Гидравлические характеристики автоматических вододействующих затворов и оборудованных ими водосливных плотин

• Автор: Ковалев, Станислав Васильевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОДОСЛИВЫ И АВТОМАТИЧЕСКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЗАТВОРЫ

1.1. Проблема пропуска быстронарастающих паводков на речных гидроузлах России

1.2. Автоматические водосбросы и автоматически действующие затворы водохранилищных гидроузлов.

1.3. Вододействующие автоматические затворы

1.4. Автоматические одноразовые затворы системы Гидроилюс

1.5. Опыт эксплуатации затворов Гидроилюс с учетом климатических особенностей России

1.6. Вопросы гидравлики затворов Гидроплюс, подлежащие экспериментальному изучению

Выводы по главе 1. Задачи экспериментальных исследований.

2. МЕТОДИКА И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАТВОРОВ ГИДРОПЛЮС.
2.1. Лабораторные исследования.
2.2. Натурные исследования.
2.3. Образцы затворов Гидроплюс, испытанные в лабораторных и натурных условиях
2.4. Оборудование и методика мониторинга зимних условий эксплуатации затворов Гидроплюс
Выводы по главе 2
3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАТВОРОВ ГИДРОПЛЮС
3.1. Скорости течения при переливе потока через затвор.
3.2. Давление внутри затвора.
3.3. Давление на затвор снаружи и изучение влияния подтопления затвора со стороны нижнего бьефа.
3.4. Гидравлические процессы, приводящие к колебаниям затвора
перед его опрокидыванием.
3.5. Влияние формы шахты рабочей камеры на уровень опрокидывания затвора.
3.6. Определение моментов сил и устойчивости затвора в различных эксплуатационных условиях.
Выводы по главе 3
4. РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОДНОРАЗОВЫХ ЗАТВОРОВ Г ИДРОПЛЮС.
Выводы по главе 4
5. ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОДОСЛИВНЫХ ПЛОТИН И ЗАТВОРОВ ГИДРОПЛЮС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Мировая практика применения затворов Гидроплюс.
5.2. Водосливная плотина гидроузла Хоробровской ГЭС с затворами
Г идроплюс.
5.3. Водосливная плотина гидроузла СЬпЬв Алжире
5.4. Перспективы применения затворов Гидроплюс на гидроузлах России
5.5. Обобщенная характеристика водосливных плотин, на которых целесообразна установка затворов Гидроплюс
5.6. Перспективы основные направления совершенствования конструкций водо действующих затворов.
Выводы по главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Требования к форме сифона и ограничения по скоростям течения сужают диапазон их применимости. При низких напорах они вообще малоэффективны [9, ]. Одним из наиболее надежных средств предотвращения разрушения дамб и плотин во время экстремальных паводков является устройство автоматически срабатывающего (открывающегося) затвора или даже размыв заранее определенной части плотины при достижении уровнем верхнего бьефа определенной отметки, то есть реализация на водосливной плотине принципа, который в технике получил общее название «плавкой вставки». Однако недостатками этого метода могут быть большая волна излива в нижнем бьефе при размыве «вставки», высокая стоимость восстановления «вставки» и неизбежность сработки водохранилища до порога «плавкой вставки» на период ее восстановления [,, , ]. Последнее ведет к значительной потере выработки электроэнергии, длительному нарушению водопользования из водохранилища. Кроме того, процесс размыва «вставки» малоуправляем, и пропускаемый расход при этом увеличивается с ускорением, что формирует волну попуска в нижнем бьефе с крутым фронтом, опасную для сооружений в зоне затопления, причем при расчетном уровне верхнего бьефа, то есть при небольшом переливе через гребень смывается вся вставка. Одной из задач применения затворов «Гидроплюс» является минимизация раскрытия отверстия, путем поочередного опрокидывания затворов. Опрокидывание следующего затвора (или группы затворов) должно происходить только при продолжении подъема уровня верхнего бьефа. Этим обеспечивается регулирование интенсивности попусков в нижний бьеф. Вододействующие затворы — это механизмы, единственной силой, приводящей их в действие, является вода, ее вес или давление. Идея использовать воду как движущую силу для работы затворов известна еще со времен Леонардо да Винчи. В начале века были примеры использования их на современных водоподпорных плотинах [7]. Так, на плотине ЬоскроЛ близ Чикаго в США в году был установлен секторный вододействующий затвор, поднимающийся при поступлении в камеру под ним воды из верхнего бьефа [7]. В Германии, примерно в это же время, на р. Везер и в Норвегии на р. Гломмер в г. Секторный затвор на плотине ЬоскроЛ (США) и на р. Везер (Германия) представляет собой опускающийся в нишу сектор, внутрь которого подается вода из верхнего бьефа (рис. Для поддержания затвора в закрытом состоянии камера, образованная конструкцией затвора и нишей порога, должна быть постоянно под давлением верхнего бьефа. В Норвегии на р. Гломмер установлен затвор такого же типа (рис. Позже в США и Швейцарии построены плотины с двойными клапанными затворами. Принцип действия этих затворов - закрытие пролета при заполнении водой рабочей камеры, образованной двумя полотнищами затвора и нишей в пороге. Открытие затвора происходит при спуске воды из рабочей камеры. Спускное устройство также может быть вододействующим. Эти затворы не являются полностью автоматическими, поскольку вентили, регулирующие поступление воды в рабочие камеры затворов, не автоматизированы и имеют ручной привод [9, ]. Рис. Рис. Затвор на плотине р. В США нашли применение крышевидные затворы, состоящие из двух полотнищ, получившие название затворы Уайта (рис. Более усовершенствованные затворы подобного типа, уже в е годы прошлого века, нашли применение в Швейцарии. Это затворы также крышевидные, но с другой конструкцией (система Дахвер) соединения полотен, что изменило схему действующих гидростатических сил (рис. Рис. Все эти затворы поддерживают напор, используя давление верхнего бьефа, поддерживаемое в рабочей камере между затвором и нишей порога. Они предусматривают перелив потока через гребень, а в открытом положении допускают сплав леса. Они имеют достаточно сложную систему подвода и регулирования давления, которая может быть автоматизирована поплавковым или иным устройством [1]. В силу этой и ряда других причин вододействующие затворы не получили широкого распространения и со второй половины -го века применение их в строительстве практически прекратилось.