Выбор типа и определение размеров поперечного сечения деривационного канала

Наиболее простым видом деривации (при спокойном рельефе) является канал. Для того чтобы свести к минимуму потери напора-канал проетируют с облицовкой, при этом снижаются затраты при эксплуатации канала и упрощается сама эксплуатация.

Производство работ полу механизировано.

Деформационные швы выполняются только между дном и откосом канала. Принимаем сечение канала — трапецеидальным, заложение откосов m=1,25(для суглинков).

Ширину по дну канала принимаем из условия производства работ b=4м. Расход деривационного канала Q_дер=Q_тэс=28 м³/с.

Так как деривационный канал является энергетическим каналом, то скорость в канале принимается равной экономически наивыгодной:

v_дк=1,6…2,3 м/с Принимаем v_дк=1,7 м/с, тогда площадь сечения деривационного канала равна:

F_дк===16,47м/с Глубину воды в деривационном канале определяем из уравнения:

F_дк=(b+m*h_дк)h_дк

16,47=4*h_дк +1,5* h_дк

Принимаем: глубина канала: h_дк=2,2 м; заложение откосом: m=1,5; ширина канала по дну: b=4,0 м.

Напорный бассейн

Приемные камеры

1. Количество приемных камер, которые обеспечивают плавный вход потока в трубопровод принимаем равным количеству ниток трубопровода:

z_кам = z_тр=2.

2. Ширина камер назначается конструктивно:

В_кам=(1,4…1,6)D_тр=(1,4…1,6)2,7=3,78…4,32.

В соответствии со стандартными значениями размеров затвора принимаем ширину камеры В_кам=4,0 м.

3. Глубина в приемной камере определяется по допустимой скорости подхода к решетке, при диапазоне изменения скоростей на решетке.

v_реш=(0,8…1,2)м/с (принимаем v_реш=0,8м/с), глубина перед решеткой будет равна:

h_реш=;

h_реш==4,4 м.

4. Глубина камеры будет равна:

h_кам= h_реш+d_зап=4,4+(0,3…0,6)=4,7…5,0 м Принимаем: h_кам=5,0 м.

d_зап — запас под уровнем воды, d_зап=(0,3…0,6)м.

• 5. Отметка порога приемной камеры будет равна:
  • vППК=vНПУh_кам
  • vППК=302,0−5,0=297,0 м.
• 6. Отметка верха напорного бассейна определяется величиной запаса над максимальным уровнем воды в ВБ. Максимальная отметка определяется высотой волны повышения в напорном бассейне при внезапном сбросе нагрузки по формуле:

о_о==0,55 м, где: — скорость распространения волны повышения в напорном бассейне при сбросе нагрузки:

.

где — скорость потока в камере,.

;

Отметка максимального уровня воды в напорном бассейне может быть определена переливающим слоем через водослив.

Ширину водослива целесообразно принять из условия, что уровень ВБ при холостом водосбросе определяется волной превышения. То есть:

h_вод= о_о— h_пор=0,55−0,1=0,45.

h_пор-превышение порога над vНПУ. h_пор=(0,1…0,15)м Принимаем h_пор=0,1 м.

7. Определяем ширину водослива.

b_вод== b_пор==46,8 м.

— коэффициент расхода в водосливе.

Из конструктивных соображений принимаем:

b_вод=35м.

8. При данной ширине водослива толщина переливного слоя будет равна:

==0,54 м Вывод: так как о_о=0,55>=0,54−0,1=0,44, то максимальный уровень определяется величиной о_о.

• vВБмакс=vНПУ+ о_о=302,0+0,55=302,55 м.
• vВНБ=vВБмакс+1=302,55+1,0=303,55 м.
• 9. Определение отметки порога приемной камеры

=(2…3)=(2…3)=(0,64…0,96)=0,8 м.

• 10. Минимальный уровень воды в напорном бассейне при наброске нагрузок будет равен:
  • vВБмин=vНПУ-о'=302,0−0,48=301,52 м.

Где: о'-высота волны понижения, которая определяется по зависимости:

о'===0,48,.

где: — скорость распространения волны понижения приемной камеры при сбросе нагрузки.

Где: -глубина воды в камере при набросе нагрузки, будет равна:

.

==0,35 м.

Заглубление трубопровода из условия компоновки:

=2,77>

Тогда засасывания воздуха не будет и отметка ППК определена верно.

11. Расчет воздухоподводящего устройства.

Воздухоподводящее устройство служит для пуска и выпуска воздуха из напорных водоводов при опорожнении и при наполнении, а так же снижения вакуума за затвором.

Наименьшая площадь поперечного сечения воздуховода определяется из следующих условий:

• 1. При закрытии затвора потоки не должны нарушаться нормальные условия работы самого затвора и не должны возникать опасные динамические нагрузки на затвор и трубопровод, не должны нарушаться нормальные условия самого трубопровода;
• 2. Не должно быть сильного шума при движении воздуха и выброса воды через воздуховод;
• 3. Обеспечение расчетного времени заполнения трубопровода водой.
• 1. Опорожнение трубопровода в нормальных условиях эксплуатации. ,
• 2. В случае аварийного закрытия затвора в напорном бассейне при отказе направляющего аппарата. Qмакс=Qтр принимаем равным значением расхода через одну нитку трубопровода. Допустимая скорость движения принимается равной:
• 3. Случай разрыва трубопровода.

Расчетный расход вычисляется по зависимости:

Qмакс= =111,3 м³/с Где — коэффициент расхода,;

— площадь трубопровода, .

==5,7 м²

В этом случае скорость движения воздуха в воздуховоде принимаем равной Принимаем Тогда площадь воздушной трубы будет равна:

Fвоз==1м²

По условию техники безопасности предупреждения попадания в воздуховод посторонних предметов принимаем запас равный 1 м Для исключения фонтанирования из воздуховода при заполнении трубопровода верхнее сечение должно располагаться выше возможного уровня воды в нем. Высота подъема уровня воды определяется по формуле:

Zмакс=(1+)*=(1+)*2,2=2,23 м, где — разность отметок от НПУ до нижней точки воздуховода,.

=vНПУ-vвозд.тр.мин=302,0−299,8=2,2 м;

— безразмерный коэффициент сопротивления и определяется по зависимости:

=1+()²+ом+отр=1+()²+0,5+0,1=65,6.

где — площадь сечения байпаса через которое заполняются трубопроводы,.

=.

бплощадь воздуховода; б=0,4 м²;

ом — коэффициент сопротивления на местные потери, ом=0,5;

отр — коэффициент сопротивления на трение по длине воздуховода, отр=0,1.

Принимаем верхнее превышение воздуховода над напорным бассейном равным 60 см.

Учитывая, что по длине трубопровода больше не будет промежуточных пазов, то воздушная труба будет использоваться как лаз.

Окончательно принимаем воздуховод прямоугольного типа сечения с размерами 1,0 м х 1,0 м.

• 12. Длина приемных камер определяется следующими условиями:
• 1. Размещение служебных мостиков:
• 2. Из условия размера пазовых конструкций

в_м=0,4 м в_зат=0,5 м.

3. Размеры сороудерживающей решетки при угле наклона б=700.

в=1,5 в=2,5.

4. Размеры служебного помещения 2,5×3,0 м Таким образом: Lкам=16м.