RU2656350C1

RU2656350C1 - Water intake structure

Info

Publication number: RU2656350C1
Application number: RU2017133358A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2018-06-05

Abstract

FIELD: hydraulic equipment.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering and can be used to draw water directly from the surface channel of the watercourse, the water of which contains a large number of deposits and debris, as well as water intake into canals, pipes and pumping stations of pumping stations. Water intake structure contains installed ladle water intake chamber 1 in the channel of watercourse 2. Input of the water intake chamber 1 is equipped at an angle by protective grate 6, drain 4 with a wide threshold with operational shutter 5, and the outlet is intake chamber 3 connected to discharge channels 9 and 10 with flow regulators 11 and 12. Protective grate 6 is supported by a free end on step 7. Transverse baffle 13 in the form of a rigid curvilinear wall fixed at the bottom of the channel of watercourse 2, and separating vertical wall 14 located parallel to the coastal edge of the channel of watercourse 2 forms flow channel 15 from the side of water intake chamber 1. Elements 13 and 14 contribute to the release of sediments towards the outlet of section 16 into the channel of watercourse 2 and the flow of clarified water into intake chamber 3. Hydraulic jet is formed below the ladle water intake chamber 1, and the flow of water to the consumer is taken through a weir 4 with a wide threshold. Marks of the bottom of intake chamber 3 and the channel of watercourse 2 do not coincide, as a result, a given intake of water takes place. At the top of elements 1, 6 13, 14, overlap 17 is installed.

EFFECT: invention makes it possible to create hydraulic conditions in the zone of influence of water intake, providing effective protection against deposits and debris during water intake, simplification and reduction of metal consumption.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для забора воды непосредственно из поверхностного русла водотока, вода которых содержит большое количество наносов и мусора, а также при водозаборе в каналы, трубы и аванкамеры насосных станций.The invention relates to hydraulic engineering and can be used for abstraction of water directly from the surface channel of a watercourse, the water of which contains a large amount of sediment and debris, as well as when it is taken into channels, pipes, and fore-chambers of pumping stations.

Известно устройство для забора воды из открытого водотока, включающее примыкающий к водотоку канал, установленную между устоями на входе в отводящий канал защитную стенку с сорозадерживающей решеткой в средней по высоте ее части, оно снабжено очистным барабаном с пальцами по периметру, установленным перед решеткой на вертикальной оси, и подводящими барабанами с криволинейными пластинами по периметру, прикрепленными соосно к торцам очистного барабана, а решетка выполнена в виде горизонтальных стержней, между которыми размещены пальцы очистного барабана, причем стенка с решеткой выполнена вогнутой с центром кривизны, расположенным от оси вращения очистного барабана, со стороны верхового устоя отводящего канала (Патент RU №2026470, E02B 9/04 от 09.01.1995).A device is known for taking water from an open watercourse, including a channel adjacent to the watercourse, installed between the abutments at the entrance to the outlet channel, a protective wall with a trash-holding grate in the middle part, it is equipped with a cleaning drum with fingers along the perimeter installed in front of the grate on the vertical axis , and feed drums with curved plates around the perimeter, attached coaxially to the ends of the cleaning drum, and the grill is made in the form of horizontal rods, between which fingers are placed showers and fresh drum, the wall with the grating is concave with center of curvature located on the axis of rotation of the cleaning drum, by upland abutment exhaust channel (Patent RU №2026470, E02B 9/04 of 09.01.1995).

Недостатком этого устройства является сложность, обусловленная многочисленными элементами очистного барабана, не практичными в изготовлении, что не позволяет обеспечить надежную и продолжительную работу сооружения в ходе их эксплуатации. Кроме того, применение привода в движущихся частях барабана сложно и, как следствие, требует дополнительных затрат на оборудование очистного барабана, а значит и стоимость достаточно высока. Другим недостатком является отсутствие автоматического гибкого регулирования речного водозабора воды. В целом это снижает надежность эксплуатации и сложность конструкции.The disadvantage of this device is the complexity due to the numerous elements of the treatment drum, not practical in manufacture, which does not allow for reliable and long-term operation of the structure during their operation. In addition, the use of the drive in the moving parts of the drum is difficult and, as a result, requires additional costs for the equipment of the cleaning drum, and therefore the cost is quite high. Another disadvantage is the lack of automatic flexible regulation of river water intake. In general, this reduces the reliability of operation and design complexity.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является водозаборное сооружение, включающее установленные в русле водотока подпорное сооружение с автоматическим вододействующим затвором, примыкающим к берегу и подпорному сооружению водосливной порог, образующий с берегом и подпорным сооружением водоприемную камеру, водоприемный оголовок с регулятором расхода воды, сообщенный с водоприемной камерой, и отводящий канал, подключенный к водоприемному оголовку, оно снабжено струеформирующим элементом, установленным на пороге с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и выполненным в виде горизонтальной секторной пластины и прикрепленной к ее дугообразной кромке вертикальной дугообразной пластины, причем струеформирующий элемент обращен дугообразной пластиной к подпорному сооружению, а в горизонтальной пластине выполнено окно (Авторское свидетельство SU №1393870, E02B 9/04 от 07.05.1988).The closest to the invention in technical essence is a water intake structure, including a retaining structure installed in the channel of the watercourse with an automatic water shutter adjacent to the shore and the retaining structure, an overflow threshold forming a water intake chamber with a shore and retaining structure, a water intake head with a flow rate regulator in communication with water-receiving chamber, and a discharge channel connected to the water-receiving head, it is equipped with a jet-forming element mounted on the threshold with the possibility of rotation in the horizontal plane and made in the form of a horizontal sector plate and attached to its arched edge of a vertical arched plate, the jet forming element facing the arched plate to the retaining structure, and a window is made in the horizontal plate (Copyright certificate SU No. 1393870, E02B 9/04 dated 05/07/1988).

Недостатками данного водозаборного устройства являются наличие многочисленных элементов сооружения и, как следствие, большая материалоемкость. Кроме того, сам процесс работы сооружения рассчитан только на работу набегания на пластину потока, где он разделяется на три потока, при этом присутствует винтовое движение потока, способное отбрасыванию наносов к окну и их последовательному сепарированию оттеснения от стенки порога к центральной оси русла. Эти недостатки снижают безотказность срабатывания сооружения при заборе воды, а следовательно, и надежность эксплуатации, а также нагрузка мусора увеличивается при движении струенаправляющего элемента при наличии привода.The disadvantages of this water intake device are the presence of numerous elements of the structure and, as a consequence, the large consumption of materials. In addition, the construction process itself is designed only for running onto a flow plate, where it is divided into three flows, while there is a helical flow movement capable of dropping sediment to the window and sequentially separating them from the threshold wall to the central axis of the channel. These disadvantages reduce the reliability of the operation of the structure during water intake, and consequently the reliability of operation, as well as the load of debris increases with the movement of the guide element in the presence of a drive.

Следовательно, должны создаться новые сооружения с учетом особенностей для забора воды непосредственно из поверхностного русла водотока. По пути таких сооружений осуществляют водозабор в каналы, трубы и аванкамеры насосных станций в соответствии с запросами потребителей.Therefore, new structures should be created taking into account the features for water intake directly from the surface channel of the watercourse. Along the way of such structures, water canals are taken into channels, pipes and ditch chambers in accordance with consumer requests.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение диапазона по допустимому содержанию наносов и мусора в исходной воде и повышение эксплуатационной надежности за счет отсутствия перегораживающих движущихся частей элементов при заборе воды из водотока.The technical result of the invention is to increase the range for the permissible content of sediment and debris in the source water and increase operational reliability due to the absence of blocking moving parts of the elements during the intake of water from the watercourse.

Технический результат достигается тем, что водозаборное сооружение, включающее установленное в русле водотока подпорное сооружение, примыкающий к берегу водосливной порог, водоприемную камеру, регулятор расхода и отводящий канал, подключенный к водоприемному оголовку, струеформирующий элемент, обращенный к подпорному сооружению, оно содержит ковшовую водоприемную камеру, которая оборудована водосливом широкого порога, а выход - аванкамерой, соединенной с отводами каналами забора воды, при этом русло водотока дополнительно снабжено поперечной водобойной перегородкой в виде жесткой криволинейной стенки, закрепленной одним концом на дне водотока и выполненной с обращенной вверх и в сторону ковшовой водоприемной камеры вогнутой гранью, а между поперечной водобойной перегородкой и ковшовой водоприемной камерой расположена параллельно берегу, разделительная вертикальная стенка, при этом они образуют скоростной режим гидравлической струи, вытекающей в выходном участке, при этом над верхней частью всех элементов установлено перекрытие.The technical result is achieved by the fact that the water intake structure, including a retaining structure installed in the channel of the watercourse, a drainage threshold adjacent to the shore, a water intake chamber, a flow regulator and a discharge channel connected to the water intake head, the jet forming element facing the retaining structure, it contains a bucket water reception chamber , which is equipped with a spillway of a wide threshold, and the outlet is an anterior chamber connected to the outlets by water intake channels, while the channel of the watercourse is additionally equipped with a transverse water-borne partition in the form of a rigid curved wall fixed at one end on the bottom of the watercourse and made with a concave face facing upward and toward the bucket water intake chamber, and a vertical dividing wall is located parallel to the shore between the transverse water-borne partition and the bucket water intake chamber, while they form high-speed mode of a hydraulic jet flowing in the outlet section, while an overlap is established over the upper part of all elements.

Кроме того, с целью повышения эффективности регулирования путем уменьшения поступления влекомых наносов и мусора в ковшовую водоприемную камеру со стороны водослива с широким порогом установлена под углом защитная решетка.In addition, in order to increase the efficiency of regulation by reducing the intake of sediment and debris into the bucket water intake chamber, a protective grate is installed at an angle with a wide threshold on the side of the spillway.

Кроме того, дно аванкамеры имеет наклон в сторону отводящих каналов.In addition, the bottom of the chambers has a slope towards the outlet channels.

Кроме того, вход водослива с широким порогом в аванкамеру снабжен эксплуатационным затвором.In addition, the entrance of the spillway with a wide threshold into the chamber is equipped with an operational shutter.

Кроме того, дно водоприемного отверстия ковшовой водоприемной камеры выполнено уступом, на который опирается под углом защитная решетка свободным концом.In addition, the bottom of the water inlet of the bucket water inlet chamber is made by a ledge, on which the protective grate rests at an angle with the free end.

Такая взаимосвязь и взаимозависимость основных элементов водозаборного сооружения позволит, обогащенного наносами и мусором, за счет того, что основные элементы, благодаря взаимному расположению вблизи решетки, криволинейной поперечной стенки закрепленной на дне водотока, разделительной вертикальной стенки и водослива с широким порогом, направляются в русло водотока посредством воздействия на них восходящих токов воды по высоте, где кинетическая энергия достаточно высока. Кроме того, наличие аванкамеры, дно которой имеет наклон в сторону отводящих каналов, создает безподпорное движение воды на входе в ковшовую водоприемную камеру, когда вода поступает через водослив с широким порогом и, она снабжена эксплуатационным затвором.Such interconnection and interdependence of the main elements of the intake structure will allow enriched with sediment and debris, due to the fact that the main elements, due to the relative position near the grate, curved transverse wall fixed to the bottom of the watercourse, a vertical dividing wall and a spillway with a wide threshold, are sent to the channel of the watercourse through exposure to them of upward currents of water at a height where the kinetic energy is quite high. In addition, the presence of an advance chamber, the bottom of which has a slope towards the outlet channels, creates an unsupported movement of water at the entrance to the bucket water inlet chamber when water enters through the overflow spillway with a large threshold and it is equipped with an operational shutter.

Рационально в практике таких аванкамер при наличии забора воды в конце ее стремятся совместить места отбора с местоположением в сторону уклона местности. Очищенная вода при этом поступает потребителю, т.е. за счет разности уровней воды на входе в аванкамеру и вместе присоединения отводящих каналов вниз по течению.It is rational in the practice of such chambers in the presence of water intake at the end of it to combine the sampling points with the location in the direction of the slope of the terrain. The purified water at the same time enters the consumer, i.e. due to the difference in water levels at the entrance to the chamber and together the connection of the outlet channels downstream.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа показывает, что в заявленной совокупности признаков часть существенных признаков является новой, следовательно, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».A comparative analysis of the claimed technical solution and the prototype shows that in the claimed combination of features, some of the essential features are new, therefore, the claimed solution meets the criterion of "novelty."

На чертеже изображено водозаборное сооружение, общий вид.The drawing shows a water intake structure, General view.

Водозаборное сооружение включает ковшовую водоприемную камеру 1 в русле водотока 2 и аванкамеру 3 открытого типа с уклоном в сторону выхода. Выход ковшовой камеры 1 в аванкамеру 3 открытого типа оборудован водосливом 4 с широким порогом, над которым установлен эксплуатационный затвор 5. При этом вход в ковшовую водоприемную камеру 1 снабжен под углом защитной решеткой 6, которая нижним свободным концом опирается на уступ 7 на дне водоприемного отверстия 8 ковшовой водоприемной камеры 1. На выходе аванкамера 3 снабжена отводящими каналами 9 и 10, соответственно, с регуляторами расхода 11 и 12, при этом отметка дна русла водотока 2 расположена выше отметки дна аванкамеры 3 по течению.The water intake structure includes a bucket water intake chamber 1 in the channel of the watercourse 2 and an open chamber 3 with an incline towards the exit. The output of the bucket chamber 1 in the open chamber 3 is equipped with a spillway 4 with a wide threshold, above which an operational shutter 5 is installed. At the same time, the entrance to the bucket water intake chamber 1 is provided at an angle with a protective grill 6, which rests on the ledge 7 at the bottom of the water intake opening 8 bucket water intake chamber 1. At the exit of the ditch chamber 3 is equipped with outlet channels 9 and 10, respectively, with flow regulators 11 and 12, while the mark of the bottom of the channel of the watercourse 2 is located above the mark of the bottom of the ditch chamber 3 with the stream.

Помимо того, водозаборное сооружение выполнено дополнительно поперечной водобойной перегородкой 13 в русле водотока 2 в виде жесткой криволинейной стенки, закрепленной одним концом на дне русла водотока 2 и выполненной с обращенной вверх и в сторону ковшовой водоприемной камеры 1 вогнутой гранью.In addition, the water intake structure was additionally made by a transverse water-borne partition 13 in the channel of the watercourse 2 in the form of a rigid curved wall fixed at one end on the bottom of the channel of the watercourse 2 and made with a concave face facing upward and to the side of the water intake chamber 1.

Кроме того, между поперечной водобойной перегородкой 13 и ковшовой водоприемной камеры 1 разделительная вертикальная стенка 14 расположена параллельно береговой кромке русла водотока 2, которая формирует прямоточный канал 15, при этом она образует отвод наносов и мусора в сторону выходного створа участка 16 (окно) при скоростном режиме гидравлической струи вниз по течению русла водотока.In addition, between the transverse waterway baffle 13 and the bucket water intake chamber 1, the vertical dividing wall 14 is parallel to the coastal edge of the channel of the watercourse 2, which forms a direct-flow channel 15, while it forms the removal of sediment and debris towards the outlet of section 16 (window) at high speed mode of a hydraulic stream downstream of the channel of a watercourse.

Помимо того, над ковшовой водоприемной камерой 1, поперечной водобойной перегородкой 13 и разделительной вертикальной стенкой 14 установлено перекрытие 17.In addition, over the bucket water inlet chamber 1, the transverse water separating wall 13 and the vertical dividing wall 14, an overlap 17 is installed.

Кроме того, разделительная вертикальная стенка 14 может быть установлена поворотной на вертикальной оси вращения (не показано для упрощения) с приводом ее перемещения.In addition, the vertical dividing wall 14 can be mounted rotatable on a vertical axis of rotation (not shown for simplicity) with a drive for moving it.

Наличие перекрытия 17 ликвидирует влияние бурлящего потока, который создается в проточном канале 15 в виде создающего восходящие токи, экранирующего выход потока из канала 15 в русло водотока 1 вместе с наносами и мусором, т.е. перекрытие 17 препятствует образованию выплесков в зоне забора воды в ковшовую водоприемную камеру на ограниченном по течению русла водотока.The presence of the overlap 17 eliminates the effect of the bubbling stream, which is created in the flow channel 15 in the form of creating upward currents, screening the outlet of the stream from channel 15 to the channel of watercourse 1 together with sediment and debris, i.e. the overlap 17 prevents the formation of splashes in the area of water intake into the bucket water intake chamber on a limited channel of the watercourse.

Водозаборное сооружение работает следующим образом.The water intake works as follows.

Речной поток, насыщенный наносами и мусором по подводящему русла водотока 2 поступает к ковшовой водоприемной камере 1, при этом наличие вогнутой грани поперечной водобойной перегородки 13 создает подпор в проточном канале 15, часть которого у стенки вращается в сторону через выход открытого створа 16 участка в сторону русла водотока 2, а большая часть потока, которого проходит через установленную под углом защитную решетку 6, далее водослив 4 с широким порогом поступает в аванкамеру 3. Очищенная вода поступает в отводящие каналы 9 и 10, соответственно, с регуляторами расхода 11 и 12, размещенными в конце аванкамеры 3. Таким образом, за счет разности уровней воды на входе в аванкамере 3 и в месте расположения ковшовой водоприемной камеры 1 в водотоке 2, происходит заданный забор воды, а благодаря наличию наклонной защитной решетки 6 и проточного канала 15, а также с поперечной водобойной перегородки 13 с криволинейной стенкой наносы и мусор сбрасываются вниз по течению русла водотока 2. При этом в проточном канале 15 формируется достаточная гидравлическая струя с заданной шириной, ограниченной разделительной вертикальной стенкой 14. Как ширина струи, так ее протяженность и направленность способствуют активному транспортированию наносов и мусора вниз по течению водотока 2. Забор воды к потребителю осуществляется через прорези решетки 6, свободные концы которые опираются на уступ 7, далее через водослив 4 с широким порогом в аванкамеру 3, дно которой имеет положительный уклон в сторону течения. Таким образом, эффективную работу по водоотбору обеспечивает комплекс дополнительных устройств.The river stream, saturated with sediment and debris through the inlet of the watercourse 2, enters the bucket water intake chamber 1, while the presence of a concave face of the transverse water separation wall 13 creates a backwater in the flow channel 15, part of which at the wall rotates to the side through the exit of the open section 16 of the site to the side riverbed 2, and most of the stream, which passes through an angle guard 6, then spillway 4 with a wide threshold enters the chamber 3. Purified water enters the discharge channels 9 and 10, respectively In fact, with flow regulators 11 and 12 located at the end of the ditch chamber 3. Thus, due to the difference in water levels at the inlet of the ditch chamber 3 and at the location of the bucket water intake chamber 1 in watercourse 2, a predetermined water intake takes place, and due to the presence of an inclined protective the grate 6 and the flow channel 15, as well as from the transverse water separating wall 13 with a curved wall, sediment and debris are discharged downstream of the channel of water stream 2. In this case, a sufficient hydraulic stream with a given width is formed in the flow channel 15, vertical dividing wall 14. Both the width of the stream, its length and direction contribute to the active transport of sediment and debris downstream of the stream 2. Water is drawn to the consumer through the slots of the lattice 6, the free ends of which rest on the ledge 7, then through the spillway 4 s wide threshold in the chamber 3, the bottom of which has a positive bias towards the current. Thus, the effective collection of water provides a set of additional devices.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно упростить компоновку водозаборного сооружения, повысить надежность его работы и эффективность защиты от наносов и мусора от попадания в водозабор, кроме того, необходимо совмещать места отбора воды с перекрытием всех элементов в русле водотока сверху, которое препятствует образованию восходящих потоков и повышает равномерность течения в плане на выходе в водоток.The present invention allows to significantly simplify the layout of the water intake structure, to increase the reliability of its operation and the effectiveness of protection against sediment and debris from getting into the water intake, in addition, it is necessary to combine the places of water withdrawal with the overlap of all elements in the channel of the watercourse from above, which prevents the formation of ascending flows and increases uniformity currents in the plan at the outlet to the watercourse.

Claims

1. The intake structure, including a retaining structure installed in the channel of the watercourse, a drainage threshold adjacent to the shore, a water intake chamber, a flow regulator and a discharge channel connected to the water intake head, a jet forming element facing the retaining structure, characterized in that it contains a bucket water reception chamber , which is equipped with a spillway of a wide threshold, and the outlet is a fore-chamber connected to the outlets by water intake channels, while the channel of the watercourse is additionally equipped with a transverse waterhole the partition in the form of a rigid curved wall fixed at one end on the bottom of the watercourse and made with a concave face facing up and towards the bucket water inlet chamber, and a vertical dividing wall is located parallel to the shore between the transverse water outlet partition and the bucket water inlet chamber, while they form a high-speed mode a hydraulic jet flowing in the outlet section, while an overlap is established over the upper part of all elements.

2. The intake structure according to claim 1, characterized in that in order to increase the efficiency of regulation by reducing the intake of sediment and debris into the bucket water inlet chamber, a protective grate is installed at an angle with a wide threshold on the side of the spillway.

3. The intake structure according to claim 1, characterized in that the entrance of the spillway with a wide threshold into the chamber is equipped with an operational shutter.

4. The water intake structure according to claim 1, characterized in that the bottom of the water inlet of the bucket water inlet chamber is made by a ledge, on which the protective grate rests at an angle with the free end.