Мотько Е.В., Бандурин М.А.
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОСБРОСНОГО СООРУЖЕНИЯ *
Аннотация:
экспериментальные исследования на действующих сооружениях в полевых условиях позволяет выявить фактическую картину условий формирования местных размывов. Это разрешит выяснить необходимость внесения поправок и улучшений в типовые проекты, разработанные проектными институтами. Работы на натурных объектах дает возможность определить характер распределения скоростей на рисберме в воронке размыва и за ее пределами, что позволит более плотно оценить факторы, способствующие развитию местных размывов
Ключевые слова:
канал, размыв, сопряжение, сооружения, русло, водобойная часть
УДК 626.845.437
Мотько Е.В.
студентка факультета гидромелиорации
Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина
(г. Краснодар, Россия)
Научный руководитель:
Бандурин М.А.
Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина
(г. Краснодар, Россия)
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОСБРОСНОГО СООРУЖЕНИЯ
Аннотация: экспериментальные исследования на действующих сооружениях в полевых условиях позволяет выявить фактическую картину условий формирования местных размывов. Это разрешит выяснить необходимость внесения поправок и улучшений в типовые проекты, разработанные проектными институтами. Работы на натурных объектах дает возможность определить характер распределения скоростей на рисберме в воронке размыва и за ее пределами, что позволит более плотно оценить факторы, способствующие развитию местных размывов.
Ключевые слова: канал, размыв, сопряжение, сооружения, русло, водобойная часть.
Экспериментальные исследования на действующих сооружениях в полевых условиях позволяет выявить фактическую картину условий формирования местных размывов. Это разрешит выяснить необходимость внесения поправок и улучшений в типовые проекты, разработанные проектными институтами. Работы на натурных объектах дает возможность определить характер распределения скоростей на рисберме в воронке размыва и за ее пределами, что позволит более плотно оценить факторы, способствующие развитию местных размывов. Полученные сведения дадут возможность разработать более совершенную зависимость по прогнозированию параметров воронки размыва за исследованными сооружениями [1].
Цель работы – получить рекомендации по улучшению качества работы водопропускных сооружений, увеличению срока их службы при эксплуатации, - уменьшению затрат на строительство сооружения, текущие и капитальные ремонты, а также расходы на его обслуживание.
С учетом запросов эксплуатационных водохозяйственных организаций намечены следующие задачи исследований:
Горько-Балковский сброс расположен на 112 км Терско-Кумского канала вблизи поселка Каратюба Левокумского района Ставропольского края и представляет собой быстроток прямоугольного поперечного сечения шириной 6 м. Общая длина водоската быстротока до водобойной части 314 м. На протяжении 237 м ширина лотка постоянна – 6 м. На следующем участке (длиной 77 м), эта ширина изменяется от 6 до 13 м. Длина водобойной части 22 м. Ширина ее в конце 29 м. В водобойной части устроен гаситель кинематической энергии типа зубчатый порог [2].
Отводящее русло канала за водобойной частью закреплено железобетонными плитами на длине более 200 м. За креплением наблюдается значительный размыв земляного русла. Русло за счет размыва увеличилось в ширину на 7…10 м [3]. Левый откос обрушился на расстоянии более 500 м. Поперечное сечение отводящего русла деформировано таким образом, что правая половина имеет глубину не более 2 м, в то время как у левого берега глубина воды резко возрастает до 3-4 м. На динамику поперечного сечения оказывает влияние поворот канала в плане с радиусом закругления около 650 м. В связи с этим происходит отложение наносов у правого берега и подмыв левого берега, который прогрессирует [4].
Криволинейное сопряжение оси быстротока Горько-Балковского сброса с осью отводящего канала оказывает существенное влияние на кинематику потока в нижнем бьефе сооружения. При подходе к водобойной части поток имеет явно выраженный бурный характер течения. Такое состояние потока явно сказывается на распределение скоростей в водобойной части сооружения. Всплески (высота волн) в отдельных случаях достигает 3-5 м, т. е. поток всплескивается за боковые стенки на тротуар и близлежащую территорию полосы отчуждения [5].
Описание кинематики потока по эпюрам скоростей. Створ №1, на первый, от левого берега, вертикали распределение по глубине потока осредненных в точках скоростей напоминает по очертанию параболу. Наибольшие скорости зафиксированы не у поверхности, а на глубине 0,2 м. Здесь скорость оказалась равной V=1,1 м/с. В следующей точке замера 0,6 h,она почти не изменилась и осталась равной V=1,08 м/с. И только с глубины 0,6 h резко пошла на убыль, снизившись у дна до величины 0,8 м/с. В поверхностных слоях потока на второй вертикали скорость равна 0,68 м/с. Затем на глубине 0,2 h она резко возросла до 0,76 м/с и сохранила свое значение в следующей точке замера, где она остается равной 0,93 м/с. По глубине третьей вертикали скорости распределяются иначе, чем в первых двух. Наибольшие, по величине, скорости наблюдаются у поверхности V пов.=0,87 м/с. Далее по глубине 0,8 h величины V=0,67 м/с. На небольшом отрезке глубины между 0,8 h и дном величина скорости снизилась более чем в 2 раза и стала равной 0,31 м/с. Характер изменения скоростей по четвертой вертикали по сравнению с предыдущей, не нарушился. Если не считать резкого уменьшения скорости с 0,82 м/с до 0,71 м/с с изменением глубины всего лишь на 0,2 h. Между глубинами 0,2 h и 0,8 h скорость меняется монотонно от 0,71 м/с до 0,60 м/с. И лишь между 0,8 м/с и дном канала скорость падает почти в 2 раза с V=0,60 м/с до V=0,35 м/с. На пятой вертикали происходит весьма плавное снижение значений скоростей от поверхности до дна. Что касается шестой вертикали, то распределение скоростей одинаково с таковым в первых двух вертикалях. В поверхностных слоях потока скорость равна 0,65 м/с. Затем на 0,2 h она возрастает до 0,73 м/с. Далее наступает постепенное снижение осредненной скорости [6].
Створ №2, на первой вертикали скорость у поверхности потока равна 0,99 м/с. Затем она быстро снижается по глубине потока. И уже в 0,8 h V=0,63 м/с, а у дна скорость почти в два раза меньше Vд=0,34 м/с. Несколько иное определение скоростей по глубине вертикали второй. Здесь происходит резкое уменьшение скоростей от поверхности до 0,6 h с 0,84 м/с до 0,63 м/с. Затем до 0,8 h теряется всего лишь 0,03 м/с скорости. И далее с 0,8 до дна скорость падает с V=0,6 до 0,10 м/с, т. е. ровно в шесть раз. По третьей вертикали скорости от поверхности до глубины 0,6 h не меняются и равны 0,78 м/с. На глубине 0,6 h - 0,8 h скорость убывает до 0,59 м/с, а у дна канала она оказывается равной 0,10 м/с, т. е. уменьшается в шесть раз. На четвертой вертикали скорость от поверхности ко дну канала снижается постепенно от 0,78 м/с у поверхности до 0,64 м/с на глубине 0,8h. И лишь на участке 0,8h – скорость падает до 0,39 м/с. Что касается пятой вертикали, то здесь так же, как и в первой и во второй скорость у поверхности меньше 0,65 м/с нежели на глубине 0,2 h и 0,73 м/с. Скорость постепенно убывает, по параболическому закону [7].
Створ №3. Первая вертикаль. У поверхности и на глубине 0,2 h скорость одинакова и равна 0,88 м/с. На глубине 0,6 h скорость становится V=0,68 м/с, так в точке 0,8 h, V=0,60 м/с. На участке глубин 0,8 h – дно скорость резко падает от 0,60 до 0,24 м/с, т. е. более чем в 2 раза. На второй вертикали распределение скоростей по глубине несколько иное. От поверхности до глубины 0,8 h скорость убывает постепенно от 0,91 м/с до 0,78 м/с. Потом происходит резкое падение скорости от 0,78 м/с до 0,40 м/с у дна. Что касается третьей вертикали, здесь на отрезке глубин от поверхности до 0,6 h скорость, не остается постоянной V=0,85-0,83 м/с. Затем скорости начинают постепенно убывать и у дна снижаются до 0,50 м/с. Четвертая вертикаль характеризуется резким падением скоростей у поверхности с 0,89 м/с до 0,78 м/с. Снижение скоростей происходит монотонно до глубины 0,8h и лишь на отрезке глубины 0,8 h- дно скорость резко падает с 0,60 м/с до 0,26 м/с. На пятой вертикали скорости от поверхности до глубины 0,8h изменяются по закону треугольника. Таким представляется распределение, по крайней мере, визуально. На глубине 0,2h скорость равна 0,78 м/с, а у дна 0,42 м/с.
Створ №4. Для оценки общей кинематической ситуации в этом створе надо сказать, что скорости снижаются в направлении от левого к правому берегу и изменяются от 0,98 м/с до 0,51 м/с. Охарактеризуем эпюру на каждой из 7 вертикалей. Первая вертикаль. Скорость у поверхности равна 0,93 м/с. На глубине 0,2 h она снизилась до 0,86 м/с и до глубины 0,6h ее значение не меняется. На участке глубины от 0,6 h до дна скорость убывает до 0,52 м/с. Вторая вертикаль. На отрезке глубины поверхность – 0,2 h, скорость постоянная и равна 0,98 м/с. Ее значение снижается до 0,75 м/с и до глубины 0,8 h скорость не меняется, и падает у дна. На третьей вертикали очертание эпюры скоростей подобно параболическому. Изменение скоростей, их снижение по глубине происходит медленно с 0,84 м/с до 0,71 м/с. Скорость изменяется с возрастанием глубины от поверхности до точки замера 0,8 h, 0,71 м/с. У дна ее значение резко падает до 0,34 м/с. Четвертая вертикаль. Здесь у поверхности потока и на глубине 0,2 h скорости почти одинаковы и достигают 0,86-0,84 м/с. Пятая вертикаль. Благодаря небольшой глубине воды скорости зафиксированы в четырех точках. Скорость по величине меняется от 0,86 м/с у поверхности потока до 0,57 м/с у дна канала. На шестой вертикали скорости замерены в трех точках, и они меняются от 0,52 м/с до 0,14 м/с у дна. На седьмой вертикали скорости из-за малости глубин измерены лишь в трех точках и значения колеблются от 0,51 м/с – 0,14 м/с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №7 (64) том 4
Ссылка для цитирования:
Мотько Е.В., Бандурин М.А. К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОСБРОСНОГО СООРУЖЕНИЯ // Вестник науки №7 (64) том 4. С. 279 - 285. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/9601 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+