Введение к работе
Актуальность : Реализация программы комплексного использования водных ;сурсов для освоения новых земель в Королевстве Непал и развитие энергетики (пряжена со строительством и эксплуатацией низконапорных и средненапорных щроузлов, включающих в свой состав водосбросные сооружения различной эопускной способности, работающих в основном по схеме истечения из-под ноского затвора на водосливе практического профиля. Важность научно-гхнического решения этих задач в первую очередь зависит от учета стока на адроузлах.
Королевство Непал весьма богато водными ресурсами. На его территорию ыпадает большое количество осадков (до 2600 мм в год), его речная сеть имеет ного непересыхающих рек, текущих с Гималайских гор. Все это способствует юрмированию здесь весьма благоприятных условий для строительства речных идроузлов. В общей сложности по территории Непала протекает более 6 тысяч ек. Наиболее крупными из них являются: Сун-коси, Гандаки, Карнали, /Іарсяндги, Махакали и т.д.
Главной проблемой реконструируемых и строящихся гидроузлов является окрушительные летние паводки, формирующиеся в период с июня по сентябрь а счет муссонов. Основой надежного учета воды в створе гидроузла является галичие точных эксплуатационных характеристик турбин и расходных :арактеристик всех водосбросных сооружений.
Многолетний опыт эксплуатации гидротехнических сооружений показывает, гго использование расходных характеристик, полученных только на основании расчетов по действующим техническим нормам, приводит к погрешности в шределешш расходов воды из-за невозможности предвидеть и учесть местные условия работы сооружения, такие как сбойность течения, отложение наносов, завномерность пропуска воды по фронту сооружения и т.д. Поэтому, несмотря на юстаточігую теоретическую разработку прішципиальньїх методов гидравлических расчетов сооружений, практическое использование этих методов для расчета характеристик конкретных эксплуатируемых сооружений затруднено. Сложности, связанные с моделированием разнообразных местных условий на пространственных моделях, сравнительно высокая стоимость таких исследований и ограниченные возможности по объему работ гидравлических лабораторий, делают нецелесообразным выполнение модельных исследований для каждого эксплуатируемого сооружения. В то же время, условия проведения натурных испытаний на эксплуатируемых сооружениях не всегда благоприятны из-за необходимости учитывать особенности режима работы гидроэлектростанций, которые входят в состав гидроузла.
Обеспечение условий надежного пропуска расходов через водосбросные сооружения тесно связано с определением коэффициента расхода, который должен учитывать помимо гидродинамических свойств оголовка, условия, связанные с боковым и вертикальным сжатием, влиянием бычков, пазов, забральных стенок и других конструктивішх особенностей водосливной плотины. Таким образом, все это свидетельствует о необходимости проведения дополнительных расчетно-теоретических и экспериментальных исследований
водосліта практического профиля для уточнения его пропускной способности в условиях эксплуатации.
При этом представлялось целесообразным охватить экспериментами и теоретическими разработками тот диапазон определяющих параметров, которые уже реализованы на построенных гидроузлах.
Цель и задачи исследований. Целью работы является создание методики позволяющей обоснованно использовать существующие и строящиес? водопропускные сооружения гидроузлов, работающих по схеме истечения из-пo^ плоского затвора, в качестве водомерных сооружений.
Достижение поставленной цели было связано с решением следующих задач:
1. Усовершенствование существующей методики расчета определенш
гидравлических характеристик потока и пропускной способности водослив;
практического профиля при истечении из-под плоского затвора, установленногс
на гребне плотины;
2. Установление основных закономерностей формирования кривы?
свободной поверхности, распределения давлений и скоростей по толщине поток;
водослива практического профиля криволинейного очертания при истечении из
под затвора; сопоставление экспериментальных исследований с результатамі
расчетов по предложенной математической модели;
-
Экспериментальное обоснование теоретических предпосылок подход. к расчету пропускной способности водослива практического профиля прі истечении из-под плоского затвора;
-
Разработка рекомендаций по обоснованию пропускной способності водопропускных сооружений при эксплуатации гидроузлов на основанш результатов расчетно-теоретических и экспериментальных исследований.
Научная новизна работы. Основными элементами научной новизнь являются:
1. Математическая модель движения потока через водослив при истеченш
из-под затвора с учетом реальных очертаний сливной поверхности в условия)
отсутствия подтопления;
2. Результаты численного решения задачи расчета пропускної
способности водослива практического профиля криволинейного очертания
работающего по схеме истечения из-под затвора с учетом изменения кривизнь
потока по толщине слоя.;
3. Реализация математической модели в программном комплексе да
ЭВМ;
4. Данные экспериментальной проверки применимости нового подхода і
расчетам сложных течений в пределах оголовка водослива практической
профиля и к оценке его пропускной способности в неподтопленном состоянии.
Достоверность полученных результатов. Экспериментальны исследования, результаты которых приведены в диссертации, выполнены пі современным методикам, с использованием протарированных приборов, среден измерений и обработки. Правомерность разработанных рекомендаций доказан
эстаточным объёмом расчетных данных, а также сопоставлением результатов юретических исследований с результатами, полученных на модели.
Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований предложенные методы расчета позволяют рассчитать пропускную способность эоружения в эксплуатационных условиях.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения иссертации докладывались на научно-технических конференциях Московского эсударственного университета природообустройства в 1999-2000 гг., на еждународной научно-практической конференции Санкт-Петербургского эсударствешюго технического университета (23-30 марта 2000г.), на Международном симпозиуме сельскохозяйственной академии во Вроцлаве (16-17 ая 2000г).
Объем работы. Диссертация состоит из введеїшя, шести глав, общих ыводов, списка использованной литературы, насчитывающего 271 аименования. Работа изложена на 267 страницах машинописного текста, ллюстрирована 88 рисунками, содержит 22 таблицы.