способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений
Классы МПК: | E02B8/06 водобои; гасители энергии потока, например рассекатели вихря |
Автор(ы): | Давыдов В.Д. |
Патентообладатель(и): | Кубанский государственный аграрный университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-12-26 публикация патента:
30.09.1994 |
Использование: в гидротехнике для градуировки многопролетных водосливных плотин. Сущность изобретения: производят открытие щитов на различную величину и измерение расходов воды, сбрасываемых через сооружение при различных напорах в диапазоне работы сооружения. После этого составляют градуировочную характеристику сооружения в виде зависимости расходов воды через сооружение от напоров и величин открытий щита, которая выражена в виде эмпирического математического выражения. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ПОДПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИХ ГИДРОСООРУЖЕНИЙ, включающий измерение расходов воды, сбрасываемых через сооружение при различных открытиях щитов и напорах, и составление градуировочной характеристики сооружения в виде зависимости расходов воды через сооружение от этих параметров, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения работ в условиях градуировки многопролетных водосливных плотин, измерение сбрасываемого через сооружение расхода воды осуществляют в нескольких режимах сброса воды через сооружение в диапазоне его работы при произвольных открытиях щитов отверстий, а составление градуировочной характеристики сооружения производят путем определения эмпирической зависимости указанного расхода воды отlg
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-21t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-22t.gif)
где H - напор воды, м;
q - ускорение силы тяжести, м/сек2;
n - количество отверстий в сооружении;
hпpi = Kei
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/729.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/729.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/729.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/729.gif)
где Kеi - коэффициент несовершенного сжатия потока i-ого отверстия;
Kвсi - коэффициент вертикального сжатия потока i-ого отверстия;
Kбi - коэффициент состояния обтекаемых поверхностей i-ого отверстия;
hщi - величина открытия i-ого щита, м;
K
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-23t.gif)
где
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/937.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области гидротехники и предназначено для градуировки многопролетных водосливных плотин. Известен способ градуировки водосбросов ГЭС с помощью контрольного отверстия, включающий определение градуировочной зависимости расхода воды контрольного отверстия от уровня воды в русле и подбора величины открытия основного затвора испытуемого отверстия, при котором расход воды не изменится после закрытия контрольного отверстия [1]. Недостаток этого способа состоит в низких эксплуатационных возможностях, в высокой общей среднеквадратичной погрешности и значительной трудоемкости. Ближайшим техническим решением к заявляемому является способ градуировки подпорно-регулирующих сооружений, включающий замеры расходов воды в зависимости от величины напора воды и открытия щита [2]. Недостаток способа состоит в том, что он имеет низкие эксплуатационные возможности и большую трудоемкость. Традиционные способы градуировки предусматривают получение семейства кривых зависимости Q = f(H) при разных открытиях затвора. Для этого необходимо измерение расходов воды во всем диапазоне открытия затворов и величины напоров от минимальных до максимальных, что не всегда осуществимо по условиям эксплуатации и к тому же требуется, как правило, несколько лет эксплуатации для получения более или менее достоверных градуировочных характеристик. Например, подосливная многопролетная (пять пролетов шириной 10 м) каждая плотина Краснодарского гидроузла, эксплуатируемая с 1974 года до настоящего времени не имеет достоверной градуировочной характеристики. К тому же во время эксплуатации часто возникает необходимость закрытия того или иного водосливного отверстия (ремонт, аварийная ситуация и т. д.) или группы отверстий, а также разновеликое их открытие, а это не учитывается существующими градуировочными характеристиками. Техническим решением является снижение трудоемкости и увеличение эксплуатационных возможностей. Техническое решение достигается тем, что в предлагаемом способе градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, включающем измерение расходов воды, сбрасываемых через сооружение при различных открытиях щитов и напорах, и составление градуировочной характеристики сооружения в виде зависимости расходов воды через сооружение от этих параметров, измерение сбрасываемого через сооружение расхода воды осуществляют в нескольких режимах сброса воды через сооружение в диапазоне его работы при произвольных открытиях щитов отверстий, а составление градуировочной характеристики сооружения производят путем определения эмперической зависимости указанного расхода воды отlg
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-2t.gif)
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
n - количество отверстий в сооружении;
hпрi = Ксi Квсi Кбi K
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
Ксi - к-т несовершенного сжатия потока i-го отверстия;
Квсi - к-т вертикального сжатия потока I-го отверстия;
Кбi - к-т состояния обтекаемых поверхностей i-го отверстия;
hщi - величина открытия i-го щита. K
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-3t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-4t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/937.gif)
1. Предварительно определяют поправочные коэффициенты Квсi, Кбi, K
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020007/949.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-5t.gif)
mц.о. - величина коэффициента расхода центрального отверстия. Коэффициент К может быть определен эмпирически или из технической литературы. Коэффициент вертикального сжатия Kвсi определяется из технической литературы, например по данным профессора Н. Е. Шуковского. Величина Кбi следует определять по зависимостям:
а) в случае гладких поверхностей
KБi=1
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-6t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-7t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-8t.gif)
б) в случае шероховатой криволинейной поверхности по зависимости:
KБi=1
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-9t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-10t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-11t.gif)
В формулах (2) и (3) принято следующие обозначения: b - ширина водосливного отверстия;
Но - полный напор;
Х - длина пути развития пограничного слоя на обтекаемой поверхности;
К - величина элемента шероховатости;
Rс - число Рейнольдса;
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020036/948.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020036/948.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-12t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-13t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020036/948.gif)
n - показатель степени в степенном законе развития пограничного слоя на обтекаемой поверхности, определяемый из формулы:
n=
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-14t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/954.gif)
с - коэффициент Меди. Величина Кбi позволяет учитывать состояние обтекаемых поверхностей, в частности шероховатость и другие параметры (Давыдов В. Д. Исследование руслостеснительных сооружений на сплавных реках, работающих по схеме водослива с широким порогом. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Л., 1980 г. и другие работы автора). Коэффициент K
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
K
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-15t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-16t.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020009/969.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/937.gif)
Q=f(lg
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020006/931.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-17t.gif)
Предлагаемый способ позволяет:
1. Составить градуировочную зависимость при различных открытиях затворов или различных напорах (что либо из двух и не обязательно иметь их экстремальные значения). 2. Зависимость
Q= f(lg
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020006/931.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-18t.gif)
Q= f(lg
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020006/931.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-19t.gif)
Q=f(lg
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020006/931.gif)
![способ градуировки подпорно-регулирующих гидросооружений, патент № 2020203](/images/patents/453/2020203/2020203-20t.gif)
Класс E02B8/06 водобои; гасители энергии потока, например рассекатели вихря