Гидравлическое обоснование новых конструкций впускных сооружений на пересечениях открытых водотоков

• Автор: Чумичева, Марина Михайловна
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ УЗЛАХ

ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ВОДОТОКОВ

1.1. Конструктивное решение узлов пересечения

открытых водотоков.

1.2. Расчетные схемы и зависимости для определения параметров потока в узле слияния

1.3. Конструкции впускных сооружений в узлах

слияния потоков.

1.4. Использование эффекта закрутки потока для гашения энергии.

1.5. Конструкции зпускных сооружений с закруткой
1.6. Основные выводы и постановка задачи исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика моделирования и вопросы подобия.
2.2. Описание экспериментальных установок.
2.3. Методика проведения эксперимента
2.3.1. Визуальные наблюдения
2.3.2. Методика измерения скоростей.
2.3.3. Методика исследования размывающей способности потока в зоне работы впуска.
2.4. Планирование эксперимента
2.5. Оценка точности измерений
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ВПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ОДНОСТОРОННЕЙ
ЗАКРУТКОЙ ПОТОКА
ЗЛ. Описание гидравлических явлений во впускном
сооружении и в канале.
3.2. Кинематическая структура потока в сооружении
и в канале
3.3. Размывающая способность потока
3.4. Выводы по главе.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ВПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ДВУСТОРОННЕЙ ЗАКРУТКОЙ ПОТОКА
4.1. Описание гидравлических явлений во впускном сооружении
и в канале.
4.2. Кинематическая структура потока в сооружении
и в канале.
4.3. Размывающая способность потока
4.4. Выводы по главе.
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО НАЗНАЧЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ
ВПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ЗАКРУТКОЙ ПОТОКА
5.1. Определение размеров впускных сооружений
с закруткой потока.
5.2. Крепление откосов и дна канала за впускными сооружениями с закруткой потока
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Такое решение оправдано, поскольку открытая осушительная система устраивается, как правило, в суглинистых и глинистых грунтах, допускающих скорость потока до 1,5 м/с, в то время как максимальные скорости в осушительной сети не превышают 0,4. В настоящее время практически отсутствуют рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации сооружений по типу узла слияния, хотя их ограниченное применение на пересечениях, например, судоходного канала с водотоками [5, 5, 6] явно доказало, что они экономичнее любого другого типа водопроводящих сооружений. Однако, в некоторых работах [6] отмечается, что сооружения типа узла слияния следует применять лишь в особо благоприятных случаях: при отсутствии крупных наносов и малых величинах расхода притока. На рис. Германии в году [9]. Посредством соединенных с поплавком 1 управляемых заслонок на входе 2 и выходе 3 пересекаемого водного потока, поддерживается при всех обстоятельствах приблизительно постоянное количество воды, поступающее в канал и вытекающее из него. Сооружение предназначено для пересечения водотоков с малыми расходами. Постоянный рост потребления водных ресурсов, острый дефицит воды, обусловленный неравномерностью распределения природных вод по территориям, требует применения новых эффективных технических решений в узлах пересечения каналов с водотоками. Трассы крупных каналов пересекают водотоки, требующие транзита всего или части их расхода, и водотоки, допускающие ассимиляцию их расходов каналом, например, временные водотоки. В этих условиях использование акведуков и дюкеров становится неоправданным, и экономически выгоднее становится узел пересечения водотоков с каналом выполнять в виде узла слияния, в котором, при необходимости, можно предусмотреть водовыпуск для транзита расходов пересекаемог о водотока. В этом случае, из сооружения (дюкер, акведук) исключается наиболее протяженная, дорогая и сложная в эксплуатации его часть - водовод. Так как данное сооружение относится к открытому типу, то оно лишено эксплуатационных недостатков, присущих дюкерам. Кроме того, забираемые расходы водотоков подпитывают канал, за счет чего можно уменьшить размеры водозабора и канала на начальном участке. Вместе с тем, при выборе типа пересечения водотоков необходимо учитывать топографические и геологические условия, гашение излишней энергии пересекаемого водотока, предотвращение опасных последствий его влияния на кинематику потока и деформации основного канала. При пересечении водотоков в одном уровне в узле пересечения в общем случае должны быть два сооружения: впускное и выпускное. Конструкции выпускных сооружений на различные расходы (до 0. ШЛИ2 I» ЮСЗ? Пг* Скг«М|^ I* Хгмим* *«* К||1(«1|1Гм ¦*. Мама Кал«# . Штнпфщ*. Рис. Рис. Впускные сооружения широкого применения, а, следовательно, и разработки, не получили. Расходы пересекаемых водотоков, впускаемых в узле слияния в канал, могут достигать 1. Необходимость устройства участков крепления дна и откосов канала в узлах слияния вызвана тем, что в рассматриваемом случае размеры поперечного сечения последнего определяются величиной максимальной допустимой скорости, а впускаемый расход вызывает трансформацию потока канала увеличением местных скоростей и возрастанием турбулентности потока. Последние факторы ведут к повышению размывающей способности потока и требуют закрепления канала на всем участке восстановления кинематических характеристик потока. При работе узла слияния наблюдается взаимодействие потоков пересекаемого водотока и канала, проявляющееся в возникновении подпоров в верхних бьефах, снижении пропускной способности русел, резком возрастании динамического воздействия суммарного потока в узле слияния. Рассматриваемые вопросы относятся к числу наиболее сложных пространственных задач гидравлики. Исследования, выполненные рядом авторов, указывают на сложность физических процессов, происходящих при слиянии потоков. В частности, отмечаются значительные деформации плановой картины течения основного потока канала, которые сопровождаются увеличением скоростей потока и, одновременно, поворотом элементарных струек в плане на участке взаимодействия.