Влияние гидравлических условий истечения потока на пропускную способность низконапорных щитовых плотин речных гидроузлов

• Автор: Ширяев, Сергей Григорьевич
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 232 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ С.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ИЗУЧЕНИЮ ИСТЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ВОДОСЛИВНЫЕ ЩИТОВЫЕ ПЛОТИНЫ

1.1 Описание конструкции водосливных щитовых плотин

1.1.1 Водосливная плотина с фермами инженера Поаре на судоходных реках

1.1.2 Водосливная плотина сборноразборной конструкции на малых реках

1.2 Истечение через водосливные щитовые плотины

1.3 Анализ современного состояния теоретических и экспериментальных исследований водослива с тонкой вертикальной стенкой

1.4 Исследования формы сливной струи и распределения давления и скоростей в струе

1.5 Изучение влияния глубины воды перед плотиной и затопления гребня на величину коэффициента расхода водослива

1.6 Изучение влияния бокового сжатия струи на пропускную способность водослива

Выводы по главе
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВОДОСЛИВНЫХ ЩИТОВЫХ ПЛОТИН
2.1 Описание лабораторной установки, оборудования
2.2 Выбор масштаба модели щитовой плотины
2.3 Методика проведения исследований и состав опытов
2.4 Вопросы моделирования водосливной щитовой плотины и оценка погрешностей результатов экспериментов
2.5 Результаты экспериментальных исследований
2.5.1 Влияние несимметричности течения на коэффициенты расхода водосливной щитовой плотины
2.5.2 Влияние повышенной шероховатости напорной грани и кромки водосливного отверстия
2.5.3 Изучение скоростного режима при истечении через водосливное отверстие щитовой плотины
2.6 Результаты сопоставления полученных эмпирических формул с формулами других авторов
Выводы по главе
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСТЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ВОДОСЛИВНУЮ ЩИТОВУЮ ПЛОТИНУ
3.1 Обоснование к теоретическим исследованиям. Принятые допущения
3.2 Задача истечения через водослив щитовой плотины при ограниченной ширине верхнего бьефа
3.3 Определение коэффициента сжатия при работе нескольких водосливных отверстий
3.4 Задача истечения через водослив щитовой плотины при неограниченной ширине верхнего бьефа и определение коэффициента сжатия
Выводы по главе 1
4 НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ЩИТОВОЙ ПЛОТИНЫ ПОАРЕ АПАРИНСКОГО ГИДРОУЗЛА НА Р. СЕВЕРСКИЙ ДОНЕЦ
4.1 Описание СевероДонецкой шлюзованной системы I
4.2 Описание Апаринского гидроузла 1
4.3 Методика проведения натурных исследований
4.4 Результаты натурных исследований коэффициентов расхода щитовой плотины
4.5Натурное определение коэффициента влияния формы стоек
водосливной щитовой плотины
Выводы по главе
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ И
ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОСЛИВНЫХ ЩИТОВЫХ ПЛОТИН
РЕЧНЫХ ГИДРОУЗЛОВ
5.1 Особенности гидравлического расчета низконапорной щитовой плотины в условиях эксплуатации на судоходных реках
5.2 Особенности гидравлического расчета низконапорной щитовой плотины в условиях эксплуатации на малых реках
5.3 Определение расхода воды, проходящего через щели при
неплотном прилегании щитов плотины
5.4 Примеры гидравлического расчета щитовых плотин
5.5 Особенности эксплуатации нижнего бьефа водосливных щитовых плотин
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


А. Бахметев 7, Офицеров , , А. Р. Березинский , В. Павловский и др. Уп коэффициент подтопления
У ж коэффициент бокового сжатия, сг, . Для пропуска весеннего половодья, а так же в зимний период фермы укладываются, и плотина работает как водослив с широким порогом. Вопросами теории водосливов с широким порогом занимались М. М. Скиба 1, 2, Беланже, Б. А. Бахметев 7, В. В. Смыслов 3, Чугаев 5, Павловский , Рядова и др. Д.И. Вследствие того, что наименее изучена работа щитовой плотины при истечении через не полностью открытое водосливное отверстие, в диссертации рассматривается истечение через водослив с тонкой стенкой щитовых плотин, которое характерно при ее эксплуатации в меженный период. Водосливы с тонкой стенкой были предметом исследований многих русских и зарубежных ученых. Вопросами истечения через водосливы занимались с конца века и до настоящего времени многие ученые Полени, Вейсбах, Эльтейвейн, Эсканд 4, 5, Френсис, Беланже, Гершель, Хортон, Паркер, И. И. Агроскин 2, Б. Абдеррезак 1, Базен 2, Б. А. Бахметев 7, А. Р. Березинский , А. И. Богомолов, В. А. Болыиаков,, Е. А. Гижа, Г. К. Дерюгин,, Э. Дуй
И глубина на гребне водослива, И И И. В.Н. Евреинов , Д. В. Кашарин , П. Г. Киселев , Ю. М. Константинов , Кох, В. Кригер, М. М. Мордвинцев , Офицеров ,, Павловский , А. Д. Петраш, Ф. И. Пикалов 2, Ф. Л. Поповьян , Г. Проскура , Ребок 1,2, Н. П. Розанов , М. М. Скиба 1,2, П. М. Степанов 9, Чугаев 7,8, Д. В. Штеренлихт 8, Е. В.Шодер 3, В. Эйснер 6, 3 и др. Явление истечения из отверстий и водосливов обладает известной общностью, благодаря которой некоторые теоретические решения для отверстий удается использовать для решения задачи истечения через водослив. Первую попытку подсчитать расход воды через прямоугольный водослив с тонкой стенкой предпринял Полени в г. Истечение через водослив он отождествил с истечением через большое отверстие, у которого острая кромка. При этом снижение свободной поверхности им рассматривалось как сужение струи сверху. В основу своего расчета Полени положил допущение, что водосливное отверстие можно мысленно разложить на ряд бесконечно малых горизонтальных полосок, а расход через каждую такую полоску является независимым от расхода через смежные полоски. При этом полный расход легко может быть определн путм интегрирования. Это метод суммирования элементарных расходов широко используется в гидравлике и в настоящее время. Я геометрический напор перед водосливом. Дальнейшие исследования показали, что коэффициент расхода не является постоянной величиной. По предложению Эльтейвейна и Вейсбаха при выводе формулы водослива было решено ввести скорость подхода в величину напора Н0. Введя в результате в формулу расхода не геометрический, а полный напор аК
. У

где Уо скорость подхода воды перед водосливом. Ь . По этой формуле производится расчет прямоугольных водосливов без бокового сжатия и в настоящее время. После создания формулы 1. Особенно детально величина коэффициента расхода т прямоугольного водослива исследовалась Базеном 2. Как известно, при переливе струи через водослив с тонкой стенкой водяная струя, приобретая значительную скорость, оказывает сопротивление отклонению направления своего течения. При наличии сжатия снизу ее нижние струи оказываются несколько приподнятыми. И к высоте стенки водослива в верхнем бьефе Рц. Наблюдая истечение через прямоугольный водослив с тонкой стенкой, Базен обратил внимание на то, что переливающаяся струя принимает различные формы в зависимости от условий истечения. Эти изменения формы влияют на коэффициент расхода водослива. Базен впервые ввел классификацию форм переливающейся через водослив струи, которая используется и в настоящее время. Опытный водослив Базена имел вид вертикальной стенки, высотой
1,м, напор менялся от О, до 0,м. Н было совершенным. Истечение происходило без бокового сжатия. На основании своих исследований Базен в году предложил формулу, которая учитывает в коэффициенте водослива т влияние напора И, высоты стенки Р и скорости подхода оо. Р высота водосливной стенки, м.