Мухтаров Ж.

М.Х.Дулати атындағы ТарМУ, Қазақстан

БЬЕФТЕРДІ ЖАЛҒАСТЫРУДЫҢ ГИДРАВЛИКАЛЫҚ РЕЖИМДЕРІ

Суағарлы бөгеттерде, су тастау құрылымдарында, тезағарларда су ағыны дағдылы жағдайларда орын алатын өзен ағыны энергиясынан бірнеше есе көп, әдетте өте үлкен жылдамдықпен және кинетикалық энергиямен жоғарғы бьефтен төменгі бьефке тасталады, соның салдарынан құрылымның төменгі бьефінде, құрылым шайлып құлауы мүмкін, өзен немесе канал түбінің терең шайылулары туындауы мүмкін. Су арнасы артық энергиясының болуы әсерінен құрылымның шайылуының алдын алу үшін, бөгеттің төменгі бьефін қажетті деңгейде бекітеді және төменгі бьефке ағып түсетін су ағынының артық энергиясын сөндіруге шаралар қабылдайды[1].

Ағынның энергиясын сөндірудің көптеген тәсілдері гидравликалық шапшыма құбылысын пайдалануға негізделеді, бұл кезде ағынның тереңдігі ұлғаюымен артық кинетикалық энергияның шамалы бөлігі потенциалдық энергияға түрленеді, бірақ шамалысы жылу энергиясына түрленіп «жоғалады». Егер төменгі бьефтегі су тереңдігі құрылым табаны бекітілген бөлік төңірегінде гидравликалық шапшыма туындауы үшін жеткіліксіз болса, онда оның түзілуі үшін арнайы құрылғылар – энергия бәсеңдеткіштер қолданылады.

Өзен алабының табиғи жағдайлардағы тіршілігі су торабын тұрғызған соң трансформациялануы екі негізгі факторды ескеру қажеттігін тудырады: 1) өзен арнасымен салыстырғанда суағар майданының айтарлықтай тарылуы; 2) бьефтердегі су деңгейлері айырмасы әсерінен су өткізу құрылымдарының тесіктері арқылы өтетін ағында өте көп мөлшерде артық кинетикалық энергияның болуы.

Осы заманғы гидротехникалық құрылыс тәжірибесінде ағынның артық энергиясын сөндірудің әртүрлі сұлбаларының бірнеше түрі пайдаланылады, айтар болсақ:

- гидравликалық шапшымалардың пішіндерінің бірі (сурет 1.1 а,б);

- ақпаны лақтырып немесе еркін құлауымен, оның энергиясы төменгі бьефтегі су қабатында немесе шайылу айналмасында сөндіріледі (сурет 1.1 в);

- ақпаны су немесе ауа ортасында соға отырып;

- құрылымдар төңірегінде энегияны бәсеңдетіп: энергия сөндіргіштерді тікелей су жіберу тарктінде орналастырады немесе арнайы сөндіру камераларын қолданады (сурет 1.1 г,д);

- жоғарыда аталған нобайлардың екеуін немесе бірнешеуін біріктіріп сөндірілуі де мүмкін.

Энергия сөндірудің әрбір нобайында бьефтерді жалғастырудың белгілі режимі орын алады. Гидравликалық шапшыма түрлерінің бірін сөндіру кезінде, ағынның транзитті бөлігінің салыстырмалы жазықтығымен ерекшеленетін, режимдердің екі класы болуы мүмкін: түпкі – арна табанында транзитті ақпа орнықты болғанда және беттік – транзитті ақпа ағынның беткі қабатында немесе оның тікелей бетіне жақын маңда орнығады.

Сурет 1.1 – Ағынның артық энергиясын сөндіру нобайлары: а – түпкі гидравликалық шапшымамен; б – беттік гидравликалық шапшыманың пішіндерінің (формаларының) бірімен; в – құрылымнан ақпаны тастау арқылы; г – шахматты тәртіпте жабылған пирсті (тосқауыл) суұрма қырында; д – сөндіру камерасында; 1,2 – тиісінше сөндіргішсіз және бәсеңдеткіш орнатылған кездегі жылдамдық эпюралары; 3 – сөндіру камералары; 4 – конусты жапқыш.

Жоғарғы учаскені төменгі бьефпен жатық жалғастыратын төменгі бьеф құрылғысы, тасталатын өтім мен учаскеге дейін және одан кейін параметрлерінің мәндеріне байланысты құрылымдардың төрт түрлі режимінде жұмыс істеуі мүмкін: үш түпкі (тиісінше қуылған, шекті немесе көмілген шапшымамен) және бір беттік (екінші алмағайып типіндегі).

Соңғы бөлігінде шығыңқы тұмсық орнату кезінде, оның биіктігіне, төменгі бьефтің деңгейі жағдайына, тасталатын өтім мәніне және ағынның учаскеге дейін және одан кейін параметрлеріне байланысты, төменгі бьефте түпкі де, беттік те режимдер орын алуы мүмкін. Олардың кезектілік ауысымы алмағайып режимдер арқылы жүреді. Алмағайып режимдердің төрт негізгі түрі бар: біріншісі, көмілмеген шапшымалы түпкі және беттік режимдерді шектейтін; екіншісі, беттік режимді көмілмеген ақпамен шектейтін; үшіншісі, көмілмеген ақпамен беттік режимді шектейтін және беттік-түпкі; төртіншісі, беттік режимді түпкі режиммен ауыстырып қалпына келтіруін немесе керісінше болуын сипаттайтын режим.

Тасталған ақпа нобайымен ағын энергиясын сөндіру кезінде, төменгі бьеф деңгейі белгісінің тұмсық-трамплин белгісіне дейін көтерлуі беттік режим түрлерінің бірінің туындауына алып келеді[2,3].

Ең көп тарағаны және жиі іске асырылатыны – түпкі режим кезінде бьефтерді жалғастыру арқылы энергияны сөндіру нобайы саналады. Оның кемшілігі - өте ауқымды және ұзындығы бойымен ақырындап сөнетін түпкі жылдамдықтардың және құрылымның бетін бүлдіруі мүмкін жүзбе заттардың (оның ішінде мұз да бар) иірімде айналмал қозғалыстың болуы.

Бьефтерді жалғауда беттік режимді қолдану бекітпелерді әлдеқайда жеңілдетуге, және де мұзды тастау үшін қолайлы жағдайлар туғызуға мүмкіндік береді.

Бұл режим бекітпелердің және бөгет табананың белгілерін едеуір тереңдетпей-ақ құрылуы мүмкін жағдайаларда тиімді болып саналады. Бұл режимнің кемшіліктеріне. Оның кеңінен қолдануына белгілі деңгейде шектеу жасайтын мына қағидаларды жатқызуға болады: оның әртүрлі формаларының сенімді жұмыс істеуі шекарасының орнықсыздығы; тұмсық-шығыңқының биіктігі шағын болғанда оны құрудың мүмкін еместігі; төменгі бьефте деңгейдің айтарлықтай ауытқуы туындауы (бьефтің шайқалуы); төменгі бьефтің тереңдігі салыстырмалы үлкен болу қажеттігі.

Егер төменгі бьефтің тереңдігі екінші байланысқан тереңдіктен әлдеқайда кіші болса (немесе беттік режимнің төменгі шекарасын анықтайтын тереңдіктен кіші болса) және бір мезетте құрылымның соңғы жағы – шайылуға қарсы едеуір орнықтылығымен сипатталатын болса, ақпаны тұмсықты-трамплиннен тастап байланыстыру нобайын қолданған тиімді. Бұл нобайдың негізгі жетістігі – байланысудың орнықты және гидравликалық түсінікті режимі[3]. Оның кемшіліктеріне жатады: шайылу шұңқырын алдын-ала орнату қажеттігі (оны толық қалыптастыру және құрғанға дейін); төменгі бьефтің ені бойынша үлестік өтімдердің бейқалыпты таралуының салыстырмалы жоғары деңгейі; ақпалардың шашырауы және су бағаналарының түзілуімен туындайтын, эксплуатациялық қиындықтар; ақпаны қууға ағарлы бетті және бөгеттің төменгі қырында трамплинді орналастыру күрделілігі (бұл егер арқалы бөгет болса ерекшелене түседі); терең шайылу шұңқырының түзілуімен туындайтын (әсіресе тар тұстамаларда) қыраттардың орнықтылығы бұзылуының қауіптілігі.

Жылдамдықтарды қолайлы ыңғайлы етіп үлестірумен бьефтердің байланысу режимдерін жақсарту және энергияны сөндіру үдерісін үдету (интенсификациялау) арнайы конструктивтік шаралармен қол жеткізіледі: энергия бәсеңдеткіштерді және ағынды шашыратықштарды қолданумен; суағарлы қырларында энергия бәсеңдететін диффузорлар, жасанды бұжырлықтар, пирса-бәсеңдеткіштер және су өткізу құрылғысының транзитті бөлігі маңында ақпалардың соқтығуын жасайтын құрылғылар орнатып; байланыстыру телімі бас жағында ағынның өтім қимасы ауданын ұлғайтып және үлестік өтімдерді төмендетіп, және т.б. жолдармен қол жеткізіледі[3,4].

Әдебиет

1. Ахмедов Т.Х. Определение глубины местного размыва падаюшей струей. – Вестник АН Каз ССР, 1972,№3.

2. Беляшевский Н.Н., Пивовар Н.Г., Колантыренко И.И. Расчеты нижнего бьефа за водосбросными сооружениями на нескальных основаниях. – Киев: Наукова думка, 1973.

3. Вызго М.О. О местном размыве за горизонтальным креплением и падающей струей. – Гидротехническое строительство, 1954, 5.

4. Гальперин Р.С., Розанова Н.Н., Золотов Л.А., Цедров Г.Н. Гашения энергии высокоскоростного потока в туннельных водосбросах // Гидротехническое стр-во. 1979.№4. С. 24-26.