Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Flip bucket )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Желоб водосброса плотины Ллин Брианн в Уэльсе

Водосливной представляет собой структуру , используемую для обеспечения контролируемого высвобождения воды из плотины или дамбы вниз по течению, как правило , в русле самой реки ют в гидроизолированные. В Соединенном Королевстве они могут быть известны как каналы переполнения . Водосбросы гарантируют, что вода не повредит части конструкции, не предназначенные для транспортировки воды.

Водосливы могут иметь шлюзы и предохранительные пробки для регулирования потока воды и уровня резервуара. Такие особенности позволяют водосбросу регулировать поток ниже по потоку - путем контролируемого выпуска воды до того, как резервуар будет заполнен, операторы могут предотвратить неприемлемо большой сброс позже.

Другие варианты использования термина «водосброс» включают обходы дамб и выходы каналов, используемых во время паводка, и водосбросные каналы, прорезанные через естественные плотины, такие как морены .

Вода обычно течет через водосброс только во время паводков, когда водохранилище достигло своей емкости и вода продолжает поступать быстрее, чем может быть выпущена. Напротив, водозаборная башня представляет собой конструкцию, используемую для регулярного контроля сброса воды для таких целей, как водоснабжение и выработка гидроэлектроэнергии .

Типы [ править ]

Водосброс расположен в верхней части водохранилища . Плотины также могут иметь донные выпускные отверстия с клапанами или затворами, которые могут использоваться для сброса паводкового потока, а некоторые плотины не имеют сливных водосбросов и полностью полагаются на донные выпускные отверстия.

Поперечный разрез типового водосброса с затворами Тейнтер

Два основных типа водосбросов: контролируемые и неконтролируемые.

Контролируемый водосброс имеет механические конструкции или заслонки для регулирования скорости потока. Такая конструкция позволяет использовать почти всю высоту плотины для хранения воды круглый год, а паводковые воды можно выпускать по мере необходимости, открывая один или несколько затворов.

Напротив, неконтролируемый водосброс не имеет затворов; когда вода поднимается над выступом или гребнем водосброса, она начинает выходить из резервуара. Скорость сброса контролируется только глубиной воды над водосливом водохранилища. Часть объема хранения в резервуаре над гребнем водосброса может использоваться только для временного хранения паводковых вод; его нельзя использовать в качестве хранилища воды, потому что он находится выше, чем может удержать плотина.

В промежуточном типе нормальное регулирование уровня резервуара контролируется механическими заслонками. В этом случае плотина не предназначена для работы с водой, текущей через ее вершину, либо из-за материалов, использованных для ее строительства, либо из-за условий непосредственно ниже по течению. Если приток в резервуар превышает пропускную способность затвора, искусственный канал, называемый вспомогательным или аварийным водосбросом, будет транспортировать воду. Часто это намеренно блокируется предохранителем.. Если имеется, то предохранительная пробка предназначена для вымывания в случае большого наводнения, превышающего пропускную способность затворов водосброса. Хотя строительным бригадам может потребоваться много месяцев для восстановления пробки предохранителя и канала после такой операции, общий ущерб и затраты на ремонт меньше, чем если бы основные водоудерживающие конструкции были перекрыты. Концепция предохранительной пробки используется там, где строительство водосброса требуемой пропускной способности было бы дорогостоящим.

Водосброс открытого канала [ править ]

Основная статья: Открытый водосброс

Желоб [ править ]

Желоб - это обычная и базовая конструкция, по которой избыток воды из-за плотины спускается по плавному спуску в реку внизу. Обычно они разрабатываются в соответствии с изгибом . Чаще всего они облицованы бетоном снизу и по бокам для защиты плотины и рельефа. У них может быть устройство управления, а некоторые из них будут тоньше и многослойны, если места и финансирования ограничены. Кроме того, они не всегда предназначены для рассеивания энергии, как ступенчатые водосбросы. Водосбросы желобов могут быть заделаны перегородкой из бетонных блоков, но обычно имеют «откидную кромку» и / или водосливной резервуар, который создает гидравлический прыжок , защищая основание плотины от эрозии. [1]

Ступенчатый водосброс [ править ]

Основная статья: Ступенчатый водосброс
Ступенчатый желоб перегородил водосброс водохранилища Йоман Хей в Пик-Дистрикт в Англии .

Ступенчатые каналы и водосбросы используются более 3000 лет. [2] Несмотря на то, что в середине двадцатого века их вытеснили более современные инженерные технологии, такие как гидравлические прыжки, примерно с 1985 года [3] интерес к ступенчатым водосбросам и желобам возобновился, отчасти из-за использования новых строительных материалов (например, роликовых водосбросов и желобов). уплотненный бетон , габионы ) и методы проектирования (например, защита от перекрытия насыпи). [4] [5] Ступеньки приводят к значительному рассеиванию энергии вдоль желоба [6] и уменьшают размер необходимого бассейна рассеивания энергии ниже по потоку. [7] [8]

Исследования по этой теме все еще активны, с новыми разработками систем защиты от переполнения насыпных плотин [8], сходящимися водосбросами [9] и конструкцией небольших водосливов. [10]

Раковина водосброса [ редактировать ]

Водосброс на плотине Hungry Horse Dam в эксплуатации.

Водослив с раструбом [11] выполнен в виде перевернутого колокола , куда вода может проникать по всему периметру. Эти неконтролируемые водосливы также называются утренними водосбросами [12] (в честь цветка ) или прославленными водосливами [12] . В местах, где поверхность водохранилища может замерзнуть, водосброс этого типа обычно оборудуют ледокольными устройствами для предотвращения скрепления водосброса льдом.

В некоторых случаях водосбросы с раструбом контролируются воротами. Водосброс на плотине Hungry Horse Dam (на фото ) в Монтане, США, самом высоком сооружении ипомеи в мире [13] , контролируется кольцевыми воротами размером 64 на 12 футов (19,5 на 3,7 м). Один из самых известных водосбросов - водосброс в водохранилище Кован-дус-Кончос в Португалии, построенный в виде естественного образования; видео об этом стало вирусным в Интернете в начале 2016 года. Самый большой водослив с раструбом находится на плотине Гихи в Новом Южном Уэльсе, Австралия, его диаметр составляет 105 футов (32 м) на поверхности озера. [14] [15] [16]

Сифонный водосброс [ править ]

А сифон использует разницу в высоте между потреблением и выходом для создания перепада давления , необходимого для удаления избытка воды. Однако для работы сифонов требуется заливка или удаление воздуха в изгибе, и большинство водосбросов сифонов имеют систему, которая использует воду для удаления воздуха и автоматической заливки сифона. Одной из таких конструкций является спиральный сифон, который использует воду, нагнетаемую в спиральный вихрь спиралями или ребрами на воронке, которые вытягивают воздух из системы. Заливка происходит автоматически, когда уровень воды поднимается выше входных отверстий, используемых для запуска процесса заправки. [17]

Другие типы [ править ]

Другие типы водосбросов включают гребешок, который перекрывает плотину, боковой канал, который огибает рельеф плотины, и лабиринт, в котором используется зигзагообразная конструкция для увеличения длины порога для более тонкой конструкции и увеличения сброса. . Также водозаборник, напоминающий водозабор гидроэлектростанции, перекачивает воду из-за плотины прямо через туннели в реку вниз по течению. [18]

Соображения по дизайну [ править ]

Одним из параметров конструкции водосброса является наибольшее наводнение, на которое он рассчитан. Конструкции должны безопасно выдерживать соответствующее проектное затопление водосброса (SDF), иногда называемое проектным затоплением притока (IDF). Величина SDF может быть установлена ​​руководящими указаниями по безопасности плотины, исходя из размера сооружения и потенциальных потерь жизни людей или имущества ниже по течению. Масштабы наводнения иногда выражаются как период повторяемости . 100-летний интервал повторения является потоп величина , как ожидается, будет превышен на среднем один раз в 100 лет. Этот параметр также может быть выражен как частота превышенияс 1% вероятностью превышения в любой год. Ожидаемый объем воды во время проектного паводка определяется гидрологическими расчетами верхнего водосбора. Период повторяемости устанавливается руководящими принципами безопасности плотины в зависимости от размера сооружения и потенциальной гибели людей или имущества ниже по течению.

США Инженерный корпус армии основывает свои требования вероятного максимального паводка (ИМП) [19] и максимального осаждения вероятного (PMP). PMP - это самые большие осадки, которые, как считается, физически возможны в верхнем водоразделе. [20] Плотинам с меньшей опасностью может быть разрешено иметь IDF меньше, чем PMF.

Рассеяние энергии [ править ]

Успокоительный бассейн типа III Бюро мелиорации США.

Когда вода проходит по водосбросу и спускается по желобу, потенциальная энергия преобразуется в увеличивающуюся кинетическую энергию . Неспособность рассеять энергию воды может привести к размыву и эрозии основания плотины. Это может вызвать повреждение водосброса и подорвать устойчивость плотины. [21] Чтобы представить эту энергию в перспективе, водосбросы на плотине Тарбела могут при полной мощности производить 40 000 МВт; примерно в 10 раз превышает мощность его силовой установки. [22]

Энергию можно рассеять, воздействуя на одну или несколько частей конструкции водосброса. [23]

Шаги

Сначала на самой поверхности водосброса серией ступенек по водосбросу (см. Ступенчатый водосброс ). [5]

Перевернуть ведро

Во-вторых, у основания водосброса откидной ковш может создать гидравлический прыжок и отклонить воду вверх.

Прыжки с трамплина

Лыжный трамплин также может направлять воду горизонтально и, в конечном итоге, спускаться в небольшой бассейн, или два лыжных трамплина могут направлять свои выбросы воды, чтобы они сталкивались друг с другом. [22] [24]

Успокаивающий бассейн

В-третьих, успокоительный бассейн на конце водосброса служит для дальнейшего рассеивания энергии и предотвращения эрозии. Обычно они заполняются водой на относительно небольшой глубине, а иногда и облицованы бетоном. В их конструкцию может быть включен ряд компонентов, снижающих скорость, включая блоки желобов, перегородки, стенки крыльев, поверхностные закипания или концевые пороги. [25]

Безопасность [ править ]

Затворы водосброса могут сработать внезапно без предупреждения под дистанционным управлением. Злоумышленники в водосбросе рискуют утонуть. Водосбросы обычно огорожены и оборудованы запираемыми воротами для предотвращения случайного проникновения внутрь сооружения. Могут быть установлены предупреждающие знаки, сирены и другие меры для предупреждения пользователей, находящихся ниже по течению, о внезапном сбросе воды. Рабочие протоколы могут потребовать «взлома» ворот, чтобы выпустить небольшое количество воды для предупреждения людей ниже по течению.

Внезапное закрытие водосброса может привести к выбросу рыбы на берег, чего обычно избегают.

Галерея [ править ]

  • Озеро Берриесса перетекает в водосброс на плотине Монтичелло .

  • Лабиринт водосброса и рыбная лестница (слева) плотины Хоуп-Миллс в Северной Каролине

  • Водосброс с перекидным ведром на Бурдекинской плотине

  • Вода поступает в водосброс в боковом канале дамбы Гувера в Аризоне (слева) во время наводнения 1983 года.

  • Вход в водосброс в лабиринт (внизу) на плотине Уте в Нью-Мексико

  • Водосброс типа ogee на Кристальной плотине в Колорадо

  • Аварийный водосброс с предохранительной пробкой (внизу) и вспомогательный водосброс (вверху) на плотине Нью-Уодделл

  • Полукруглый водосброс плотины Охзути (префектура Сига , Япония)

  • Глядя в водосброс на Ллин Селин

  • Низковысотный водосброс плотины Бонневиль со шлюзовыми воротами

  • Водозаборник на плотине Хорс-Меса в Аризоне, около 1940 г.

  • Водосброс на плотине Монтичелло на озере Берриесса в эксплуатации. 19 февраля 2017 г.

  • Geehi плотины водосброса никогда не видел воду в марте 2019 года

См. Также [ править ]

  • Система безопасности плотины
  • Резервуар
  • Ступенчатый водосброс
  • Лестница для рыбы
  • Рыбалка на хвосте
  • Водохранилище Тоддбрук
  • Кризис плотины Оровилл

Ссылки [ править ]

  1. ^ Генри Х., Томас. «Водосбросы желобов. Проектирование крупных плотин» . Проверено 5 июля 2010 .
  2. ^ Х. Шансон (2001–2002). «Историческое развитие ступенчатых каскадов для рассеивания гидравлической энергии». Труды Общества Ньюкоменов . 71 (2): 295–318.
  3. ^ Х. Шансон (2000). «Гидравлика ступенчатых водосбросов: текущее состояние» (PDF) . Журнал гидротехники . 126 (9): 636–637. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9429 (2000) 126: 9 (636) . ISSN 0733-9429 .  
  4. ^ Х. Шансон (1995). Гидравлическое проектирование ступенчатых каскадов, каналов, водосливов и водосбросов . Пергамон. ISBN 978-0-08-041918-3.
  5. ^ а б Х. Шансон (2002). Гидравлика ступенчатых желобов и водосбросов . Балкема. ISBN 978-90-5809-352-3.
  6. ^ Раджаратнама, Н. (1990). «Сбор воды в ступенчатых водосбросах». Журнал гидротехники . 116 (4): 587–591. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9429 (1990) 116: 4 (587) .
  7. ^ Х. Шансон (2001). Гидравлическое проектирование ступенчатых водосбросов и диссипаторов энергии ниже по течению . Строительство плотин, Vol. 11, No. 4, pp. 205-242.
  8. ^ а б К.А. Гонсалес и Х. Шансон (2007). Гидравлическое проектирование ступенчатых водосбросов и диссипаторов энергии ниже по течению для плотин насыпей . Строительство плотин, Vol. 17, No. 4, pp. 223-244.
  9. ↑ SL Hunt, SR Abt & DM Temple (2008). Гидравлическое проектирование ступенчатых водосбросов и диссипаторов энергии ниже по течению для плотин насыпей . Воздействие сходящихся стенок желобов для бетонных ступенчатых водосбросов из роликового уплотнения.
  10. ^ И. Мейрелеш; Дж. Кабрита; Дж. Матос (2006). Свойства негерметичного нефтесборного потока на ступенчатых желобах над небольшими насыпными дамбами в гидротехнических сооружениях: проблема для инженеров и исследователей, Труды Международного семинара молодых исследователей и инженеров по гидротехническим сооружениям . Сент-Люсия, Квинсленд: Университет Квинсленда, Отдел гражданского строительства. п. 205. ISBN 978-1-86499-868-9.
  11. ^ Ратнаяка, Дон Д .; Брандт, Малькольм Дж .; Джонсон, К. Майкл (2009). Водоснабжение Творта (6-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. п. 177. ISBN. 978-0-7506-6843-9.
  12. ^ a b «Озеро Берриесса, Бюро мелиорации, Средне-Тихоокеанский регион» . Департамент внутренних дел. 2017-12-15 . Проверено 8 марта 2019 .
  13. ^ "Hungry Horse Dam" . Бюро мелиорации США . Проверено 1 ноября 2010 года .
  14. ^ "Плотины" . Архивировано из оригинала на 2013-05-03 . Проверено 4 октября 2016 .
  15. ^ Стене, Эрик А. "История проекта Hungry Horse" (PDF) . Бюро мелиорации США . Проверено 1 ноября 2010 года .
  16. ^ Стори, Брит Аллан (2008). Бюро мелиорации: очерки истории из столетнего симпозиума, Том 1 . Типография правительства США . п. 36. ISBN 978-0-16-081822-6. Проверено 1 ноября 2010 года .
  17. Перейти ↑ Rao, Govinda NS (2008). "Конструкция спирального сифона" (PDF) . Журнал Индийского института науки . 88 (3): 915–930.
  18. ^ «Гидравлическое проектирование, типы водосбросов» (PDF) . Роуэнский университет . Проверено 5 июля 2010 .
  19. ^ «ПРИТОК ПРОЕКТНЫХ НАВОДНЕНИЙ ДЛЯ ПЛОТИН И ВОДОХРАНИТЕЛЕЙ» (PDF) . USACE . Дата обращения 5 апреля 2019 .
  20. ^ "Руководство по оценке вероятного максимума осадков (PMP)" (PDF) . ВМО. п. 26 . Дата обращения 5 апреля 2019 .
  21. ^ Punmia (1992). Орошение и гидроэнергетика . Брандмауэр Media. С. 500–501. ISBN 978-81-7008-084-8.
  22. ^ a b Новак П. (2008). Гидротехнические сооружения (4-е изд., Отв. Ред.). Лондон [ua]: Тейлор и Фрэнсис. С. 244–260. ISBN 978-0-415-38625-8.
  23. ^ Шансон, Х. (2015). Рассеяние энергии в гидротехнических сооружениях . Монография IAHR, CRC Press, Taylor & Francis Group, Лейден, Нидерланды, 168 страниц. ISBN 978-1-138-02755-8.
  24. ^ Шансон, Хуберт (2002). Гидравлика ступенчатых желобов и водосбросов . Экстон, Пенсильвания: издательство AA Balkema. п. 1. ISBN 978-90-5809-352-3.
  25. ^ Хагер, Вилли Х. (1992). Диссипаторы энергии и гидравлический прыжок . Дордрехт, ua: Kluwer. С. 213–218. ISBN 978-0-7923-1508-7.

Внешние ссылки [ править ]

  • Крис, рыба. «Дыра Славы» . Архивировано из оригинала 2011-05-18.- информация, изображения и строительная информация о дыре славы на озере Берриесса .