Автоматизация проектирования ступеней многоступенчатого гидротехнического перепада нетрадиционного поперечного сечения

• Автор: Козлов, Александр Павлович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 112 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. Состояние исследований водосбросных сооружений гидроузлов.

1.1. Краткий анализ состояния гидротехнических сооружений Нижегородской области

1.2. Краткая классификация водосбросных сооружений.

1.3. Характеристики и области применения водосбросных гидротехнических сооружений

1.4. Основные положения к проектированию поверхностных водосбросов

2. Разработка метода расчета многоступенчатого перепада с поперечным уклоном дна ступеней.

2.1. Общие положения.

2.2. Расчетные зависимости для описания параметров гидравлического прыжка на перепадах с горизонтальным расположением ступеней

2.3. Гидравлический расчет элементов многоступенчатого перепада

с поперечным уклоном дна ступеней
2.3.1. Расчет подходной части
2.3.2. Гидравлический расчет первой ступени перепада.
2.3.3. Гидравлический расчет второй ступени перепада.
2.3.4. Расчет сопряжения потока на выходе со второй ступени в нижний бьеф
3. Пример расчета двухступенчатого перепада с наклоном ступеней в поперечном направлении.
3.1. Пример расчета подходной части
3.2. Пример гидравлического расчета первой ступени.
3.3. Гидравлический расчет второй ступени перепада.
3.4. Расчет выходного участка
4. Сравнение результатов численного прогноза гидравлического прыжка
с опытными данными для потока в горизонтально уложенных трубах
4.1. Расчет гидравлического прыжка для потока в горизонтально уложенных трубах.
4.2. Аналитический расчет второй сопряженной глубины для трубы диаметром 0,5 м
4.3. Численный расчет второй сопряженной глубины для трубы диаметром 0,5 м.
5. Физическое моделирование гидравлических явлений перепада с поперечным уклоном дна.
5.1. Общие указания
5.2. Подобие гидравлических явлений и выбор основных критериев
5.3. Разработка модели для проведения испытаний.
5.4. Обработка результатов лабораторных испытаний
Практические рекомендации к проектированию многоступенчатых
перепадов с наклонным основанием ступеней в поперечном направлении
по отношению к направлению водного потока.
Основные выводы
Литература


По принятой классификации водосбросных сооружений по напору для низконапорных сооружений (//< м) обычно можно не считаться с кавитацией []. И тем не менее, для того, чтобы снизить её влияние необходимо предусмотреть меры исключения образования вакуумных полостей. Проводя анализ большого числа аварий на водосбросах гидроузлов Нижегородской области, следует отметить, что всё выше отмеченное для них справедливо. Здесь есть ошибки проектирования. Примером таких ошибок является гидроузел на р. Умач в г. Псрвомайске Первомайского района. Типичным примером неправильного выбора материалов является использование силикатного кирпича при ремонтах водосбросов. Нарушения режима эксплуатации видны повсеместно. Валава в г. Лысково. А этот гидроузел служит для обеспечения питьевой водой города. Стечение благоприятных гидрологических обстоятельств за последнее десятилетие позволило пока обойтись без аварий. Но в случае многоводного года с вероятностью паводка менее 5% следовало ожидать беды. В работе рассматривается многоступенчатый перепад с измененной геометрией ступени. Вместо традиционного решения горизонтального положения ступени принято положение ступени наклонным в поперечном направлении. Такое решение с точки зрения эксплуатации позволило концентрировать любой сбросной расход в пониженном положении. В результате при малых расходах в зимний период бетонная поверхность большей частью не покрывается коркой льда. В период паводка сброс плавающего льда приходится на заглубленную часть ступеней, тем самым их бетон не испытывает больших ударных нагрузок. То же самое относится и к пропуску любых плавающих тел. Предложенное решение изменения геометрии ступеней перепада практически не приведет к увеличению расхода материалов, не сделает сам перепад более сложным в отношении производства работ. Научная новизна рассмотренного сооружения заключена в измененной геометрии конструктивного решения многоступенчатого перепада. Фото 1. Разрушенный шахтный водосброс гидроузла плотины в г. Фото 2. Разрушенный водослив плотины в с. Фото 3. Разрушенная подпорная стенка водосливной грани водосброса в с. Фото 4. Разрушенный водосброс с энергогасителями плотины на р. Результаты сопоставления расчетных значений с данными экспериментов дают право использовать предложенный метод расчета для проектирования натурных объектов. В качестве такого объекта принят гидроузел у с. Попово в Воскресенском районе, где имеется земляная плотина и разрушенный водосброс на небольшой луговой речке Поломерка, гидрологический режим которой имеет чрезвычайно большую изменчивость стока в течение года. Порядок изложения материала в диссертации представляется в следующей последовательности. В первой главе приводятся классификации водосбросных сооружений, их характеристики, намечаются области применения основных типов водосбросных сооружений на реках и прудах Нижегородской области. Для большинства рассмотренных сооружений представлены их конструктивные геометрические схемы. В заключение главы дается краткий анализ береговых поверхностных водосбросов. Во второй главе рассматривается теоретическое обоснование гидравлического режима многоступенчатого перепада с поперечным уклоном основания ступеней. В качестве основного уравнения используется уравнение гидравлического прыжка. В связи с тем, что в пределах ступени формируется поток с различной глубиной на каждом её участке, поток в целом имеет устойчивый пространственный характер. Так как решение уравнения гидравлического прыжка для рассмотренных пространственных условий не имеется, то в работе используется метод разбиения ступени на отдельные участки. При этом разбиении наклонные участки в поперечном направлении дна заменяются горизонтальными. В результате такого подхода вся длина наклонной ступени представляется лесенкой. Назначение расчетных параметров ступени происходит из условия выбора максимальных размеров длины прыжка и осредненной второй сопряженной глубины. В третьей главе приводится пример расчета многоступенчатого перепада с наклонными в поперечном направлении ступенями.