Станислав Васильевич

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОДОДЕЙСТВУЮЩИХ ЗАТВОРОВ И ОБОРУДОВАННЫХ ИМИ ВОДОСЛИВНЫХ ПЛОТИН

05.23.07 – Гидротехническое строительство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2009 Работа выполнена в Центре гидравлических исследований ОАО

«Научно-исследовательский институт энергетических сооружений»

Научный руководитель: кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Онипченко Гертруд Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Волшаник Валерий Валентинович

кандидат технических наук, профессор

Золотов Лев Алексеевич

Ведущая организация: ОАО «Трест Гидромонтаж» - СПКТБ «Мосгидросталь»

Защита диссертации состоится « 15 »   декабря      2009 г. в 1530 на заседании диссертационного совета Д 212.138.03 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: Москва, Спартаковская ул., д. 2/1, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Автореферат разослан «     »                        2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Орехов Г.В. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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

Цель работы: научное обоснование гидравлических характеристик и анализ отечественного опыта эксплуатации автоматических вододействующих затворов повышенной надежности для водосливных плотин.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

выполнить аналитический обзор автоматических вододействующих 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 вододействующих затворов;

провести мониторинг факторов и физических характеристик, описывающих эксплуатационное состояние автоматических вододействующих затворов и обобщить опыт их эксплуатации на водосливной плотине Хоробровского 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 вододействующих затворов с обеспечением их последовательного опрокидывания по мере повышения уровня воды в водохранилище;

на основании анализа опыта эксплуатации автоматических вододействующих 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

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.