Оценка гидродинамического воздействия потока на элементы крепления нижнего бьефа мелиоративных сооружений с колодцем заглубленного типа

Представлены результаты комплексного изучения работы нижнего бьефа трехпролетных водопропускных сооружений мелиоративных систем с достаточно глубоким, но коротким водобойным колодцем при установке на нем дополнительных элементов, воздействующих на поток. Цель исследований – анализ гидравлических и гидродинамических параметров потока для обоснования оптимальных размеров гасителя и доработки его конструкции для получения наибольшего эффекта погашения избыточной энергии потока и улучшения работы нижнего бьефа при равномерном и неравномерном распределении удельных расходов, поступающих в колодец. Дана оценка гидродинамического воздействия потока на отдельных элементах гасителя при числах Фруда в сжатом сечении в пределах 20…120, числах Рейнольдса (5…10)10⁴ и удельных расходах в нижнем бьефе моделей от 0,017 до 0,042 м²/с. Представлены данные сопоставительного анализа уменьшения гидродинамических характеристик потока в зоне работы глубокого водобойного колодца и обычного прыжкового колодца. Полученная картина распределения осредненных и пульсационных составляющих давления на всем участке сопряжения позволила оценить нагрузку на элементы крепления дна колодца и отводящего канала, а также оценить их устойчивость. Рекомендовано водобойный глубокий колодец с прорезной стенкой на дне, уступ и рисберму на длину не менее трех глубин колодца выполнять из монолитного железобетона, а остальную часть укреплять сборными элементами. Разработанные рекомендации по оценке распределения осредненных и пульсационных составляющих давления на всем участке сопряжения, по выбору размеров и конструкции элементов участка крепления нижнего бьефа позволили значительно сократить габариты и уменьшить затраты на устройство участка сопряжения при обеспечении надежности каналов мелиоративных систем и безопасности их водопроводящих гидротехнических сооружений.

1. Черных О.Н., Ханов Н.В. Водные объекты в АПК и их эксплуатация // Картофель и овощи. - 2019. - № 11. - С. 6-10.

2. Черных О.Н., Бурлаченко А.В. Оценка кинематической структуры потока за колодцем заглубленного типа в нижнем бьефе водопропускных сооружений АПК // Природообустройство. - 2022. - № 1. - С. 34-40.

3. Волков В.И., Черных О.Н., Румянцев И.С. и др. Открытые береговые водосбросы. - М.: Изд-во ФГБОУ ВПО МГУП, 2012. - 243 с.

4. Вагабов Р.М. Влияние изменения геометрических параметров водобойного колодца на кинематическую структуру потока // Труды АЗНИИ водных проблем. Вып. ІХ. - Баку: АЗНИИ, 1980. - С. 152-158.

5. Черных О.Н. Исследование сопряжения бьефов по типу затопленной струи за водосбросной плотиной при наличии глубокого короткого водобойного колодца: методические указания по выполнению лабораторной работы. - М.: МГМИ, 1991. - 29 с.

6. Черных О.Н., Литвинов А.В. Исследование гидродинамических нагрузок на элементы нижнего бьефа при наличии глубокого водобойного колодца // Исследования гидротехнических сооружений: сборник научных трудов. - М.: МГМИ, 1982. - С. 42-47.

7. Chernykh O.N., Litvinov A.V. Distingnishing features of hydraulic conditions in a deep stilling // Abstracts ХХ Congress IAHR. - 1983. - V. VII. - Р. 97-101.

8. Черных О.Н. Исследование устойчивости элементов крепления нижнего бьефа трубчатых водопропускных сооружений: Автореф. дис.. канд. техн. наук. - М.: МГМИ, 1980. - 24 с.

9. Rotmund Hermann. Energienn-Wadlung durch Strahlumlenkung in einer Toskammer-Ber. Versuchast // Wasserbau Techn. Hochschule: Munchen, 1966. - № 6. -61 s.

10. Черных О.Н., Ханов Н.В. Методика совершенствования учебного процесса в лабораторном комплексе кафедры гидротехнических сооружений // Вестник учебно-методического объединения по образованию в области природообустройства и водопользования. - 2017. - № 10. - С. 44-52.

11. Розанов Н.П., Черных О.Н., Литвинов А.В. Оценка работы глубокого водобойного колодца // Труды МАДИ. Расчеты элементов гидравлических систем машин и механизмов. - М.: МАДИ, 1992. -С. 45-51.

12. Черных О.Н., Бурлаченко А.В. Экспериментальные и имитационные методы исследования режимов сопряжения потока в нижнем бьефе природоохранных водосбросных и сопрягающих сооружений АПК // Вестник учебно-методического объединения по образованию в области природообустройства и водопользования. - 2021. - № 21. -С. 72-80

13. Chernykh O.N., Komelkov L.V. Hydrodinamik loads and stability ofriver beg protection dowustream of hydraulic structures // Abstracts ХХ Congress IAHR. -1983. - V. VII.

14. Черных О.Н. Оценка условий сопряжения бьефов и мероприятий по обеспечению надежности работы водосбросов высоконапорного гидроузла // Природообустройство. - 2020. - № 2. - С. 56-65.

15. Altunin V.I. Hydraulik Resistance of Corrugated Metal Culvert Pipes with Elevated Abrasive Resistance / V.I. Altunin, O.N. Chernyh, A.V. Burlachenko // Power Technology and engineering. - 2016. - Vol. 50, iss. 4. - Р. 385-390.