ГАШЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПОТОКА

 В водосливных плотинах, водосбросных сооружениях, быстротоках водный поток сбрасывается из верхнего бьефа в нижний обычно с большими скоростями и кинетич. энергией, во много раз превышающий энергию речного потока в бытовых условиях, вследствие чего в нижнем бьефе сооружения могут возникать глубокие размывы дна реки или канала с опасными подмывами сооружения. Для предупреждения подмыва сооружения из-за наличия избыточной энергии русло водотока в нижнем бьефе плотины надлежащим образом закрепляют и принимают меры к погашению избыточной энергии потока воды, переливающейся в нижний бьеф.

Многие способы гашения энергии потока основываются на использовании явления прыжка гидравлического, при к-ром часть избыточной кинетич. энергии с увеличением глубины потока преобразуется в потенциальную, но значит, часть «теряется», переходя в тепловую. Если глубина воды в нижнем бьефб в пределах закрепленной части дна недостаточна для возникновения прыжка, то для его образования применяются спец. устройства — гасители энергии.

К наиболее простым гасителям относится водобойный колодец— углубление во флютбете со стороны нижнего бьефа. Глубина колодца должна создавать такие условия, чтобы в его пределах возникал гидравлич. прыжок, т. е. чтобы струя, сходящая с сооружения, затапливалась. Устраиваются также гасители энергии потока в виде отдельных выступов различной формы, располагаемых в нижнем бьефе за водосливной частью сооружения (шашки, пирсы и т. п.), или непрерывных поперечных конструкций (водобойные стенки, зубчатые пороги и пр.). Гашение энергии потока достигается и устройством в конце водосливной грани носка, отклоняющего переливающуюся через сооружение струю от дна, т. е. создающего т. н. поверхностный режим потока в нижнем бьефе. Поверхностный режим облегчает сброс через плотину плавающих тел (льда, бревен).

При водобойной стенке в нижнем бьефе образуется бассейн, гидравлич. эффективность к-рого для гашения энергии потока подобна водобойному колодцу. В других случаях устройством гасителей снижение скоростей течения достигается вследствие усиленного завихрения потока и разделения его на отдельные, по-разному направленные струи. К таким конструкциям относятся шашечные гасители, отклоняющие струи воды в стороны и вверх, зубчатые пороги, расщепляющие струи по глубине и отчасти по ширине, и балочные гасители, расщепляющие струи по глубине.

При сравнительно малых напорах на плотине, но больших удельных расходах

воды, т. е. при большой глубине воды в сжатом сечении, целесообразны гасители в виде высоких столбчатых пирсов, устанавливаемых в 2—3 ряда в шахматном порядке. При значительных напорах применяются пирамидальные гасители, испытывающие меньшее воздействие со стороны потока из-за лучшей обтекаемости их форм. Шашечные гасители действуют наиболее эффективно при расположении их непосредственно за водосливной частью сооружения — в зоне сжатой струи.

Гасители в виде зубчатого порога, обычно несколько отодвинутого от водослива, менее эффективны, чем шашечные, располагаемые в зоне сжатой струи, но при них поток лучше растекается по ширине и снижаются скорости течения у дна. Еще меньший гасящий эффект, но значительно лучшее растекание дают отодвинутые от водослива сплошные прямые пороги без зубцов. Балочные гасители применяются редко и только там, где поток не несет плавающих тел, способных застревать в гасителях.

Для изменения направления струй и улучшения растекания потока по ширине (при вытекании воды не из всех отверстий) применяются также гасители-растекатели. Они устанавливаются, напр., для обеспечения растекания потока в крайних пролетах многопролетных плотин, а иногда во всех пролетах. Часто делают комбинированные гасители, напр. шашечные — в районе сжатой струи в средних пролетах плотины, растекатели — в крайних пролетах, и отодвинутый сплошной порог — по всему водосливному фронту.

При больших скоростях потока гасители испытывают значительное давление воды и поверхности их подвергаются в нек-рых местах разрушению кавитацией. Поэтому они выполняются обычно из железобетона, со значительным армированием и с прочной связью с флютбетом; иногда возникает необходимость покрытия поверхностей гасителей особыми материалами, хорошо противостоящими кавитационным воздействиям.

За сооружениями, из к-рых мощная струя воды выходит на сравнительно узком фронте, напр. за трубчатыми водосбросами (водоспусками), устраивают особые гасители, сильно расширяющие поток. Для этой цели применяют спец. рассеиватели струй — дефлекторы и др., иногда комбинированные гасители из шашек и стенок.

При больших напорах и прочных грунтах в нижнем бьефе дно за сооружением в некоторых случаях не крепится, а принимаются меры для возможно дальнего отлета от сооружения водяной струи. Это достигается устройством носка или консоли на выходе потока из сооружения. Струя за носком или консолью свободно падает по кривой и под нек-рым углом входит в нижний бьеф. Чтобы облегчить гашение энергии струи в нижнем бьефе, поток либо расщепляется на отдельные струи, либо веерообразно расширяется и входит в нижний бьеф с меньшими удельными расходами. Это достигается путем устройства на носке расщепителей, рассеивающих криволинейных трамплинов на консолях и др. устройств.

При проектировании гасителей широко применяется метод моделирования, т. к. для большинства из них нет надежных способов гидравлич. расчетов.

Лит.: Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, М., 1962; Караулов Б. Ф., Россинский К. И. и Кузьмин И. А., Методические указания по проектированию гасителей энергии и креплений в нижнем бьефе водосбросных плотин на нескальных грунтах, в кн.: Тр. Гидропроекта, сб. 1, М., 1958; С а- варе некий А. Д., Гасители энергии и крепления русел за плотинами, М.—Л., 1938; Пашков Н. Н., Расчет гасителей шашечного типа за трубчатыми водосбросами, «Сб. тр. МИ СИ им. В. В. Куйбышева», 1958, № 24, вып. 1; Чертоусов М. Д., Гидравлика. Спец. курс, 3 изд., М.—Л., 1957.  И. А. Кузьмин.

  БЫСТРОТОК. Быстротоки бывают бетонные, железобетонные, каменные и ...

  ВИРАЖ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ. На быстротоках гидравлический вираж служит ...

  ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. Песколовки. Аэрируемые песколовки ...

  ТУННЕЛЬ, тоннель форма сечения напорных туннелей — прямоугольная и ...

  Поверхностный сток, проектирование водостоков. Водоотводы. АСО ...

  ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. Сорбетны, адсорбация. Коагуляция ...