CC BY
0ON THE METHOD OF CALCULATING THE AERATED WATER FLOW IN THE DOOR CHAMBER OF THE DEPTH SUBSTATION OF THE SHAMKIRCHAY
HYDROELECTRIC STATION
VUSALA VAGIF GIZI MAMMADOVA
Ph.D. in Engineering, docent Azerbaijan University of Architecture and Construction Baku, Azerbaycan
KAMALA KARA GIZI ABDULLAYEVA Senior Lecturer Azerbaijan University of Architecture and Construction Baku, Azerbaijan
Summary: There has always been a need to develop new hydraulic calculation methods for individual parts of the facilities in the Shamkirchay hydroelectric dam, to study hydraulic work modes, to check the stability of the slopes of the dam of the reservoir, and the natural and artificial slopes of the areas around the reservoir. This requires conducting research in irrigation facilities, in particular, revising the methods of calculating the aerated water flow in the door chamber of the depth subaqueous of the hydrojunction. In the article the methods of calculating the aerated water flow of the door chamber of the depth sub-tank operating in different hydraulic regimes are given, and the Shamkirchay hydrojunction is taken for research.
Key words: depth subaqueduct, flow, flow consumption, irregular motion, hydraulic installation
SaMKIRCAY HIDRODÜYÜNÜN D9RINLIK SUBURAXANININ QAPI KAMERASINDA AERASIYALANMI? SU AXINININ HESABLANMA ÜSULUNA DAIR
Xülas3 §amkirgay hidrodüyünü tdrkibindd qurgularin ayri-ayri hissalari üzra yeni hidravliki hesablanma üsullarmm i§lanmasina, hidravliki i§ rejimlarinin tadqiqina, su anbarinin bdndinin yamaclarinin, anbar atrafi arazilarin tabii va süni yaradilmi§ yamaclarinin dayaniqliga yoxlanilmasina zarurat hami§a aktual olub. Bu da suvarma qurgularindaki tadqiqatlarin aparilmasini, alaxsusda hidroqov§agin darinlik suburaxaninin qapi kamerasinda aerasiyalanmi§ su axininin hesablanma üsullarina yenidan baxilmasini talab edir.
Maqalada müxtalif hidravliki rejimlarda i§layan darinlik suburaxaninin qapi kamerasinin aerasiyalanmi§ su axinin hesablanma üsullari verilmi§ va tadqiqat ügün §amkirgay hidroqov§agi götürülmü§dür.
Agar §özlar: darinlik suburaxicisi, axin, axin sarfi, qeyri-müntazam harakat, hidrotexniki qurgu
Ölkamizin qarb hissasi Ganca- Qazax iqtisadi rayonunu ahata edir ki, bura Qazax, Agstafa, §amkir, Tovuz, Gadabay, Da§kasan, Goranboy, Göygöl, Samux inzibati bölgalarini, Ganca va
ф Ф . 9
Naftalan kimi iri §aharlar daxildir. Umumi sahasi 12,5 min km olan bu bölga alveri§li iqtisadi-cografi mövqeya malikdir. örazisinin su ehtiyatlari Ganca9ay, Agstafa9ay, §amkir9ay, Cogaz9ay, Tovuz9ay, Zayam9ay va digar 9aylarin hesabina tamin olunur. Ki9ik Qafqazin §ahdag silsilasinin Hinaldag zirvasindaki 3220m yüksakliyinda manbayini Sarisudan götüran §amkir9ayin su hövzasinin sahasi 1170 km , uzunlugu 95 km- dir, 6 sag va 8 sol qolu vardir. §amkir9ay Xülüf kandi yaxinliginda 93 m yüksaklikda Kür 9ayina tökülür. £ayin qidalanmasinda illik axininin asas hissasini taqriban 38%-ni qar, 17%-ni yagi§, qalanini isa yeralti sular ta§kil edir.
§amkir9ay su anbari darya9asinin ümumi su tutumu 164,5 mln.m3-dir. Bu hacmin 156,3
о о
mln.m -i faydali, 8,2 mln.m -i isa ölü hacmidir. Bu su anbari hidroqov§aginin tikinti layihasi Türkiyanin "Tamalsu" va Azarbaycanin "Azdövsutaslayiha" institutlari tarafindan 2006-ci ilda
i§lanmi§dir. Su anbari hidroduyunu kompleksina §amkir9ay magistral, paylayici va suvarma kanallari da daxildir. Tikintisi 2014-cu ilda bitan §amkir9ay hidroqov§agi 50 min hektara yaxin torpaq sahalarinin su taminatini va 20 min hektara yaxin yeni akin sahalarininistifadaya verilmasina sabab olub.
Bu hidroqov§agin tarkibindaki qurgularin muxtalif hissalari uzra yeni hidravliki hesablanma usullarinin i§lanmasina, onlarin hidravliki i§ rejimlarinin ara§dirilmasin va s. boyuk zarurat oldugundan hidroqov§agin darinlik suburaxaninin qapi kamerasinda aerasiyalanmi§ su axininin hesablanma usullarina yenidan baxilmasini aktual movzu kimi diqqati 9akmi§dir.
Qeyd etmak lazimdir ki, su anbarlarinda darinlik suburaxanlarinin qapi kamerasinda i§9i qapinin arxa tarafinda kameranin havalandirma borucugu ila taminati olduqca muhumdur. Burada perioritet vazifa dib borularinin yerla§dirilmasi ila asas qapinin arxasinda su axininin sathi saviyyasinda va bu sathla kameradaki yuxari divarin arxa tarafindaki bo§luqlarda amala galmasi gozlanilan vakumun geni§lanmasini azaltmaq, ki9iltmakdir. Hava kutlasinin kamerada qapinin arxa tarafina oturulmasi vakumun yaranma prosesini pozur. Hava kutlasinin ke9masi ila axinin sathinda va yuxarisinda bo§luqlarda aerasiyalanmi§ axini yaranir. Bela hava-su axinin gostaricilarinin tayini boyuk praktiki mahiyyat da§iyir. Hava-su qari§iginin tasirindan amala galan aerasiyali su axininin yuxari hissasi muayyan hidravliki qaydalarla, ortadaki hissasi tamam ayri hidravlik qanunlarla, suyun sathinda tamaman qari§an altdaki hissasi farqli hidrodinamik qaydalarla tadqiq edilir va oyranilir. Naticada farqli qanunlar asasinda oyranilan aerasiyali su axininin ayriliqda analiz olunaraq oyranilmasi olduqca aktualla§ir ki, yeni va movcud usullardan istifada edilmasina ehtiyac yaranir.
Darinlik suburaxaninda i§9i qapisinin arxasinda yerla§dirilmi§ borulardan havanin kutlasinin kameraya ke9ma (aerasiyali axin amala gatiran) sarfi 9oxsayli laborator tacrubalara asasan a§agidaki kimi emprik ifada ila tapila bilar [1]:
Qa = 0,0066
Г Л1А -1
Q (1)
Q-asas qapinin altindan ortolan axinin sarfiyyati, vi-qapinin altindan xaric olan axinda yaranmi§ si9rayi§dan oncaki h1 darinlikli hissada su axininin harakatinin orta suratidir.
Su anbari hidroduyunundaki darinlik qapinin tarafindaki havanaqletdirici borularda havanin Qn sarfi qapi kamerasinin yuvalarinda (daliklarinda) hava kutlasinin yerli tutulmasinin sarfi (Qm), hava-su qari§igininn sarbas aerasiya edilma sarfi(Qaffl) va asas qapinin arxasindaki suyun sathinda fazada axinin bolunmasinda sarhadlarinda yaranan surtunma quvvanin hesabina hava kutlasinin calbedilma sarflarinin (Qac) cami kimi tapilir:
Qa=Qm+Qa®+Qac (2)
Qm-qapi yuvalarinda hava kutlasinin lokal tutulmasinin sarfiyyatidir ki, bu sarfin da darinlik suburaxaninin xarakterina asasan muayyan olunur; Qam-sarbast yaranmi§ aerasiyalanmi§ axinin sarfiyyatidir, a§agidaki ifada ila tayin olunur [2]:
Г h Л Qarn = h--1 ■ Q (3)
Ih J
h1-aerasiyalanmi§ su axininin darinliyi (§akil 1); hffl -aerasiyanin tasirinin nazara almadigi halda su axininin hesablanmi§ darinliyidir.
Aerasiyalanmi§ axinin ixtiyari kasiyinda Fruda (Fr) adadi u9un orta qiymat Fr>70 olduqda sarbast aerasiyali axinin sarfi:
Qaw = 0,01 ■л/Fr -40Q (4)
Darinlik suburaxanindan i§9i qaoinin arxa tarafinda aerasiyalanmi§ su axininin h darinliyi, salist §akilda sarbastla§mi§ sathli qeyri-muntazam harakat li aerasiyalanmi§ axina asasan xususi tam enerjinin dayi§ma tanliyindan alinir. Qeyri-muntazam harakatli prizmatik axarlardan olan axinin asas diferensial tanliyina asasan:
i - Ô2
^ = (5)
dl л aQ2
g—
q2
burada, if = —hidravlik maillik; hi = — qeyri-muntazam harakatli su axini ixtiyari 7 — c R B
kasiyinda darinlikdir.
Qeyd olunanlari nazara alsaq (1) diferensial tanliyi açagidaki kimi ifada edarik:
dh _ i " if _ i " if _ i " if (6)
di x_a (Q\ B i~avl 1 -Fr
g \ — J —
ry\
Ixtiyari kasikda su axini uçun tapilan Frud adadinin qiymati: Fr =
2 „ 2 " av
gh
av2
gh,
Axinin sathinda aerasiya prosesinida nazara alaraq, bu sathin ia mailliyi ila muhitin sixliqlari va enina kasiyin sahalarindan asili olan — ■—b parametirlarinin camini, (6) ifadasindanin
P —
suratindaki gostaricilardan salist sathda qeyri-muntuzum harakatda aerasiyalanmi§ su axininin diferensial tanliyi:
i i i Pa —
i " I,- " i----
dh^= P — /уч
dl 1 - Fr
burada: i-i§çi qapisindan sonraki hissada qurgunun dibinin mailliyi; if -suyun axinina gora surtunmasinin bucaq mailliyi olub, açiq axarlara §ezi amsali uçun C = ifadasinin nazara alaraq tayin edilir:
i = -L Г Q Y= v2 = vv2A (8)
f c2R l—J г8gJ^ 8gR
X - i§çi qapisindan sonraki hissa uzra uzunluq boyu yaranmi§ hidravlik muqavimati nazara
alan amsal ; R- hidravlik radius; ia - su axinin sathinda olan hava kutlasinin surtunmusinin bucaq
1 aPa p mailliyidir: ia =---; Pa -hava axini tarafindan yaradilan taziyq ; — - havadaki sixligin
Pag da P
P -3
sudaki sixliga nisbati: — = 1,3■ÎO ; юь - dibdaki boruda su buraxanin daxildan en kasik sahasi:
P
®b=ffl+fflaffl; ю-su axinin h darinliyina muvafiq olan en kasiyinin sahasi ; ®affl-sarbast aerasiyali su axinin sathi uzarinda ki, ha hundurluyunda enina kasiyinin sahasidir (§akil 1)
§akil 1. Darinlik suburaxan qurgusunda qapi arxasindan daxil olan hava kutlasinin
sarfinin hesablanmasinin sxemi
§akil1-da hava muhitinin surati ( va), su muhitinin surati ( v ) gostarilibdir. Hava-su kutlasinin birga harakat suratinin qiymati va olduqda (§akil1) , (7) ifadasindaki nisbati a§agidaki kimi yazmaq olar:
a
( + (a( _( + (аЛ Va _Q + Qa( =J + Qa(
(
(v
Q
Q
(9)
(9) ifadasini (7) diferensial tanlikda nazara alsaq dh-e tapiriq:
dh = ■
1
1 - Fr
l - lf - la -
Po_ P
^ Qaa
1 Q
dl
(10)
(10) diferensial tanliyi ardicil olaraq yaxinla§ma metodu ila hall edilarak, aerasiyalanmi§ su axininin darinliyinin tayini u9un (11) ifadasini aliriq:
r Q ^
h = h
. Q
(11)
h -aerasiyani nazara almaqla axinin hesablanan darinliyidir.
Aerasiyalanan axin u9un havani calbedan sarf, b eninda dib borusundan ke9an hava kutlasinin va suratla ke9ma zonasini 0 ^ha hududlarinda inteqrallanma prosesi (§akil1)-da Al2 masafasinda ila tayin olunur:
"a
Qac = aqlb { Vadh
(12)
harada ki, aqi - emprik metodla tapila bilan amsal olub, i - sayli sahaya (zonaya) gora 2<b/ha<7 olarsa onda:
am = 0,16 ■ — - 0,12 (13)
Qapi kamerasina ke9an hava kutlasinin surati parabolik qanunla dayi§ilir va kameraya ke9mi§ hava sathdaki surat sifira yaxinla§ir.
va = a h - a2h
(14)
a1 va a2- sabit amsallar olub a1 amsalinin (m.san)-1 vahidi ila, a2 amsalinin isa (san-1) vahidila
ol9ulan kamiyyatlardir.
§akil1-da verilmi§ sxemdan gorunduyu kimi su sathinda h=0 va vaseth =0, ortala§mi§
0
kaskilarda h =1 h , v
Ota
2 a ' a
= 2 ha
f
1
- a2
an açagidaki kaskilarda ( su axininin tamas sathi
üzra ) h=ha va havanin sürati suyun sathinda olan süratla barabarlaçdirilmasi çartina asasan = ha {axha - a2 ) olar. A§agi va orta kasiklar üzra havanin süratlarinin §arti qiymatlari arasindaki
a^ag
müqayisalardan \v0a
< v
a.mg
. Havanin orta kasiklardaki sürati müsbat va manfi ola bilar, amma
an açagidaki kaskilarda sürat hami§a müsbatdir. (14) ifadasini 12)-da nazara aldiqda:
ha
Qac = aqib ¡{a!h2 - a2h)dh = aqib
f h3
h
2
aY — - a2
2
a = a À 1 a1ha - 1 a2hl I = aqlbhl I 1 aiha - 1 a2
/
Q = a bh
z^ac qi a
1
1
-a,h — a,
v3 1 a 2 2,
(15)
(2) ifadasindaki sarflarindan Qm- istisna olmaq digarlari müayyan ifadalarla tapilir. Bu sarflari hesabladiqdan sonra (.2) ifadasindan i§çi qapisinin yuvalarinda hava kütlasini lokal (yerli) tutulma sayinin sarfi(Qi):
Qm = Qa -{Qa.+ Qac ) (16)
Darinlik qapilarinda seqmentvari va müstavi baglayici altindan keçan axinin farqli hidravliki sxemlarina rast galinir (§akil 2).
Çakil 2 Darinlik baglayicilari altindan axmanin hidravliki hesablanma sxemlari: a) müstavi sixilmada; b) faza sixilmasinda.
Qapilardan öndaki sahada, baglayicinin va ya baglayicilar qaldirildigi yerlar va qapilardan sonraki hissalarda su axininin sixilan yerlarinda en kasiyinin saha va darinlik nisbati arasindaki açagidaki asililiqlardan tayin edilir:
n =
a h
(17)
о
S =
Os
a
SfezcQb
S = -± =
a,
h s- h
= Sfe^
(18)
= s-n
(19)
h ht
harada ki, Qt, ht- qapidan avval tazyiqli axindaki canli en kasiyinin sahasi va axinin darinliyi; ab, hb- qapinin qaldirildigi yerda su axininin kasik sahasidir va qapinin qaldrilma hundurluyudur;
a, hs - i§9i qapinin arxasindaki axinin sixilan hissasinin fazadaki vaziyyatinda en kasiyinin sahasi va darinlikdir.
(18) va (19) dusturlarinin muqayisasindan malum oldugu kimi su axinina gora faza muhitinda sixilmanin amsali (s/eza), §aquli vaziyyatdaki sixilmanin amsalina (s) barabardir: sfeza=s.
Darinlik suburaxaninda S amsalini, qapinin tazyiqli rejimda i§ladiyi dovrunda Qt kasiyinda suratin basqi tasiri nazara almaqla yerli hidravlik muqavimatin amsalina (4) asasan tayin olunur:
1
S =
1+V4
(20)
(4) amsalinin tapilmasi talab edilarsa (19) va (20) dusturlarindan birlikda istifada edildikda,
hamin amsali tapmaq olar:
1
1+V4 h
=f h- -14=
h
fh V ht
v hs j
„ h , - 2-+1 h
(21)
^omkircay su anbanda yuxan bycfdoki su sovivyosi NBS=696 m olduqda suyun sovivyo
з
vaziyyatini nizamlayan Qn=84 m /san sarfi buraxilma prosesinda i§9i qapisinin arxa tarafinda su axininin sixilan darinliyi h1=0,527 m . Axininin orta surati:
v1 =
Qn
84,0
= 36m / san
4,5-05175
b-qapi kamerasinin enidir: b=4,50 m. (1) ifadasi ila aerasiyali prosesin yaranmasini tamin olunmasi u9un sarfi:
Г .. V'4 f
Qa = 0,0066
-1
- Qn = 0,0066
36,0
Y
■79,81-0,5175
-1
x 84,0 = 24,5m3/ san;
Qa=24,5 m3/san
Aerasiya tasirini nazara almaqla su axini hD =3 m darinliyina 9atdirildiqda, aerasiyalanmi§ su axininin darinliyi hi=3,4 m-a 9atir ki, hamin kasikdan axinin orta surati va Frud adadi:
Qn
84,0
b-h 4,5-3,0
= 6,22m / san;
Fr = ^
1,1-6,222
g-ha 9,81-3,0
= 1,45
(3) ifadasi ila balli qiymatlara asasan oz-ozuna yarana bilan aerasiyalanmi§ sarfi hesablayaq:
Qac
к
\ h, V D
-1
Qn =
3,4 3,0
Л
-1
-84,0 = 11,2m3 \ san
§amkir9ay uzarinda su anbari hidroduyunun darinlik su buraxanindan Qn = 84,0 m \san nizamlanan sarfi buraxmaqdan otru qapi kamerasinin yuvalarinda hava kutlasinin lokal tutulmasinin
3
sarfi Qm=5,0 m \san oldugundan, (2) ifadasina asaasn i§9i qapisinin arxasinda suyun sathinda olan
j
fazadaki axinin bolunan sarhaddindaki surtunma tasirindan yaranan quvvanin hesabina havanin calbolunma sarfi:
Q*c = Qa - (Qa. + Qm ) = 24,5 - (11,2 + 5,0) = 8,3m3 \
san
Ba§langic parametirlar asasinda hamin hesablanma ardicilligini gozlamakla SES-a va §amkir9ayin kanalina axini buraxilma hallarinda aerasiyalanmi§ su axinini hidravliki hesabatlarini apaririq.
3
Darinlik su buraxanindan HES-a Qses=31,0 m \san sarfla axin buraxildaqda, hi=0,36875 m
з
-0,37 m, Qm=l,2 m \san, h. =2 m, h;=2,15 m olar, digar hidravliki gostaricilar a§agidaki kimi tayin edilri:
v =
Qs
SES
31,0
1 b ■ h 4,5 • 0,37
= 18,6m / san;
Qa = 0,0066
( V,4 -1
.M .
Qses = 0,0066
18,6
\ 1,4
д/9,81 ■ 0,37
-1
■ 31,0 = 4,3m3 / san, Qa = 4,3m3 / san;
QS
31,0
b ■ к 4,5 ■ 2,0
Fr =
= 3,44m / san;
1,1 ■ 3,442
Qaa.
h
\
^-1 v h. j
gh. 9,81 ■ 2,0 '2,15
= 0,66;
Q = I -2--1 I ■ 31,0 = 2,325m / san;
2,0
Qac = Qa - (Qa. + Qm ) = 4,3 - (2,325 +1,2) = 0,775m3 /
san.
§amki9ay suvarma kanalina Qk=28 m /san sarfla darinlik suburaxanindan axin buraxilarsa Qm=0,05 m3/san , hl=0,75625m-0,76m, h.=l,5m; hi=1,52m olar va digar hidravliki gostaricilar:
v =
Qk
28,0
1 b ■ h 4,5 ■ 0,76
Qa = 0,0066 ■
С л1,4 -1
Vgh1
■ Qk = 0,0066
= 8,2m / san;
-1
V9,81 ■ 0,76
■ 28,0 = 0,5m3/ san;
=
Qk
28,0
b ■ h 4,5 -1,5
= 4,15m / san;
a- v2 1,1- 4,152 Fr =-. = --^-= 1,28;
Qa.
Л
h-1
vh. J
g ■ h. 9,81-1,5 '1,52
■ Q = !y^—1|-28,0 = 0,37m3/san;
Qac = Qa - (Qa. + Qm ) = 0,5 - (0,37 + 0,05) = 0,08m3 /
san.
§amkir9ay uzarinda su anbarina aid darinlik suburaxaninda oturulan axinin basqisi va sarfi azaldiqca qapi kamerasina hava kutlasinin caledilan sarfi azalmi§ olur.
U9 farqli hidravlik rejimlarda istismar oluna bilan darinlik suburaxaninin qapi kamerasi u9un lazimi sarf ila havanin calb edilmasindan otru havadaki aerasiya borucugubda talab olunan sarfli axinin kameraya verilmasi u9un borucugun a§agidaki sonluq hissasinda xususi havaoturan klapanin yerla§dirilmasi maqsadyonlu sayilir.
1,4
1
aD9BiYYAT
1. Musayev Z.S., Mammadov K.M., Mahmudov T.M., ismayilov F.M., Zarbaliyev M.S. Hidrotexniki qurgular (III na§r). Baki: "Tahsil" NPM, 2009, 684 s.
2. Абдурагимов Р.А. Исследование вопросов гидравлики уплотнения глубинных затворов гидротекнических сооружений. Баку-2003, 103 с
