Содержание к диссертации
Введение
I. СОСТОЯНИЕ ОБЪЕКТА К МОМЕНТУ ИССЛЕДОВАНИЯ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Характеристика Мало-Кабардинского гидроузла к моменту исследования 7
1.2. Задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ РЕЖИМА РАБОТЫ
ВЕРХНЕГО БЬЕФА ГЕЩРОУЗЛА .
2.1. Анализ существующих методов борьбы с поступлением наносов в водозаборные сооружения . 20
2.2. Состояние верхнего бьефа Мало-Кабардинского гидроузла. Рекомендации по его промыву . 25
2.3. Выводы 33
3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДИКИ И ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА
3.1. Выбор методики и приборов для измерения скорости потока 34
3.2. Выбор методики и приборов для измерения концентрации взвешенных наносов ..39
3.3. Выводы 54
4« ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ОТСТОЙНИКА, РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ
И УЛУЧШЕНИЮ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
4.1. Методика исследований 5?
4.2. Исследования существующего режима эксплуатации отстойника . 60
4.3. Результаты исследования возможных режимов эксплуатации отстойника 74
4.4. Выводы 98
5. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА. РАЗРАБОТКА
МЕРОПРИЯТИЙ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ЕГО ЗАСИЛЕНИЯ
5.1. Мало-Кабардинский магистральный канал, особенности эксплуатации и технические мероприятия по улучшению его работы 99
5.2. Анализ существующих эмпирических зависимостей для расчета транспортирующей способности взвесенесущих потоков. Выбор расчетных зависимостей и их проверка Г06
5.3. Исследование возможности использования существзтощих теорий взвешивания наносов для расчета транспортирующей способности потока ИІ
5.4. Повышение плодородия орошаемых земель при использовании взвешенных наносов 127
5.5. Мероприятия по совершенствованию учета расхода воды при эксплуатации автоматизированных оросительных систем 132
5.6. Выводы 141
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭШ1ШУАТАЦИ0ННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНЫХ И ОТСТОЙНЫХ
СООРУЖЕНИЙ ММО-КАБАРДИНСКОГО ГИДРОУЗЛА
6.1. Экономическая эффективность эксплуатационных мероприятий 143
6.2. Рекомендации по эксплуатации водозаборных и отстойных сооружений Мало-Кабардинского гидроузла 144
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
8. ЛИТЕРАТУРА 150
9. ПРИЛОЖЕНИЯ 160
- Характеристика Мало-Кабардинского гидроузла к моменту исследования
- Анализ существующих методов борьбы с поступлением наносов в водозаборные сооружения
- Выбор методики и приборов для измерения скорости потока
- Методика исследований
- Мало-Кабардинский магистральный канал, особенности эксплуатации и технические мероприятия по улучшению его работы
Характеристика Мало-Кабардинского гидроузла к моменту исследования
Головное сооружение Мало-Кабардинской оросительной системы расположено на реке Терек у ст.Котляревской и находится в эксплуатации с 1929 года.
Сооружение состоит из бетонной водосливной плотины, левобережной оградительной дамбы и расположенных на првом берегу реки приемных устройств магистрального канала Водосливная плотина имеет длину 289 м и создает подпор 2,59 м. С правой стороны плотины расположено промывное отверстие пролетом Юме сегментным затвором (рис.1.1). Рядом с промывником под углом 135 расположен водозабор в отстойник, его входная часть имеет два отверстия по
Юме плоскими затворами. Порог промывника расположен ниже греб i ня плотины на 2,66 м. Порог водозабора приподнят над порогом промывника на 1,53 м, напор на пороге водозабора составляет 1,13 м. За водозаборным отверстием расположен криволинейный отстойник длиной НО м и шириной 22 м с вертикальными боковыми стенками из бетона и уклоном дна 0,00125. Криволинейная часть отстойника выполнена с радиусом закругления 40 м. Дно отстойника было укреплено бетоном, который к моменту исследования частично разрушился. В конце отстойника устроены два промывных отверстия по Юме плоскими затворами. В правой стенке отстойника размещен водоприемник в оросительный канал Водоприемник выполнен в виде водослива из 16 отверстий, каждое шириной по 2,5 м. Подача воды в канал регулируется опускным плоским затвором, расположенным в каждом отверстии по стенке отстойника. Все 16 затворов приводятся в действие одновременно одним подъемником, установленным в середине пролета водоприемника.
class2 ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ РЕЖИМА РАБОТЫ
ВЕРХНЕГО БЬЕФА ГЕЩРОУЗЛА . class2
Анализ существующих методов борьбы с поступлением наносов в водозаборные сооружения
Горные реки перспективные для отбора воды на орошение в ряде районов страны имеют общие гидрологические особенности:
- обильное количество взвешенных и донных наносов с резкими сезонными колебаниями;
- резкие колебания суточных, сезонных и многолетних расходов воды;
- значительные уклоны в верхней части русел рек;
- постоянная деформация русел наличие блуждающих потоков по пойме.
Строительство водозаборных гидроузлов и водохранилищ для целей ирригации и гидроэнергетики вызывает коренное изменение бытового режима реки и,как правило, приводит к заилению водохранилищ и подпертых бьефов, а также переформированию русла реки в районе сооружения Практика эксплуатации подпертых бьефов на горных реках показывает, что процесс заиления и переформирования неизбежен, только в одних случаях он протекает быстрее, а в других медленнее.
Значительные трудности в работе вызывало заиление и переформирование верхнего бьефа головного гидроузла канала Баксан-Малка на реке Баксан /32/, Майкопской и Белореченской ГЭС на р.Белой, Орджоникидзевской и Эаминской ГЭС на р.Терек, Гизель-донской на р.Гизельдон, Краснополянской на р.Мзымта, Алханчурт-ского и Каргалинского гидроузлов на р.Терек, Невиномысского и Федоровского гидроузлов на р.Кубань и многих других. В зарубежной практике ирригации и энергетики также имеют место многочисленные примеры заиления водохранилищ и подпертых бьефов: на р.Коси в Индии /96/, р.р.Френчлен, Колорадо в США /97, 98/, на горных реках Японии /99/, р.йскар Болгарии /100/, на р.р.Армериа, Насас в Мексике /101/, на р.Дюранс во Франции /102/ и другие.
На большинстве действующих в настоящее время водозаборов борьба с захватом наносов осуществляется либо с помощью специальных конструкций, либо путем устройства отстойника в голове канала. Советская гидротехническая наука проводит расширенную программу научно-исследовательских работ по проблеме заиления подпертых бьефов и водохранилищ и разработку рациональных приемов их эксплуатации. Результатом научно-исследовательских работ явилось рождение новых отечественных водозаборов: грузинского (Н.Ф. Данелия), кавказского (Е.А.Замарин, Р.Ж.Жулаев),ферганского (В.В.Пославский), с автоматической очисткой от наносов (К.Г.Липатов) и другие. Широко проводятся теоретические и натурные исследования руслофорлирующих процессов (М.В.Потапов,Е.А.Замарин, В.А.Шаумян, С.Т.Алтунин, Г.В.Лопатин, В.С.Лашпенков, Ц.Е.Мирц-хулава, Г.И,Шамов, Я,Н,Флексер,А,Г.Хачатрян и другие).
class3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДИКИ И ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА class3
Выбор методики и приборов для измерения скорости потока
В связи с тем, что при исследовании режимов работы основных сооружений гидроузла, измерение скоростей потока является одним из ответственных моментов, то вопрос о выборе соответствующего метода и прибора, удовлетворяющих требуемой точности и надежности измерений, представляется весьма важным.
При измерении скорости, датчик или чувствительный элемент, представляющий из себя больших или меньших размеров постороннее тело с определенными механическими или химическими свойствами, вносится в поток По изменению этих свойств под действием обтекающего датчик потока судят о характеристиках скорости. К приборам и методам такого типа относятся различные варианты вертушек, флюгеров, различные тензо и термодатчикиf ультразвуковые измерители и тому подобное. У таких измерителей скорости, чувствительный элемент и остальная измерительная аппаратура, которая полностью или частично тоже помещается в поток, должны удовлетворять следующим требованиям: вводимый в поток элемент должен вызывать минимальные возмущения потока в точке измерения; они должны обладать размерами меньшими, чем размеры тех масштабов турбулентности, которые ими измеряются; размеры датчика должны давать возможность производить измерения в области максимальных градиентов скорости у дна.
Датчик и регистрирующая аппаратура должны быть по возможности малоинерционны, чтобы реакция на воздействие измеряемых пульсаций в интервале интересующих исследователя частот была практически мгновенна. Чувствительность измерительной системы должна быть достаточной, чтобы с заданной точностью регистрировать различия в воздействиях.
Система должна быть стабильной, чтобы,по меньшей мере, в течение одного цикла измерений не менялась заметным образом ее тарировочная кривая.
Прибор, помещенный в поток, должен быть достаточно прочным и жестким, чтобы под воздействием потока не происходило его вибраций или перемещений.
Наиболее распространенным прибором для измерения скоростей в русловых потоках является гидрометрическая вертушка. С ее помощью достаточно надежно, при заданной выдержке ее в точке измерения, определяются осредненные по времени значения скорости потока. К недостаткам, ограничивающим область, ее применения относятся следующие:
1. Значительная инерционность, не позволяющая измерять пульсаций скорости.
2. Относительно низкая чувствительность, как правило, не позволяющая надежно измерить скорости ниже 10-5 см/с.
3. Значительные размеры прибора, вызывающие заметные нарушения структуры потока в области измерения и не позволяющие вести измерения достаточно близко к поверхности и у дна в области наиболее резкого изменения скоростей.
class4 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ОТСТОЙНИКА, РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ
И УЛУЧШЕНИЮ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ class4
Методика исследований
При исследовании работы отстойника определялись:
- режим скоростей течения воды в отстойнике;
- концентрация взвешенных наносов;
- уклоны водной поверхности;
- расходы воды;
- динамика отложений наносов в отстойнике.
Для исследования режима скоростей и концентрации взвешенных наносов, а также для изучения динамики отложений наносов по длине отстойника были закреплены 8 створов. Из них: I створ на расстоянии 8 м, 2-й - 19,b м, 3-й - 40,5 м, 4-й - 54 м, 5-й - 68 м, 6-й - 72 м, 7-й - 93 м, 8-й - 108 м от плоскости щитов на водозаборе в отстойник (рис.4.1).
Для определения поля скоростей измерения проводились на створах 2, 3, 5, 8. Оценка поля мутности проведена на тех же створах. В каждом створе измерения велись на 5 вертикалях, расстояние между которыми 5 м. На каждой вертикали измерения проводились либо в стандартных точках, либо к ним добавлялись точки 0,3 м, Q»2 м, ОД м над дном.
Пробы для определения гранулометрического состава взвешенных наносов брались в 3-х стандартных точках на 3-й (средней) вертикали Пробы для определения гранулометрического состава донных отложений в отстойнике брались в 5-ти точках, в местах наиболее интенсивного выпадения наносов.
Концентрация взвешенных наносов измерялась фотоэлектрическим мутномером. Отбор проб на гранулометрический состав производился батометром Жуковского.
class5 ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА. РАЗРАБОТКА
МЕРОПРИЯТИЙ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ЕГО ЗАСИЛЕНИЯ class5
Мало-Кабардинский магистральный канал, особенности эксплуатации и технические мероприятия по улучшению его работы
Мало-Кабардинский магистральный канал был построен в 1927 -1929 гг. с целью обводнения и орошения Урожайненского района КБ АССС, Моздокского района СО АССР и в перспективе - Надтеречной плоскости ЧААССР.
Протяженность канала от головного сооружения на р.Терек до акведука р.Курп (правый приток р.Терек) - 32,2 км. На значительном протяжении канал проходит у подножия Терского хребта. На магистральном канале имеется ряд сооружений, таких как перегораживающие сооружения, аварийный сброс в р.Курп, водовыпуски в распределители и мосты. Наиболее крупным из сооружений является туннель длиной 421 м на головном участке канала при переходе через хребет Арак-Дала и Курпский акведук.
Магистральный канал был построен на первую очередь освоения с пропускной способностью в головной части 11,5 м3/с и в концевой - 2,5 м3/с Сооружения на канале были выполнены на перспективную пропускную способность 24 м3/с в головной части и 14 м3/с у Курпского акведука.
Начиная с 9-Ю км трасса канала входит в зону просадочных грунтов. Освоение Мало-Кабардинской оросительной системы с самого начала эксплуатации оказалось неблагоприятным по целому ряду причин.
Сразу же после окончания строительства без сооружения мелкой оросительной и сбросной сетей, на подлежащих орошению землях, произошло сворачивание строительной организации. При отсутствии у местного населения навыков и опыта по орошению и недостатках в организации сельского хозяйства того времени, строительство орошаемых площадей и освоение системы не могли развиваться нормально Наряду с этим, после пуска магистрального канала на нем (примерно с 10 км) и почти на всей построенной системе стали появляться большие (до 2 м) просадки, сопровождающиеся всеми сопутствующими им явлениями. Просадки вдоль магистрального канала наблюдались в зоне, примерно до 80-100 м по обе стороны от канала.
В результате просадок возникали озеровидные расширения русла канала, перемежающиеся с участками более-менее правильной формы. Иначе говоря, канал терял свою форму, превращался в целый ряд плесов и на многих участках мало напоминал искусственное сооружение. Б мелководных разливах укоренялись заросли камыша.
Службой эксплуатации производилась заделка просадочных трещин, подсыпка просевших дамб и прочие работы, однако зачастую разовых мероприятий было недостаточно и приходилось делать их повторно. При существующей тогда несовершенной организации сельского хозяйства, слабом техническом оснащении и плохой связи,а также при отсутствии аварийных сбросов из канала на длине 32 км ликвидация аварий, происходящих при оседании дамб и прорывах воды,очень усложнялась и не могла быть оперативной.
В этой обстановке с 1930 по 1933 гг. включительно, Управление эксплуатации системы не имело никакого твердого направления в вопросах освоения системы. Система постепенно приходила в запущенное состояние.
С начала эксплуатации системы по магистральному каналу пропускались небольшие, далеко не расчетные расходы. Да и надобное 101 ти в пропуске больших расходов в то время не было, так как фактически на системе отсутствовали орошаемые площади По данным А.Ф.Буркова /9/, исследовавшего наносный режим канала летом 1929 г., пропускаемые по магистрали расходы находились в пределах от 2-4 м3/с при скоростях 0,38-0,45 м/с.
