environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА10.26897/1997-6011-2025-4-81-88environment-822Research ArticleГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВОHYDRAULIC ENGINEERING CONSTRUCTIONГидродинамические исследования расширяющегося водобоя с гасителями энергии безэрозионной конструкции за трубчатым водосбросомHydrodynamic studies of an expanding apron with energy absorbers of an erosion-free structure behind a tubular spillwayhttps://orcid.org/0000-0003-2905-446XЧерныхО. Н.ChernykhO. N.

Ольга Николаевна Черных, канд. техн. наук, доцент

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

WoSResearcherID: S-2542-2018

ScopusAuthorID: 57213261727

AuthorID: 692667

Olga N. Chernykh, CSc (Eng), associate professor

49 Timiryazevskaya St., Moscow, 127434

WoS ResearcherID: S-2542-2018

ScopusAuthorID: 57213261727

AuthorID: 692667

chernih@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2617-9515БурлаченкоА. В.BurlachenkoA. V.

Алёна Владимировна Бурлаченко, канд. техн. наук, доцент

125319, г. Москва, Ленинградский пр-кт, 64

WoS ResearcherID: HPE-1499-2023

Scopus AuthorID: 57191856023

AuthorID: 1098780

Alena V. Burlachenko, CSc (Eng), associate professor

125319, Moscow, Leningradsky prospect, 64

WoSResearcherID: HPE-1499-2023

ScopusAuthorID: 57191856023

AuthorID: 1098780

chtara@mail.ruБурлаченкоЯ. Ю.BurlachenkoYa. Yu.

Ярослав Юрьевич Бурлаченко, соискатель

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Yaroslav Yu. Burlachenko, the applicant

49 Timiryazevskaya St., Moscow, 127434

yaroslav.burlachenko@sneak-mail.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева, Институт мелиорации, водного хозяйства и строительства имени А.Н. КостяковаРоссияRussian State Agrarian University – Timiryazev Moscow Agricultural Academy, A.N. Kostyakov Institute of Land Reclamation, Water Management and ConstructionRussian FederationMoсковский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)РоссияMoscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI)Russian Federation202514102025048188Copyright © Черных О.Н., Бурлаченко А.В., Бурлаченко Я.Ю., 20252025Черных О.Н., Бурлаченко А.В., Бурлаченко Я.Ю.Chernykh O.N., Burlachenko A.V., Burlachenko Y.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/822

Изложены результаты гидравлических и гидродинамических исследований расширяющегося водобойного участка нижнего бьефа с комплектом гасителей энергии, обеспечивающих необходимую энергогасящую способность, формирующих благоприятный режим течения за гидроузлом и позволяющих бороться со сбоем потока, несмотря на условия кавитации и значительные пульсационные нагрузки в начальной части водобоя 4-пролетного трубчатого водосброса. Оптимизация конструктивных элементов выходного оголовка позволит при реализации модернизированного аванпроекта после принятия решения о возобновлении строительства Нижне-Кафирниганского гидроузла обеспечить надежную работу его нижнего бьефа независимо от стадии кавитации и от изменения спектров и величины пульсации давления в отдельных точках и на локальных участках водобоя, стабилизировать движение потока в отводящем русле.

The article presents the results of hydraulic and hydrodynamic studies ofthe expanding stilling section of the lower pool with a set of energy absorbers that provide the necessary energy-absorbing capacity, form a favorable flow regime behind the hydraulic structure and allow to combat flow failure, despite the cavitation conditions and significant pulsation loads in the initial part of the stilling section of the four-span tubular spillway. Optimization of the design elements of the outlet head will allow, when implementing the modernized preliminary design after the decision is made to resume construction of the Nizhne-Kafirnigansky hydraulic structure, to ensure reliable operation of its lower pool regardless of either the cavitation stage or changes in the spectra and magnitude of pressure pulsation at individual points and local sections of the stilling section, and to stabilize the flow in the outlet channel.

4-пролетный водосброспротивокавитационная защитарасширяющийся водобойсбой потокапульсация давленияfour-span spillwayanti-cavitation protectionexpanding apronflow failurepressure pulsationРабота выполнена в рамках соглашения № 075-15-2025-543 от 16.06.2025This study was carried out under agreement No. 075-15-2025-543 dated 16.06.2025ReferencesРозанов Н.П. Устройства нижнего бьефа водосбросов: монография / Н.П.Розанов, Н.Т. Кавешников, В.И. Китов; Под ред. проф. Н.П. Розанова. М.: Колос, 1984. 269 с.Rozanov N.P. et al. Spillway tailrace devices: monograph / N.P. Rozanov, N.T. Kaveshnikov, V.I. Kitov; Ed. by prof. N.P. Rozanov. Moscow: Kolos, 1984. 269 p.Rozanov N.P., Rumiantsev J.S., Rozanovа N.N., Kaveshnikov N.T., Kitov E.I., Bukreiev V.P., Chernykh O.N., Chechonadskikh V.S. Rational Types and Designing of Tailwater arrangements in open spillways. Spillway Tunnels and Culvert-type spillways. International Comission on Large Dams, XIII Congress, New-Delhi, India, 1979.Rozanov N.P., Rumiantsev J.S., Rozanovа N.N., Kaveshnikov N.T., Kitov E.I., Bukreiev V.P., Chernykh O.N., Chechonadskikh V.S. Rational Types and Designing of Tailwater arrangements in open spillways. Spillway Tunnels and Culvert-type spillways. International Comission onLarge Dams, XIII Congress, New-Delhi, India, 1979.Obidov B., Vokhidov O., Shodiev B., Ashirov B., Saraeva M. (2020) Hydrodynamic loads on a water drain with cavitation quenchers. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 883. Pp. 012011. DOI:10.1088/1757-899x/883/1/012011Obidov B., Vokhidov O., Shodiev B., Ashirov B., Saraeva M. (2020) Hydrodynamic loads on a water drain with cavitation quenchers. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 883. P. 012011. DOI:10.1088/1757-899x/883/1/012011Rozanov N.P., Rozanovа N.N. Some probleme of modelling water ontlet structures with free-surface (Subject Da-c). XIX JAHR congress New-Delhi, India, 1981, Proceeding Subject – D(a), Paper № 10, Volume V.Rozanov N.P., Rozanovа N.N. Some probleme of modelling water ontlet structures with free-surface (Subject Da-c). XIX JAHR congress New-Delhi, India, 1981, Proceeding Subject – D(a), Paper № 10, Volume V.Розанова Н.Н. Кавитационные и гидравлические исследования безэрозионных гасителей энергии / Н.Н. Розанова, А.Р. Ариэль / Сборник научных трудов. Натурные и модельные исследования гидротехнических сооружений. М.: 1983. С. 75-81.Rozanova N.N., Ariel A.R. Cavitation and hydraulic studies of erosion-free energy absorbers / Collection of scientific papers. Natural and model studies of hydraulic structures, Moscow: 1983. P. 75-81.Burlachenko A.V., Burlachenko Y.Y., Brakeni A., Chernykh O.N. (2024). Ensure the stability of the water retention plates of hydraulic structure, Larhyss Journal, No. 58, pp. 73-87.Burlachenko A.V., Burlachenko Y.Y., Brakeni A., Chernykh O.N. (2024). Ensure the stability of the water retention plates of hydraulic structure, Larhyss Journal, No. 58, P. 73-87.Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений: Справочное пособие / Под ред. Д.Д. Лаппо. М.: Энергоатомиздат, 1988. 624 с.Hydraulic calculations of spillway hydraulic structures: Reference manual / Ed. D.D. Lappo. M.: Energoatomizdat, 1988. 624 p.Черных О.Н. Экспериментальные и аналитические исследования нагрузок на элементы крепления за водосбросами водных объектов АПК / О.Н. Черных, А.В. Бурлаченко, С.Ю. Бурлаченко // Природообустройство. 2023. № 4. C. 12-20. EDN: MQRYMWChernykh O.N., Burlachenko A.V., Burlachenko Ya.Yu. Experimental and analytical studies of loads on fastening elements behind spillways of water bodies of the agro-industrial complex / /Prirodoobustrojstvo. 2023. No. 4. P. 12-20. EDN: MQRYMWChernykh O.N., Komelkov L.V. Hydrodynamic loads and stability of the lower-pool apron of hydraulic structures // Hydrotechnical Construction. 1983. Vol. 17 (8). Pp. 410-416.Chernykh O.N., Komelkov L.V. Hydrodynamic loads and stability of the lower-pool apron of hydraulic structures // Hydrotechnical Construction. 1983. Vol. 17 (8). P. 410-416.Burlachenko A.V., Chernykh O.N., Brakeni A. Operation evaluation of water discharge end sections in the conditions of narrow downthrow // Larhyss Journal. 2023. № 56. Pp. 25-38.Burlachenko A.V., Chernykh O.N., Brakeni A. Operation evaluation of water discharge end sections in the conditions of narrow downthrow // Larhyss Journal. 2023. No. 56. P. 25-38.Водопропускные гидротехнические сооружения (водосбросные, водоспускные и водовыпускные). Правила проектирования. Свод правил. СП 290. 1325800, п. 4.11. 2016. URL: https://docs.cntd.ru/document/456074911.Culvert hydraulic structures (spillways, water outlets and water discharges). Design rules. Code of rules. SP 290. 1325800, p. 4.11. 2016. URL: https://docs.cntd.ru/document/456074911.Лятхер В.М. Турбулентность в гидросооружениях: монография. М.: Энергия. 1968. 408 с.Lyather V.M. Turbulence in hydraulic structures: monograph. Moscow: Energiya. 1968. 408 p.Черных О.Н. Обеспечение надежности крепления из плит за водопропускными сооружениями мелиоративных систем АПК // О.Н. Черных, А.В. Бурлаченко, С.Ю. Бурлаченко // Природообустройство. 2023. № 5. C. 41-46. https://doi.org/10.26897/1997-6011-2023-5-40-46Chernykh O.N., Burlachenko A.V., Burlachenko Ya.Yu. Ensuring the reliability of fastening from slabs behind culverts of melioration systems of the agro-industrial complex // Prirodoobustrojstvo / 2023. No. 5. P. 41-46. https://doi.org/10.26897/1997-6011-2023-5-40-46Алсадек Е.С. Крепления в нижнем бьефе шахтного водосброса гидроузла «16 Тишрин» // Природообустройство. 2024. № 3. С. 63-70. https://doi.org/10.26897/1997-6011-2024-3-63-70Alsadek E.S. Fastenings in the lower pool of the mine spillway of the “16 Tishrin” hydroelectric complex // Prirodoobustrojstvo / 2024. No. 3. P. 63-70 https://doi.org/10.26897/1997-6011-2024-3-63-70Dilshod Bazarov, Nikolai Vatin, Obidov Bakhtiyor, Vokhidov Oybek, Ashraf Rakhimov and Makhfuz Akhmadi. Hydrodynamic effects ofthe flow on the slab ofthe stand in the presence of cavitation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IPICSE2020. 1030 (2021) 012116 doi:10.1088/1757-99X/1030/1/012116.Dilshod Bazarov, Nikolai Vatin, Obidov Bakhtiyor, Vokhidov Oybek, Ashraf Rakhimov and Makhfuz Akhmadi. Hydrodynamic effects ofthe flow on the slab ofthe stand in the presence of cavitation. IOP ConferenceSeries: Materials Science and Engineering. IPICSE2020. 1030 (2021) 012116 doi:10.1088/1757-99X/1030/1/012116.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.