Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Гидротехническое строительство

Диссертационная работа:

Ковалев, Станислав Васильевич. Гидравлические характеристики автоматических вододействующих затворов и оборудованных ими водосливных плотин. : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.07 / Ковалев Станислав Васильевич; [Место защиты: ГОУВПО "Московский государственный строительный университет"]. - Москва, 2009. - 120 с. : 82 ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 6

1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОДОСЛИВЫ И АВТОМАТИЧЕСКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЗАТВОРЫ 10

1.1. Проблема пропуска быстро нарастающих паводков на речных гидроузлах России 10

1.2. Автоматические водосбросы и автоматически действующие затворы водохранилищных гидроузлов 15

1.3. Водо-действующие автоматические затворы 16

1.4. Автоматические одноразовые затворы системы «Гидроплюс» 19

1.5. Опыт эксплуатации затворов «Гидроплюс» с учетом климатических особенностей России 36

1.6. Вопросы гидравлики затворов «Гидроплюс», подлежащие экспериментальному изучению 38

Выводы по главе 1. Задачи экспериментальных исследований 40

2. МЕТОДИКА И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАТВОРОВ «ГИДРОПЛЮС» 42

2.1. Лабораторные исследования 42

2.2. Натурные исследования 54

2.3. Образцы затворов «Гидроплюс», испытанные в лабораторных и натурных условиях 58

2.4. Оборудование и методика мониторинга зимних условий эксплуатации затворов «Гидроплюс» 72

Выводы по главе 2 74

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАТВОРОВ «ГИДРОПЛЮС» 76

3.1. Скорости течения при переливе потока через затвор 76

3.2. Давление внутри затвора

3.3. Давление на затвор снаружи и изучение влияния подтопления затвора со стороны нижнего бьефа 86

3.4. Гидравлические процессы, приводящие к колебаниям затвора перед его опрокидыванием 117

3.5. Влияние формы шахты рабочей камеры на уровень опрокидывания затвора 127

3.6. Определение моментов сил и устойчивости затвора в различных эксплуатационных условиях 134

Выводы по главе 3 140

4. РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОДНОРАЗОВЫХ ЗАТВОРОВ «ГИДРОПЛЮС» 142

Выводы по главе 4 164

5. ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОДОСЛИВНЫХ ПЛОТИН И ЗАТВОРОВ «ГИДРОПЛЮС» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 165

5.1. Мировая практика применения затворов «Гидроплюс» 165

5.2. Водосливная плотина гидроузла Хоробровской ГЭС с затворами «Гидроплюс» 169

5.3. Водосливная плотина гидроузла "Ghrib"B Алжире 172

5.4. Перспективы применения затворов «Гидроплюс» на гидроузлах России 173

5.5. Обобщенная характеристика водосливных плотин, на которых целесообразна установка затворов «Гидроплюс» 178

5.6. Перспективы (основные направления) совершенствования конструкций вододействующих затворов 181

Выводы по главе 5 183

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 185

ЛИТЕРАТУРА 1  

Введение к работе:

з

Актуальность

Глобальное потепление климата сопровождается повышением водности рек, оцениваемых Гидрометом России в 16% за 1995-2005 гг. Наряду с антропогенным преобразованием площади водосбора это увеличивает вероятность прохождения паводков, считавшихся редко повторяющимися. Катастрофические условия возникают и развиваются на водоподпорных сооружениях неожиданно и быстро; при этом одновременно, в силу возможных экстремальных внешних условий (нарушение электроснабжения, коммуникаций, связи и т. п.) оказывается невозможным выполнение штатных технологических функций, обеспечивающих предотвращение аварии. Существование на водосливных плотинах в России затворного оборудования с ручным управлением снижает оперативность в управлении водопропускными сооружениями и повышает опасность катастрофического повышения уровня воды в водохранилище. Ветхое состояние большинства малых и средних плотин дополнительно повышает вероятность аварий с плотинами и создания чрезвычайных ситуаций.

Главной опасностью является перелив потока через гребень плотин и неуправляемый их размыв. Перелив вызывается превышением быстро увеличивающегося расхода притока над неоперативно регулируемой пропускной способностью водосбросных сооружений, неграмотной эксплуатацией водосбросов, неисправностью затворного оборудования или невозможностью его нормального функционирования в экстремальных условиях высоких, быстро нарастающих паводков, а также ветхостью самих плотин.

Поэтому сегодня особую важность приобретает обеспечение надежности работы водопропускных сооружений и их затворного оборудования, их технологической автономности и быстродействия. Перечисленным требованиям удовлетворяют известные в гидротехнике автоматически действующие затворы, открывающие водопропускное отверстие при соответствующем поднятии уровня верхнего бьефа. В мире имеется опыт конструирования и эксплуатации подобных затворов, однако для их применения в российских условиях необходимо проведение научных исследований, опытного проектирования и пионерной эксплуатации в слож-

ных климатических условиях. Перечисленные обстоятельства обуславливают актуальность выполненной диссертационной работы.

Цель работы: научное обоснование гидравлических характеристик и ана-. лиз отечественного опыта эксплуатации автоматических вододеиствующих затворов повышенной надежности для водосливных плотин.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

выполнить аналитический обзор автоматических вододеиствующих затворов и выявить приемлемые для условий России конструкции для дальнейшей проработки, гидравлическим испытаниям и опытной эксплуатации;

создать материальную базу для проведения модельных гидравлических испытаний и разработать методику этих испытаний;

провести модельные гидравлические испытания и установить количественные значения влияющих факторов и соотношения между ними;

разработать научно обоснованные рекомендации по гидравлическому расчету и проектированию автоматических вододеиствующих затворов;

провести мониторинг факторов и физических характеристик, описывающих эксплуатационное состояние автоматических вододеиствующих затворов и обобщить опыт их эксплуатации на водосливной плотине Хо-робровского гидроузла в различные периоды года.

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем: - на основании модельных гидравлических испытаний установлены закономерности взаимодействия тела затвора с массой воды в водохранилище, условия сохранения стабильности и опрокидывания затвора; -научно обоснованы условия проектирования батареи вододеиствующих затворов с обеспечением их последовательного опрокидывания по мере повышения уровня воды в водохранилище; -на основании анализа опыта эксплуатации автоматических вододеиствующих затворов на водосливной плотине Хоробровского гидроузла разработаны научно обоснованные рекомендации по проектированию затворов для применения в суровых климатических условиях России;

-на основании результатов гидравлических испытаний и анализа опыта эксплуатации разработаны рекомендации по дальнейшему совершенствованию гидравлических характеристик и эксплуатационных свойств автоматических вододействующих затворов водосливных плотин. Методы исследований. Основными методами исследований были гидравлические испытания моделей вододействующих затворов и мониторинг промышленных образцов вододействующих затворов в различные времена года на Хоробровском гидроузле.

Достоверность полученных результатов обусловлена тщательной подготовкой и проведением модельных гидравлических испытаний, в том числе выполнением законов моделирования, применением современных методов обработки экспериментальных данных, проведением многолетнего мониторинга эксплуатации промышленных образцов автоматических вододействующих затворов в натурных условиях, преимущественно в суровые зимние периоды года.

Практическая значимость полученных результатов определяется возможностью непосредственного использования разработанных рекомендаций в практике гидротехнического проектирования, в практике эксплуатации автоматических вододействующих затворов, при определении направлений дальнейшего совершенствования конструкции затвора.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались:

на заседаниях научно-технического совета ЦГИ ОАО «НИИЭС» (2005 -2009 гг.);

на заседании Ученого совета ОАО «НИИЭС» (2009 г.);

на международной конференции «Управление водно-ресурсными системами в экстремальных условиях» (Москва, 2008 г.);

на 11-ом Национальном Конгрессе по теоретической и прикладной механике (Болгария, 2009 г.);

на международной конференции HYDRO-2009 (Франция, 2009 г.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 8 публикациях в отечественной и зарубежной технической печати, в том числе в 4 статьях в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 89 наименований; изложена на 199 стр. машинописного текста и иллюстрирована 144 рисунками и 5 таблицами.

Основные положения, выносимые на защиту:

результаты модельных экспериментальных гидравлических испытаний модификаций автоматического вододействующего затвора;

рекомендации по гидравлическому расчету и конструированию автоматических вододействующих затворов, по проектированию батареи затворов, приспособленных для последовательного включения в работу при повышении уровня воды в водохранилище;

рекомендации по эксплуатации автоматических вододействующих затворов на водосливной плотине в суровых зимних условиях, разработанные по результатам многолетнего мониторинга на Хоробровском гидроузле;

рекомендации по определению направления разработок по дальнейшему совершенствованию конструкций автоматических вододействующих затворов.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net