство заполнено водой", а воздух оттуда удаляется постепенно в связи с увеличением площади контакта). Затем этот процесс распространяется на всю -длину подструйного пространства и всплеск на кривой достигает максимума. По мере 'подъема уровня воды внутри секции в никнем бьефе величина всплеска снижается.

В пятой главе рассматриваются рекомендации по расчетному обоснованию и проектированию водосбросов с полигональными водосливами.

Методика расчета пропускной способности водосбросов, оборудованных полигональными тонкостенными водосливами при отсутствии данных о плановой форме. . _

Для того, чтобы рассчитать пропускную способность полигональных водосливов или проектировать их, необходимо иметь сле-»-дувдие исходные данные:

1. Напор на гребне водослива (Н)

Н = v Фпу - v Нпу

2. Высота стенки водослива (Р)

Р = v Нпу ( v гр.) - v дно

3. Расход водосброса GL .

о

' -Ю-

Рекомендуется оптимальную длину полигональных водосливов определять по формуле (2) или (3) в зависимости от условий постановки задачи

L =

РВ.

или

Li =

Р. В1

н """" н

На основе экспериментальных дагшых для расчета принимаем Bj = 2В. Ширина сливной камеры (В) может быть определена при условии 3.3 < В/Н < 4,3. Значение коэффициента расхода на предварительной стадии расчета может быть получено по эмпирической ' формуле (4) для любта конструкций полигональных водосливов, без учета коэффициента плановой формы ( ).

Построение графика зависимости.

Построение графика тп /(н/р)следует производить в следующей последовательности:

1. В пределах изменения значений коэффициента геометрии полигонального водослива 0,25<К<2,75, задаемся несколькими значениями к , (к --jfj^)

2. По этим значениям, пользуясь формулой

тп = 0.495 EXP.-fo.47X)

определяем величины коэффициента расхода полигонального водослива ;

3. Затем определяем из выражения к = -¡^^ значения Н/Р , Н/Р = К ( B0/L);

4. По значениям тп и Н/Р строим график зависимости

mn (Н/Р) .

Для того, чтобы построить график изменения коэффициента расхода в зависимости от значения Н/Р ( т„ * /('«/?)) удобно вести вычисления в табличной форме, затеи строить грефик (см. таблД)

Таблица I

к 0,25 0,5 | 0,75 I 1,5 | ...

тп ■ 0,44 1 0,391 | 0,348 0,309 0,244 | ...

Н/Р ---- = к(г.Д) ! 1 Назначается проектировщика j \ \

-и-

Примеры и прикладные программы к расчетному обосновании водосбросов с полигональными водосливами.

При проектировании, желательно, иметь количество секций водослива, выраженное целым числом, а если при заданной геометрии одной секции полигонального водослива по расчету получается не целое число секций, то следует произвести корректировку ее размеров таким образом, чтобы при целом числе секций сохранить общую длину гребня водослива и напор на гребне (Н).

Для расчета параметров конструкций полигональных водосливов, имеющих различные плановые очертания, высоту стенки т.п., нами разработана программа машинного счета, которая позволяет определить в каждом конкретном случае ширину камеры сливной кромки (В), ширину отверстий водослива одной секции (В^), длину по гребню одной секции ( и ), общую длину полигонального водослива ( I-), количество элементов (секций), общую ширину отверстий б' дослива ( Во ) и удельный расход ( ), а такке, данные для построения графика

В конце пятой главы рассматривался пример проектирования водосброса с полигональными тонкостенными водосливами для гидроузла Компонг Туль (е Камбодже) по рекомендуемой нами конструкции рациональной плановой формы (рис.4).

основные вывода

В диссертации изложены результаты исследований водосбросов для пропуска паводковых расходов с полигональными водосливами различной плановой формы, дана методика расчета оптимальных размеров полигональных водосливов и предложена зависимости для определения коэффициента расхода с учетом их геометрических параметров для конкретных объектов. Основные результаты исследований могут быть кратко представлены в виде следующих выводов:

1. Ширина сливно£ камеры из условия неподтопления переливавшихся струй, т.е. когда линия пересечения двух смыкающихся поверхностей струй находится ниже отметки гребня водослива, определяется через относительную ширину сливной камеры (В/Н) по предложенной нами зависимости (I).

2. Оптимальная длила водосливного фронта полигонального (лабиринтного) водослива может быть определена по предложенным нами формулам (2) или' (3).

- а -

о

3. При изучении гидравлики полигональных водосливов нами было отмечено, что существенное влияние на пропускную способность (коэффициент расхода) оказывает как соотношение Н/Р,

так и соотношение &./L . Предлагается эмпирическая зависимость (4), позволяющая учитывать коэффициент расхода водослива с учетом обоях этих факторов в отличие от предлагаемых ранее зависимостей.

4. При выборе плановой формы полигональных водосливов следует учитывать, что максимальная пропускная способность .обеспечивается в тех случаях, когда ширина концевого участка сливксй-станки больше лобовой ("носка").

5. В целях поддержания высокой пропускной способности

о одновременным обеспечением тонкостенной конструкции полигонального водослива, нами предложены следующие конструктивные решения:

- устройство наклонного участка дна между секциями водослива с обратим уклоном ( I 0,5 ); его верхняя отметка располагается ниже отметки гребня водослива не менее, чем на величину расчетного напора (Н) (см,рис.2);

- устройство наклонных участков дна сливной камеры внутри секции с уклоном ( i ^ 0,28) с аналогичным, как и выше расположением верхней отметки дна (см.рис.2);

- при невысоких стенках полигонального водослива, когда нет необходимости повышения жесткости сооружения, в целях снижения объема стройматериалов и стоимости водосброса, дно между стенками принимается горизонтальном.

6. Сравнение результатов исследования Вахидцузамана и наших с э'яшрлческой формулой (4), где коэффициент формы принят показывает, что в полигональных водосливах "рациональных плановых форм" его значение должно быть больше единицы, и находится по нашему мнению, в пределах ю < <i 1.6 (для I < и/г,< 10) меньшие значения соответствует пда-■ новым формам полигонального водослива с малыми величинами l/з.. Точное значение можно получить для конкретной формы полигонального водослива только после проведения эксперимента.

Экспериментальные исследования различных плановых форм голигональкых водосливов позволили нам предложить такие ра-дионалыше плановые форму еодосливов, которые обеспечивают

-УЗ-

высокие коэффициенты расходов (см.рис.4), определяемые по зависимости (4) с коэффициентом плановой формы Sf- = 1,4. Эти конструктивные реешния рекомендуется применять в частности для гидроузла Компонг Туль (Камбоджа).

7. Изучение гидравлических условий работы полигональных водосливов показали, что факторы, влияющие на коэффициент расхода полигонального водослива, можно разделить.на 2 вида:

1) основные, зависящие от соотношений H/P, Б./L т.е. (скорости подхода) и режима истечения.

2) дополнительные, зависящие от плановой формы головной я концевой частей ( Ь , Ь, , 3 ) и уровня нижнего бьефа.

8. Подтопление водослива наблвдается при К > < даже тогда, когда уровни воды в нижнем бьефе ниже гребня водослива;

9. Наличие "всплеска" на кривой тп.^(н/р) (см.рис.З) можно объяснить появлением переходного режима истечения от наличия воздуха подструйном пространстве к подструйному пространству, заполненному водой.

10. Методические опыты, проведенные с целью выявления мае- . штабного эффекта, показали, что коэффициент расхода полигонального водослива практически не зависит от масштаба исследованных нами моделей, а изменяет свои значения в результате изменения режима истечения переливающихся струй (при наличии под струями воздуха или воды). Для решения вопроса о влиянии сил поверхностного натяжения (капиллярных сил), С целью получения более точных значений коэффициента расхода водослива в будущем следует провести испытания на крупномасштабных моделях водосливов.

i

VII (а)

H = I ... 5 см G- - 10 л/с ... 90 л/с 2.Д = 0,2 (Ч/В. = 4,84)

Рис. I. Сче;л; исс-легованш« мотеле Г ъоеосл'/рор

2-2

23.93 2йС0 И.го 2559 2353 2187 2Ш

* . ! Г" 4 1 X 4

= н

Изменение уровня вода вдоль гребня полигональных водосливов

1-1

?«20

!

СТЧ I

узы А

■ш —г

"Л

Л?

УЗВЛ А

Рис. 2 . Рекомендуемая конструкциярациональной плановой формы

а) при различных масштабах модели

б) при уменьшении высоты стенки со стороны н.б. в два раза

Рис. 3. График зависимости коэффициента расхода:

I _ т„=-уСн/Р.) * . 2. т„=/(?и.)

г-s.

1-1

О = 836 мУс^к. Н = 0,5 и. 2-} Коя.-Ёо секции 74 ш-Т.

Рис. 4 . Схема предлагаемой конструкции водосброса с полигональными водосливами

условные обозначения, использованные в диссертации

Ь - ширина носка (лобового участка) полигонального водослива;

Ь) - ширина концевой (кормовой) части полигонального годеслдва;

а - ширина сливной камеры водослива;

Во - ширина отверстий водослива;

В» - ширина одной секции полигонального водослива;

Л - длила выноса носка;

I. - д^уна гребня полигонального водослива;

и - длина гребня одной секции полигонального водослива;

V - высота стенка водослива;

Р| - высота стенки водослива со стороны нижнего бьефа;

н - напор на гребне полигонального водослива;

® - расход воды;

Ли - глубина воды в никнем бьефе;

- коэффициент плановой формы;

К - геометрический коэффициент полигонального водослива

в./и Я1/Д1

м - коэффициент расхода прямого фронтального родсслива с тонкой стенкой5

шл- коэффициент расхода полигонального водослива, определяемый через длину по гробга

' тп » ОА/Н^ н1А тп» - коэффициент расхода полигонального водослива, определяемый через ширину секции водослива '

____гт7л»-

некоторые часто встречаемые теи.ины в диссертации

1, Геометрический коэффициент - это коэффициент, учитывающий -все параметры полигонального водослива ( , в» , р ,, н ).

2, Оптимальная длина под этим понимается или минимальная длина гребня и и ширина отверстия В0 полигонального водослива при максимальной пропускной способности, или длина полигонального Еодослива обеспечизанцая благоприятные гидравлические, условия его работи, когда при изменении напора на гребне до максимального (расчетного) значения на происходит подтопления внутри секции водослива,

3, Под'рациональной плановой формой полигонального водослива мы понимаем такую плановую форму, при которой изменение коэффициента расхода мояет происходить лииь в результате изменения скорости подхода потока, зависящей от соотношений Н/Р и -В* /[_ . Другие факторы не оказывают большого влияния.