PL232296B1 - Sposób rozpraszania energii strumienia wody poniżej budowli piętrzących - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozpraszania energii strumienia wody będącej w ruchu rwącym poniżej budowli piętrzących.

Spadająca woda z przęseł jazu lub wypływająca spod budowli posiadająca dużą energię może wywołać rozmycie koryta poniżej budowli, co skutkować może uszkodzeniem budowli. W celu redukcji ryzyka uszkodzenia budowli piętrzącej buduje się specjalne urządzenia służące do redukcji energii wody. Większość stosowanych rozwiązań do rozpraszania energii polega na wytworzeniu dodatkowych oporów ruchu. Do typowych rozwiązań zaliczamy między innymi szykany, zęby oraz niecki wypadowe. Przy przejściu wody z ruchu podkrytycznego w ruch nadkrytyczny powstaje tak zwany odskok hydrauliczny. W odskoku hydraulicznym dochodzi do gwałtownego zwiększenia głębokości strumienia powodującego liczne turbulencje i zawirowania ruchu.

W sposobie według wynalazku rozproszenie energii uzyskuje się poprzez wprowadzenie dodatkowego strumienia wody, przeciwnie skierowanego do napływającej wody będącej w ruchu podkrytycznym. Zderzenie ze sobą dwóch strumieni wody powoduje gwałtowne rozproszenie energii co skutkuje redukcją długości na którym obserwowany jest odskok hydrauliczny.

Sposób rozpraszania energii strumienia wody poniżej budowli piętrzącej, charakteryzuje się tym, że w trakcie budowy budowli piętrzącej umieszcza się w niej rurociągi łączące wodę górną z wodą dolną wykonane z materiału odpornego na ewentualne zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie. Każdy rurociąg u góry, w pobliżu wlotu znajdującego się w ścianie czołowej budowli, wyposaża się w pompę przepływową, zwiększającą prędkość przepływającej w rurociągach wody, co powoduje znaczne zwiększenie energii kinetycznej wody wypływającej z dysz hydraulicznych. U dołu łączy się z co najmniej jedną, umieszczoną w płycie poszurowej, dyszą hydrauliczną. Wylot dyszy hydraulicznej ustawia się pod kątem 45° ± 30° względem poziomu płyty poszurowej, dzięki czemu dochodzi do dyssypacji energii przy użyciu systemu dysz hydraulicznych kierujących strumień przeciwnie do napływającej wody. Wloty rurociągów znajdujące się w ścianie czołowej budowli piętrzącej zabezpiecza się kratami o oczkach o wymiarach od 25 mm x 25 mm do 100 mm x 100 mm. Wloty rurociągów, w zależności od liczby rurociągów, mogą być usytuowane w ścianie czołowej w jednym lub kilku rzędach. Liczba rurociągów, ich średnice i liczbę dysz podłączonych do jednego rurociągu dobiera się tak, aby rurociągi mogły przepuścić sumaryczną wartość przepływu równą 5%-35% SSQ. Dysze hydrauliczne umieszcza się w płycie poszurowej w rzędach w ilości od 3 do 15, przy czym stosuje się odległość między rzędami w przedziale od 0,5 do 2,0 m, zaś odległość w rzędach pomiędzy dyszami hydraulicznymi w przedziale od 0,3 m do 2,0 m. Liczba dysz w pojedynczym rzędzie może się różnić od ilości dysz w rzędach pozostałych.

Jako dysze hydrauliczne można stosować znane dysze płaskostrumieniowe, jak i pełno i pustostożkowe.

Sposób według wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku budowli piętrzącej, fig. 2 przedstawia widok ściany czołowej budowli, fig. 3 przedstawia widok z góry płyty poszurowej.

Budowlę piętrzącą wyposażoną w przelew o kształtach praktycznych o wzniesieniu korony przelewu 10 m ponad poziom płyty poszurowej 6 i szerokości 25 m wyposażono w trakcie budowy w 15 rurociągów 1, łączące wodę górną 2 z wodą dolną 3. Każdy rurociąg 1 u góry, w pobliżu wlotu usytuowanego w ścianie czołowej budowli wyposażono w pompę przepływową 4, umieszczoną przed rurociągiem 1. Wloty rurociągów 1 znajdujące się w ścianie czołowej 7 budowli piętrzącej zabezpieczono kratami 8 o oczkach o wymiarach od 50 mm x 50 mm. W płycie poszurowej 6 umieszczono 60 dysz hydraulicznych w 15 rzędach. 1. Każdy rurociąg 1 połączony jest z 4 dyszami hydraulicznymi 5. Odległość między rzędami wynosi 1,5 m, zaś odległość w rzędach pomiędzy dyszami hydraulicznymi 5 wynosi 2,0 m. Wyloty dysz hydraulicznych 5 ustawia się pod kątem 45° względem poziomu płyty poszurowej 6.

Budowla piętrząca usytuowana jest na rzece o średnim przepływie charakterystycznym SSQ = 15 m³/s, a układ rurociągów zaprojektowano na przepuszczenie 10% SSQ, czyli 1,5 m³/s. Założono, że w każdym rurociągu płynie tyle samo wody, co daje przepływ na 1 rurociąg równy 100 l/s. Ponadto przyjęto, że każda dysza również musi pracować z identyczną wydajnością jak pozostałe, czyli 25 l/s. W związku z tym, że na poszczególnych odcinkach pojedynczego rurociągu (odcinki między dyszami) panują różne warunki przepływu, żeby wymusić identyczną wydajność na każdej dyszy w jednym rurociągu należy dobrać parametry pracy pompy oraz średnice poszczególnych dysz - najmniejsza średnica będzie zastosowana w pierwszej dyszy. Średnice kolejnych dysz będą stopniowo zwiększały.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rozpraszania energii strumienia wody poniżej budowli piętrzącej, znamienny tym, że w trakcie budowy budowli piętrzącej umieszcza się w niej rurociągi (1) łączące wodę górną (2) z wodą dolną (3), przy czym każdy rurociąg (1) u góry wyposaża się w pompę przepływową (4), zaś u dołu łączy się z co najmniej jedną, umieszczoną w płycie poszurowej (6), dyszą hydrauliczną (5), której wylot ustawia się pod kątem 45° ± 30° względem poziomu płyty poszurowej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wloty rurociągów (1) znajdujące się w ścianie czołowej (7) budowli piętrzącej, zabezpiecza się kratami o oczkach o wymiarach od 25 mm x 25 mm do 100 mm x 100 mm.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że liczba rurociągów (1), ich średnice, i liczbę dysz hydraulicznych (5) podłączonych do jednego rurociągu (1) dobiera się tak, aby rurociągi (1) mogły przepuścić sumaryczną wartość przepływu równą 5%-35% SSQ.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dysze hydrauliczne (5) umieszcza się w płycie poszurowej (6) w rzędach w ilości od 3 do 15, przy czym stosuje się odległość między rzędami w przedziale od 0,5 do 2,0 m, zaś odległość w rzędach pomiędzy dyszami hydraulicznymi w przedziale od 0,3 m do 1,0 m.