CC BY
18
http://vestnik-nauki.ru/
УДК 626
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ШЛЮЗА-РЕГУЛЯТОРА В
ИСТОКЕ РЕКИ ПИССЫ
Т.В. Шамонина, Е.А. Нелюбина
DEFINITION OF CAPACITY OF GATEWAY CONTROLLER TO THE SOURCE
OF THE RIVER PISSA
T.V. Schamoni^, E.A. Nelyubina
Аннотация. В данной статье объектом исследования является шлюз-регулятор на реке Писсе. Истоком реки является озеро Виштынецкое. Исследуемый шлюз находится в нескольких метрах от истока. Установлено, что конструктивно шлюз выполнен как водослив с широким порогом. В результате полевых изысканий были определены конструктивные особенности и размеры сооружения. Определена пропускная способности шлюза в зависимости от уровня воды в озере Выштынецком.
Ключевые слова: река Писса; шлюз-регулятор; расходы; уровни.
Abstract. In this article, the object of study is the gateway regulator on the river Pissa. The source of the river is lake Vishtynetskoye. The studied gateway is located a few meters from the source. Found that structurally, the gateway is made like the broad-crested Weir. As a result of field surveys were determined design features and dimensions of the structure. Determined the bandwidth of the gateway depending on the water level in the lake Vestenicka.
Keywords: Fluss Pissa; gateway-regulator; flow rates; levels.
Введение
Река Писса является правым притоком реки Анграпы и впадает в неё ниже города Гусева на расстоянии 14 км от устья Анграпы. Истоком Писсы является озеро Выштынецкое, самое большое озеро Калининградской области. Длинна реки составляет 98 км, площадь водосбора - 1440 км2 [1, 2]. Перед войной (1941-45гг.), на реке работало несколько электростанций, небольшой мощности. Напоры для них создавали шлюзы-регуляторы. Они же использовались для регулирования стока реки. Один из таких шлюзов находится у истоков реки [3]. Возможность мониторинга расхода воды вблизи устья озерной реки весьма важна для исследования ее гидрологических характеристик [4].
Целью данной статьи является расчёт пропускной способности шлюза-регулятора и установление зависимости расхода от уровней воды в озере Виштынецком.
Шлюз-регулятор
В результате обследования проведенного в октябре 2018 года установлено, что шлюз представляет собой водослив с широким порогом. Центральная часть - лоток шириной 2,4 м с вертикальными стенами высотой 3,2 метра. Над шлюзом проходит дорога. Сопряжение лотка с руслом реки в верхнем и нижнем бьефах выполнено в виде бетонных подпорных стенок. Перед сооружением и за ним русло реки канализировано и имеет поперечное сечение приближённое к трапецеидальному (рис.1).
Рисунок 1 - Шлюз-регулятор реки Писсы
Для регулирования пропускаемых через шлюз расходов воды он разделён на два пролёта, оборудованные затворами. Конструктивно подвижная часть затворов представляет собой металлическую раму с обшивкой. До аварии, которая произошла в марте 2018 года, обшивка была в виде металлического щита. Впоследствии её заменили деревянными
досками (рис.2).
Рисунок 2 - Шлюз-регулятор со стороны верхнего бьефа
http://vestnik-nauki.ru/
Со стороны нижнего бьефа водобойная плита имеет порог высотой 0,2 м (рис. 3).
Рисунок 3 - Шлюз-регулятор со стороны нижнего бьефа
Определение расхода в зависимости от глубины воды в русле за шлюзом
Для расчёта пропускной способности шлюза необходимо иметь зависимость глубины воды за ним от пропускаемого расхода.
При обследовании было установлено, что русло реки чистое, имеет поперечное сечение приближённое к трапецеидальному с параметрами: ширина по дну равна 2,4 м, заложение откосов - 1,5. Уклон дна на этом участке равен 0,5%о.
Расчёт выполнен по формуле Шези для установившегося равномерного режима течения [5]:
0 = В■ Ик ■ С-4Ш, (1)
где В - ширина канала по дну; Ьк - глубина воды на пороге водослива; С - коэффициент Шези; Я - гидравлический радиус; 1 - уклон дна. Расчёт выполнен в табличной форме (табл. 1).
Таблица 1 - Расчёт зависимости расходов от уровней воды в канале
Ьк,м Ь,м т 2 ю,м Х,м Я,м п П 0,5/ С,м /с 0,м3/с
0,6 2,4 1,5 1,98 4,56 0,43 0,025 33,50 0,5 1
0,9 2,4 1,5 3,37 5,64 0,604 0,025 36,07 0,5 2
1,1 2,4 1,5 4,46 6,37 0,70 0,025 37,26 0,5 3
Максимальная глубина воды принята равной 0,9 метров исходя из высоты берегов. По
результатам расчётов построена кривая зависимости <3 = ЯЬ|Х) (рис. 4).
Ьк см
Рисунок 4 - Зависимость расходов от глубины воды в русле
Определение пропускной способности шлюза
Пропускная способность шлюза определяется при условии полностью открытых водосливных отверстий при потопленном истечении по формуле [6, 7]:
< = 5-е-р-Б-И-,
(2)
где 5 - коэффициент, учитывающий характер подвода воды к водосливу и зависящий от угла а (а - угол между водосливом и осью потока); а - коэффициент, учитывающий боковое сжатие потока; р - коэффициент скорости; В - ширина водослива, м; И - глубина воды на пороге водослива, м; g - ускорение свободного падения, м/с2.
Расчёты выполнялись в соответствии с расчётной гидравлической схемой (рис.5). Отметка □ УВ на схеме соответствует уровню воды в озере Виштынецком; Н - глубина воды перед шлюзом; р - высота порога.
VУB
н
й-'-'/.'//"/'// 'Л
I
Рисунок 5 - Расчётная гидравлическая схема шлюза Результаты расчётов приведены в табл.2.
http://vestnik-nauki.ru/
Таблица 2 - Расчёт пропускной способности шлюза-регулятора
0,м3/с hk^ ^м В,м 2,м Н
1,0 0,60 0,40 2,4 0,03 0,43
1,5 0,75 0,55 2,4 0,04 0,59
2,0 0,91 0,71 2,4 0,05 0,76
Заключение
В результате обследования установлены основные размеры и конструктивные особенности шлюза-регулятора и параметры русла. Составлена гидравлическая схема шлюза-регулятора и рассчитана его пропускная способность в зависимости от уровней воды в озере Виштынецком. Расчётным путём получена зависимость расходов и глубин воды в русле. Полученная зависимость может быть использована при обработке результатов инженерно-гидрометеорологических изысканий в бассейне реки Писсы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность. Т. 4. Прибалтийский район. Вып.3. Литовская ССР и Калининградская область РСФСР / Под ред. М.В. Силича. Л.: Гидрометеоиздат,1963. 172 с.
2. Domnin, D., Chubarenko, B., Lewandowski A. Vistula Lagoon Catchment: Atlas of water use. Moscow: Exlibris Press, 2015. 106 p.
3. Великанов Н.Л., Наумов В. А., Маркова Л.В., Смирнова Л.В. Результаты натурных исследований малых водотоков на мелиорированных землях региона // Вода: химия, экология. 2013. № 7. С. 18-26.
4. Наумов В.А., Ахмедова Н.Р. Инженерные изыскания в бассейне реки Преголи: монография. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВО «КГТУ», 2017. 183 с.
5. Агроскин И.И. Гидравлика: учебное пособие. Москва: Госэнергоиздат, 1950. 439 с.
6. Киселёв П.Г. Справочник по гидравлическим расчётам. Москва: Энергия, 1972. 312 с.
7. Свод правил СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Утверждён приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. N 623 и введен в действие с 1 января 2013 г.
REFERENCES
1. Resursy poverhnostnyh vod SSSR. Gidrologicheskaja izuchennost' [Surface water resources of the USSR. Hydrologic knowledge]. T.4. Pribaltijskij rajon. Vyp.3. Litovskaja SSR i Kaliningradskaja oblast' RSFSR / Pod red. M.V. Silicha. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1963. 172 p.
2. Domnin, D., Chubarenko, B., Lewandowski A. Vistula Lagoon Catchment: Atlas of water use. Moscow: Exlibris Press, 2015. 106 p.
3.Velikanov N.L., Naumov V.A., Markova L.V., Smirnova L.V. Rezul'taty naturnyh issledovanij malyh vodotokov na meliorirovannyh zemljah regiona [Results of field studies of small waterways on reclaimed land in the region]. Voda: himija, jekologija. 2013. No 7, pp. 18-26.
4. Naumov V.A., Akhmedova N.R. Inzhenernye izyskaniya v basseyne reki Pregoli: monografiya [Engineering surveys in the basin of the Pregel river]. Kaliningrad: Izd-vo FGBOU VO «KGTU», 2017. 183 p.
5. Agroskin I. I. Hydraulics [Gidravlika]. Moscow: Gosenergoizdat, 1950. 439 p.
6. Kiseljov P.G. Spravochnik po gidravlicheskim raschjotam [Handbook of hydraulic calculations]. Moscow: Energija, 1972. 312 p.
7. Svodpravil SP 58.13330.2012. Gidrotehnicheskie sooruzhenija.Osnovnyepolozhenija [The set of rules SP 58.13330.2012. Waterworks.Fundamentals.] Utverzhdjon prikazom Ministerstva regional'nogo razvitija Rossijskoj Federacii (Minregion Rossii) ot 29 dekabrja 2011 g. N 623 i vveden v dejstvie s 1 janvarja 2013 g.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Шамонина Татьяна Владимировна Калининградский государственный технический университет, студент магистратуры направления «Природообустройство и водопользование», E-mail: shamonina-95@mail.ru
Shamonina Tatyana Vladimirovna Kaliningrad State Technical University, The master's student «Environmental engineering and Water management»
E-mail: shamonina-95@mail.ru
Нелюбина Елена Андреевна Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, доцент, кандидат технических наук.
E-mail: elena.nelyubina@klgtu.ru
Nelyubina Elena Andreevna Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences.
E-mail: elena.nelyubina@klgtu.ru
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с авторами статьи: 236022, Россия, Калининград, Советский пр., 1, КГТУ, ГУК, каб. 322. Нелюбина Е.А.
8(4012)99-53-37
