Расчет пропускной способности сифонного водосброса

Компоновка сооружений гидроузла

Речные плотинные гидроузлы всегда носят индивидуальный характер. В связи с разнообразием местных условий нет возможности при сооружении данного гидроузла использовать какие-либо типовые проекты

В состав гидроузла входят:

Бетонная гравитационная плотина с сифонным водосбросом. Сифонный водосброс состоит из 6 труб размерами 2х4 м прямоугольного поперечного сечения, которые располагаются на разных отметках, отличающихся друг от друга на 10 см. Гребень сифона располагается на отметке НПУ=244,0 м, высота бетонной плотины 17 м, ширина – 26,8 м. Подошва плотины вы­полняется с верховым и низовым зубьями.

Земляная плотина. Отметка гребня плотины 244,0 м, заложение верхового откоса m=3,0, низового-m=2,5.Ширина гребня плотины–12 м.

Перед бетонной плотиной устраивается глиняный понур длиной 18,75 м; на верховом зубе – шпунт, который забивается на 1 м ниже водоупора.

Со стороны НБ устраивается водобойный колодец, толщина водобойной плиты – 2,61 м, глубина колодца – 2,0 м; рисберма длиной 37 м; ковш глубиной 0,3 м.

Створ плотины выбирается с учетом топографических условий таким образом, чтобы плотина имела минимальную длину. Схема гидроузла должна быть, возможно, более компактной, объем и стоимость работ по возведению сооружений, а также эксплуатационные расходы должны быть, возможно, наименьшими. При русловой компоновке водосливная плотина находится в русле реки.

Грунт основания — песок мелкозернистый.

Гидравлические расчеты

расчет пропускной способности сифонного водосброса

Сифонный водосброс относится к нерегулируемым автоматическим водосбросам.

Он представляет собой изогнутую в вертикальной плоскости трубу прямоугольного или круглого поперечного сечения, расположенную в теле бетонной плотины. Изгиб трубы устраивается таким образом, чтобы гребень сифона располагался на отметке НПУ=244м.

Сифонный водосброс состоит из нескольких труб, объединенных в батарею. Гребни отдельных сифонов располагаются на разных отметках, отличающихся друг от друга на 5-10 см, с целью недопущения одновременного включения всей батареи при пропуске небольших паводков.

Для создания водяной завесы применяется отклоняющийся носок, который располагается на высоте (0,4-0,5)Н от выходной кромки капора. Высота носика принимается не менее 0,1 высоты трубы.

Принимается форма поперечного сечения трубы – прямоугольная, с размерами 2х4 м. Для низконапорных плотин , следовательно, радиус закругления оси горлового участка r₀=2*2=4м.

Площадь входного сечения принимается в 2,5 раза больше площади сечения в горле сифона.

Для предотвращения попадания в сифон воздуха, льда входная кромка капора заглубляется под уровень ВБ на 2,5 м.

Пропускная способность сифонного водосброса определяется по формуле

ω_вых=a·b=2·4=8м² – площадь выходного сечения трубы сифона;

-напор с учетом скорости подхода;

– коэффициент расхода;

– сумма коэффициентов сопротивления.

Суммарный коэффициент сопротивления слагается из:

1. Местное сопротивление на вход: ξ_вх=0,1

2. Местное сопротивление на плавное сужение: ξ_пс=k_пс ξ_внс=0,24·0,3=0,072

k_пс=0,24(табл. 3.14[1]), т.к α=34^о

где α-угол конусности

3. Местное сопротивление на закругление: α=84^о k_α=0,85 ξ₉₀=0,19

4. Сопротивление на трение по длине:

I участок:

l ₁=5м

II часток:

l ₂=2,5м

III участок:

l ₃=2,2 м

IV часток:

L ₄=7,6м

5. Местное сопротивление отклоняющего носка

площадь суженой части.

=0,1+0,072+0,162+0,0123+0,0106+0,0112+0?0367+0,05+0=0,455

Пропускная способность одной трубы:

.

Необходимое количество труб:

Пропускная способность всего водосброса:

Ширина водосброса

скорость подхода

Пропускная способность одной трубы с учетом скорости подхода:

Пропускная способность всего водосброса:

Проверка пропуска максимального катастрофического расхода воды через водосброс производится по условию:

Окончательно принимаемое количество труб n=7.

Таким образом, необходимая пропускная способность сифонного водосброса обеспечена.

Для установления величины вакуума в горловом сечении и сравнивания его с допустимым значением производится определение давлений в сифоне.

Вакуум на оси трубы в горле сифона при :

где –расстояние от гребня сифона до рассматриваемой точки;

h-превышение уровня воды в ВБ над гребнем сифона;

- средняя скорость в рассматриваемом сечении;

сумма коэффициентов сопротивления от входа до рассматриваемого сечения:

=0,1+0,072+0,162+0,0123+0,0106+0,0112+0?0367+0,05+0=0,455