Гидравлическое обоснование методов прогноза пропускной способности высокопороговых водосбросов с горизонтальной вставкой на гребне

• Автор: Ершов, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.23.16, 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧИКОВ

1.1. Краткая характеристика существующих водосбросных сооружений, работающих по схеме высокопорогового водосброса с горизонтальной вставкой, имеющего плановое расширение.

1.2. Общая информация о водосливах с широким порогом

1.3. Обзор литературных работ, посвящнных изучению водослива с широким порогом.

1.3.1.Энергетический метод расчта водослива с широким порогом, основанный на применении уравнения Бернулли.
1.3.2.Метод расчта водослива с широким порогом, основанный на применении закона о приращении количества движения

1.3.3.Расчтные зависимости, полученные на основе экспериментальных данных

1.4. Выводы по главе 1

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ РАСЧТЫ ВОДОСЛИВА ПРАКТИЧЕСКОГО

ПРОФИЛЯ С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ВСТАВКОЙ И НЕПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ СТЕНКАМИ
2.1. Общие рассуждения о теоретических расчтах водосливов
2.2. Расчт кривой свободной поверхности на пороге водослива
2.3. Теоретическое определение пропускной способности водослива.
2.4. Выводы по главе 2
3. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ И МОДЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ВОДОСБРОСА
3.1. Методика модельных исследований.
3.2. Модельная установка.
3.3. Методика измерений и измерительная аппаратура.
3.4. Оценка точности измерений.
3.4.1.Оценка абсолютных погрешностей измеряемых величин
3.4.2. Оценка относительной точности измеряемых параметров.
3.4.2.1. Оценка точности измерения расходов
3.4.2.2. Оценка точности определения давлений
3.4.2.3. Оценка точности определения местных скоростей потока
3.5. Методика обработки результатов экспериментов
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ АНАЛИЗ
4.1. Результаты исследований пропускной способности водосброса.
4.2. Результаты исследований свободной поверхности потока.
4.3. Результаты исследования распределения давлений, скоростей и потерь энергии в потоке
4.4. Выводы по главе 4
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Согласно новым СНиП пропускная способность водопропускных сооружений гидроузла по проекту года оказалась недостаточной для пропуска паводковых расходов в период строительства и эксплуатации ГЭС, в связи с чем возникла необходимость строительства дополнительного водосброса № 2. Конструкция водосброса №2 временной эксплуатации представляет собой пятипролётный водослив с горизонтальной вставкой на отметке 9,0 м, пролёты которого имеют плановое расширение, которое достигается за счёт разделительных бычков переменной ширины. Более подробно конструкция водосброса №2 Богучанского гидроузла временной эксплуатации будет рассмотрена далее. Проектный профиль и план водосброса представлены на рис. Также в качестве примера подобных сооружений можно привести водосбросы некоторых совмещённых гидроузлов, например Нижнекамского. Фото Нижнекамского гидроузла приведено на рис. Разрез по оси агрегата и план водосброса Нижнекамского гидроузла приведён на рис. Рис. Рис. I 9 1 1 ]| 2 5 ? V— ЯР —_ 1 1 I >— *! Рис. Рис. Рис. Согласно терминологии, которая была введена H. H. авловским в его работе [], водосливом в общем смысле называется гидравлическое явление, получающееся при переливе жидкости через вырез в стенке, преграждающей поток. Такое определение для водослива возникло в результате изучения устройств, которые в настоящее время относятся к измерительным водосливам с острым ребром. В большинстве случаев, для отверстий в сооружениях, работающих по типу водослива, характерно наличие порога и береговых устоев, которые стесняют поток снизу и с боков, и, следовательно, отсутствует вырез в стенке. Исходя из вышеизложенного, В. В. Смыслов в своей работе [] предлагает рассматривать водослив в более общем виде, как участок открытого потока, деформированный при стеснении в русле с боковой снизу. Термин деформированный поток был предложен С. В. Избашем [] и-характеризует ту особенность, свойственную водосливу, что вследствие резкого изменения его границ на участке сравнительно небольшой длины происходит значительное искривление свободной поверхности и отдельных струек, а также нарушается характер параллельноструйного движения. То есть, деформированным называется поток, не удовлетворяющий условию плавно изменяющегося движения. Теперь необходимо рассмотреть вопрос непосредственно об определении водослива с широким порогом. Несмотря на длительную историю изучения, чёткого и общепризнанного определения для водослива с широким порогом не существует. Многие исследователи высказывали свои соображения по этому вопросу. Ф.И. Пикалов [2] и H. H. Павловский [] считали необходимым признаком водослива с широким порогом наличие участка приблизительного параллельноструйного движения (рис. Рис. Однако после рассмотрения существующих форм течения становится ясно, что такое определение недостаточно полно, поскольку при истечении через подобный водослив возможны формы течения без участка параллельноструйного движения (например, представленные на рис. Рис. Рис. К.А. Михайлов [] предлагает относить к водосливам с широким порогом те из них, которые имеют настолько большую ширину горизонтального порога 8, что на характер истечения уже начинают влиять сопротивления. Однако, явления характерные для водослива с широким порогом, зависят не только от сопротивлений, но и от геометрической конфигурации входа (очертаний входной водосливной грани и боковых стенок в плане) и степени стеснения потока при входе в водосливной канал. Следовательно, подобное определение также нельзя признать достаточно полным. В учебнике «Гидравлика» [] И. М. Коновалов, указывает, что водослив с широким порогом должен иметь горизонтальную поверхность и не очень большую ширину, позволяющую пренебрегать потерями на ней. Далее необходимо отметить условия для водослива с широким порогом, которые даны в нормах проектирования гидротехнических сооружений. Я < (6 . Условие (1. Исходя из вышеизложенных соображений, следует признать, что вопрос об определении для водослива с широким порогом остаётся открытым. Благодаря многообразию возможных конструкций водосливов, вопрос о соответствии истечения через конкретный водослив истечению через водослив с широким порогом следует решать, рассмотрев всё множество факторов.