Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Таразский Государственный Университет имени М.Х.Дулати

К.т.н., доцент Бейсембин К.Р.

Удк 627.83

Приплотинное водозаборное сооружение с регулирующим карманом.

В республиках Центрально-Азиатского региона почти все земельные массивы, расположенные в низменных районах полностью освоены. В основном эти земли оснащены высокоэффективными мелиоративными оросительными системами. Поэтому дальнейший подъем сельскохозяйственного производства в этих областях (в том числе и в южных регионах Казахстана) возможен как за счет повышении интенсификации сельского хозяйства на освоенных массивах, или за счет включения в оборот новых площадей, расположенных в предгорных районах.

Следовательно, открываются большие перспективы развития земледелия с применением орошения, в основном, с механическим подъемом воды и расположением водозаборных сооружений, насосных станций, магистральных трубопроводов и других сооружений в сложных природных условиях.

Для условий южных предгорных областей Казахстана уже назрел вопрос о пересмотре имеющихся по водозаборным сооружениям технических решений и разработке новых, более совершенных и надежных схем этих сооружений с некоторым упрощением компоновки узлов, улучшением и облегчением условий строительства и эксплуатации с обеспечением снижения сметной стоимости строительства и максимальным приближением принимаемых решений к местным природным условиям.

С наибольшими трудностями приходится сталкиваться при проектировании водозаборных сооружений, распологаемых на предгорных участках рек с бурным течением потоков, характерными особенностями которых являются частые и резкие колебания расходов и, соответственно,уровней воды в их руслах. Кроме того, эти реки характеризуются большой насыщенностью твердого стока, главным образом, влекомыми наносами довольно больших размеров, приводящей к непрерывным русловым деформациям [1,2].

Поэтому, вопросы головного питания магистральных каналов оросительных систем вообще и, в частности, схемы водозаборных сооружений, располагаемых на предгорных участках рек должны решаться в тесной связи с общими гидрологическими характеристиками водотоков с учетом основных законов речной гидравлики, прогноза русловых процессов и ожидаемых после осуществления строительства водозаборных гидроузлов русловых деформаций[3].

Предлагаемая в настоящей статье новая схема приплотинных узлов водозаборных сооружений оросительных систем с низконапорными плотинами для предгорных участков рек разработана на основе результатов подробного изучения и обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации, в основном, водозаборных сооружений южного региона Казахстана.

Отличительной особенностью предлагаемой схемы является положенный в основу работы водозаборного сооружения принцип, сущность которого заключается в том, чтобы производить осветление от влекомых наносов только забираемой из реки части расхода воды без применения донных нанососбросных и наносоперехватывающих галерей путем устройства одноярусной системы водозабора.

Приводим описание предлагаемой схемы приплотинных сооружений оросительных систем с регулирующим карманом.

Общая схема узла водозаборного сооружения представлена на рис.1.

Рис.1. Схема водозаборного сооружения с регулирующим карманом

Как следует из приведенной схемы, узел водозаборного сооружения состоит из водосливной 1 и щитовой 2 части плотины (при необходимости и целесообразности плотина может быть полностью щитовой), регулирующего кармана 3 с входным порогом 4 и с прмывной галереей 5, в голове которой устанавливается затвор 6 автоматического действия. На входном пороге регулирующего кармана предусмотрена установка грубой металлической решетки с забральной стенкой. Регулирующий карман примыкает к щитовой части плотины, размещается вдоль входного порога и выполняется в виде наклонного лотка переменного поперечного сечения со значительным уклоном дна. В регулирующем кармане, на противоположной от промывной галереи стороне устанавливается порог 7, приподнятый над начальной частью лоткообразного дна кармана с затвором 8 водоприемного отверстия водоприемной камеры 9, к которой примыкает головная часть магистрального канала 14, в начале которого размещается мелкая рыбозаградительная сетка 11, рыбоход 12 и водоприемный дюкер 13. В береговой направляющей стене верхнего бъефа, в перелах примыкания к ней водоприемной камеры, устраивается отверстие с затвором 10 для осуществления, в случае необходимости, резервного питания канала.

Работа водозаборного сооружения предполагается следующим образом: при расходах воды в реке, равных расчетному расходу воды канала, движение по руслу реки влекомых наносов либо отсутствует, либо наносы откладываются в подпертом бъефе, и вода в регулилирующий карман 3 забирается через входной порог 4 из верхних, осветленных слоев подпертого бъефа, откуда через порог 7 поступает в водоприемную камеру 9 и далее в канал 14, пройдя через рыбозаградительную сетку 11 и водоприемный дюкер 13. При этом затвор 6 промывной галереи 5 закрыт. При постепенном нарастании расхода воды в реке, уровень воды в верхнем бъефе постепенно повышается и начинается перелив воды как через водосливную часть плотины 1, так и поверх затвора щитовой части 2. Следовательно, постепенно увеличивается также и поступление воды в регулирующий карман сверхрасчетного, оттуда излишний расход воды сбрасывается в нижний бъеф через промывную галерею с помпщью автоматического открытия затвора галереи, который обеспечивает поддержание постоянного уровня воды в регулирующем кармане и устраняет поступление в водоприемную камеру расхода воды сверх расчетного.Следовательно,степень открытия затвора промывной галереи находится в прямой зависимости от излишнего расхода воды, поступающего в карман. Таким образом,надобность в регулировании подачи воды в водоприемную камеру отпадает и назначение затвора 8, расположенного на входном пороге водоприемной камеры, ограничивается его полным открытием или закрытием.

Дальнейшее нарастание расхода воды в рек сопровождается и перемещением по руслу влекомых наносов, часть которых, несмотря на наличие довольно высокого порога, завлекается в регулирующий карман и далее сбрасывается в нижний бъеф через промывную галерею. При этом крупность завлекаемых фракций влекомых наносов ограничивается расстоянием в свету между стержнями грубой металлической решетки, устанавливаемой на входном пороге кармана.

Таким образом, в основу работы водозаборного сооружения с регулирующим карманом положен принцип использования для промыва кармана поступающего через входной порог излишнего расходы воды сверх расчетного.

Смыв влекомых наносов из регулирующего кармана в сторону промывной галереи обеспечивается также благодаря наличию наклонного лоткообразного дна кармана.

Следует отметить, что положительным фактором также является наличие возможности устройства водозаборного отверстия на отрезке береговой направляющей стены верхнего бъефа в пределах примыкания к ней водоприемной камеры,которое, в случае выхода из строя регулирующего кармана или его промывной галереи, может быть использовано для осуществления временного питания системы. Такая возможность на существующих водозаборных сооружениях отсутствует.

Для обеспечения надежной рыбозащиты, как следует из приведенного выше описания схемы, на головном отрезке канала размещается мелкая рыбозаградительная сетка 11, совмещенная с рыбоходом 12. Сетка располагается на дне канала и перекрывает входное отверстие водоприемного дюкера. Над сеткой устраивается постепенно сужающийся переходной участок прямоугольного поперечного сечения, из-за чего общая конфигурация сетки в плане получается трапецеидального очертания с большим основанием, обращенным к водоприемной камере, а малым - к рыбоходу.

С целью проверки качественной стороны работы водозаборного сооружения с регулирующим карманом в гидротехнической лаборатории ТарГУ им.М.Х.Дулати на русло-модели масштаба 1:50 (без искажения геометрических размеров) были выполнены предварительные экспериментальные исследования, которые полностью подтвердили правильность основных принципов работы узла сооружении.

Литература

1. Акимжанов А. Совершенствование и исследование конструкции донного водовыпуска из каналов с бурным течением.Сб. «Совершенствование и автоматизация гидротехнических сооружений». Фрунзе, 1996.

2. Андреев П.И. Новая конструкция водовыпуска из быстроточных каналов.Сб. «Вопросы водного хозяйства» (гидротехника), Фрунзе, 1974.

3. Бочкарев Я.В.Эксплуатационная гидрометрия и автоматизация оросительных систем. Агропромиздат.М.,1987.

Аннотация

В статье приведен критический анализ осуществленных в республиках Центральной Азии в целом, и южных регионах Казахстана в частности, водозаборных сооруженнй оросительных систем с установлением причин их неудовлетворительной работы.Предлагается более рациональная схема приплотинного водозаборного сооружения для предгорных участков рек.

Аннотация

Мақалада жалпы Орталық Азия республикасындағы және соның ішіндегі Қазақстанның оңтүстік өңіріндегі суару жүйесінің іске асырылған су алғыш құрылыстарына олардың жұмысының кемшіліктерін анықтай отыра сынды түрде талдау келтірілген.Өзеннің тау алды бөліктерінде тұрғызылатын бөгет жағалауындағы су алғыш құрылыстың тиімділеу схемасы ұсынылады.