Визуальные наблюдения за потоком на укреплённом объёмной полимерной георешёткой водоотводящем откосе

Для достижения поставленной цели исследований и решения назначенных задач была создана экспериментальная установка (рис. 3.1), которая размещалась в одном из лотков гидравлической лаборатории кафедры комплексного использования водных ресурсов и гидравлики. Установка включала в себя фрагмент водо-отводящего откоса в естественных геометрических условиях без масштабирования, защищённого объёмной полимерной георешёткой с заполнением ячеек каменным крупнозернистым материалом.

Установка разделена на три участка: - водоприёмный участок, представленный приёмным резервуаром (3); - рабочий участок в виде фрагмента водоотводящего откоса (7); - отводящий участок, представленный прямоугольным лотком (10) и коллектором (14). Подача воды осуществлялась с помощью насосной установки по водонапорной трубе (1), оснащённой запорной арматурой для регулирования расхода подачи в приёмный резервуар с габаритами 230х207х223 см (3). Максимальный использованный в исследованиях расход составил 36,34 л/с. Для гашения кинетической энергии выходящего из трубы потока и для предотвращения волн на водной поверхности в приёмном резервуаре была предусмотрена специальная успокоительная решётка (2). Приёмный резервуар дополнительно был оснащён водосбросом-регулятором (4), выполненным в виде металлической трубы диаметром 20,0 см, отметка верха которой контролировалась подъёмным резьбовым механизмом. Для полного опустошения приёмного резервуара был предусмотрен опорожняющий трубопровод (5). Уровень воды (УВ) в приёмном резервуаре замерялся с по 83 мощью шпитценмасштаба (15), установленного в мерном стакане на стенке приёмного резервуара.

Из приёмного резервуара вода подавалась на исследуемый фрагмент водоот-водящего откоса через мерный водослив круглого сечения (6), необходимый для оценки величины расхода.

Рабочий участок представлял собой фрагмент водоотводящего откоса заложением m=1:2 (соответствующий ему уклон поверхности водотока (i = 0,447), шириной 100,0 см и длиной 302,0 см. Поверхность откоса была выполнена из деревянных гладких досок толщиной 4,0 см, соединённых в щит и покрашенных влагоустойчивой краской в несколько слоёв для исключения возможных потерь воды через щели по длине откоса. Боковые стенки рабочего участка выполнялись из органического стекла высотой 30,0 см. На созданный откос укладывался слой геотекстиля, используемый как обратный фильтр для конструкции георешётки, затем устанавливалась объёмная полимерная георешётка (8), фиксируемая с помощью анкеровки к щиту. После укладывался каменный крупнозернистый заполнитель различных фракций, укладка выполнялась до полного заполнения ячеек. Во избежание прогиба деревянного щита (значительный общий вес заполнителя) была предусмотрена опорная конструкция (9). За рабочим участком на расстоянии 100,0 см поперёк течения устанавливалась стенка (11) в специальных пазах, которая выполняла роль преграды вымытым из ячеек элементам заполнителя и обеспечивала необходимый подпор потока на выходном сечении с целью снижения влияния на определяемые параметры потока в контрольных створах по длине участка.

Отвод воды с рабочего участка осуществлялся по лотку прямоугольного сечения (10) шириной 104,0 см. Дно лотка было выполнено из бетонной стяжки, стенки из органического стекла. В конце водоотводящего лотка устанавливался жалюзийный затвор (12), регулируемый при помощи ручного механизма. Из во-доотводящего лотка (10) через сбросную шахту (13) вода попадала в водоотводя-щий коллектор (14), в который помимо этого также сбрасывалась вода из водосброса-регулятора (4) и опорожняющего трубопровода (5).

Для определения расхода воды, подаваемого на откос, использовался мерный водослив круглого сечения, выполненный из толстой гладкой пластиковой трубы с внешним радиусом окружности rф = 5,0 см. Установка водослива выполнялась с применением геодезического нивелира, благодаря чему было достигнуто его наиболее точное горизонтальное положение. Относительная отметка верха водослива, отмеряемая от дна водоотводящего лотка, составила 157,6 см.

Для определения действующего напора над кромкой мерного водослива Нвод использовался вынесенный за стенку приёмного резервуара мерный стакан, отметки водной поверхности в котором снимались с помощью прикреплённого к нему шпитценмасштаба. Мерный стакан изготавливался из органического стекла и был жёстко зафиксирован, при этом соединялся с приёмным резервуаром гибкой резиновой трубкой. Входное отверстие трубки располагалось на расстоянии 100,0 см от кромки мерного водослива, что соответствовало требованию по минимальному рекомендуемому расстоянию, равному 4Нвод [88]. Отметка шпитценмасштаба, соответствующая кромке мерного водослива (отметка нулевого расхода) по результатам замеров составила 36,90 см.

Согласно рекомендациям Н.П. Розанова [41], величина коэффициента расхода m водослива круглого сечения зависит от отношения действующего напора Нвод над ним к радиусу окружности Гф.

График по оценке пропускной способности мерного водослива на экспериментальной гидравлической установке Для проверки достоверности построения графика пропускной способности мерного водослива был проведен дополнительный расчёт расхода, но уже в отводящем прямоугольном лотке. Проверка заключалась в замере поля скоростей и глубин потока в контрольном створе и расчёте их средних значений. Далее определялся фактический расход, сравниваемый с расходом, полученным замером на мерном водосливе.

 
Оригинал текста доступен для загрузки на странице содержания
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ