CC BY
7УУК: 626-337: 626.83.838
Норкулов Б.М.
СУВ ОМБОРЛАРИНИНГ СУВ ТАШЛАШ ИНШООТЛАРИДА ОЦИМНИНГ КИНЕМАТИК ТУЗИЛИШИ ТАДЦЩОТЛАРИ
Норкулов Б.М. - т.ф.ф.д (PhD) (Самарканд давлат архитектура-курилиш институти)
В статье представлена практическая значимость результатов исследований, которая заключается в достижении гашения кинетической энергии донного потока в водосбросных сооружениях водохранилищ низкого и среднего напора, определения прочностных расстояний и функциональных размеров, сооружений, промежуточных расстояний конструктивных элементов энергогасителей, обеспечения минимального расстояния до гидравлического прыжка потока воды в чисел Фруда, предотвращения явления опрокидывания потока и снижения затрат на строительство.
Ключевые слова: коэффициент использования фронта водослива, сжатый разрез, удельный расход, гидроэлектростанция, манёвры, гидравлический прыжок, эксплуатация.
The article presents the practical significance of the research results, which consists in achieving the quenching of the kinetic energy of the bottom flow in the spillways of low and medium pressure reservoirs. Determination of strength distances and functional dimensions, structures, intermediate distances of structural elements of energy absorbers, ensuring a minimum distance to the hydraulic jump of the water flow in Froude numbers, preventing the phenomenon of overturning the flow and reducing construction costs.
Key words: coefficient of utilization of the water front, compressed section, specific consumption, hydroelectric power station, hydraulic jump, operation.
Кириш. Х,озирги вактда сув ташлаш иншоотларида сув окими энергиясини сундиришнинг турли хил вариантларини куллаш хамда энг мукаммал конструкциясини танлаш учун экспериментал моделни ишлаб чикиш ва уларни амалиётда куллаш масалаларини хал килиш муаммолари етарли даражада урганилмаган. Шу сабабли, сув ташлаш иншоотларида сув окими энергиясини киска масофаларда сундириш, сув окими агдарилишини олдини олишини инобатга олган холда иншоотнинг узида турлича энергия сундиргичларнинг конструктив ечимларини куллаган холда гидравлик жараёнларни урганиш ва мухандислик амалиётида ишлаб чикиш зарурияти пайдо булади.
Шу билан бирга сув ташлаш иншоотларида сув окимининг кинетик энергиясини сундириш буйича иншоотларнинг конструктив ечимларини танлаш, сув окимининг пастки бьеф иншоотларига гидродинамик зурикишларини аниклаш, сув ташлаш ва сув чикариш иншоотларида бьефлар туташиши буйича янги экспериментал тадкикотлар утказиш хдмда илмий асосланган хисоблаш усулларини олиб борилиши мухим вазифалардан биридир.
Шу муносабат билан сув омборлари сув ташлаш иншоотларида пастки бьефи грунтининг таркиби, тузилишини инобатга олган холда сув окими энергиясини кичик масофаларда сундириш, сув окими уюрмали агдарилиши олдини олиш учун эксплуатация тадбирларини куллаш, иншоотнинг ишончлилик даражасини ва ишлаш муддатини ошириш буйича иншоотнинг энергия сундиргичлари конструкцияларини такомиллаш бугунги куннинг мухим вазифаларидан биридир.
Метод. Мавжуд гидротехника ва гидроэнергетика иншоотлари эксплуатацияси амалиётида сув ташлаш иншоотлари нисбатан соддарок конструкцияга эга булсада, иншоотнинг ишончлилик даражаси юкори булганлиги сабабли уларни физик моделлаштириш кенг микёсда олиб борилади [1,2].
Сув окими эркин сиртга эга булиб, унда огирлик ва ишкаланиш кучлари мухим рол уйнайди. Экспериментал курилмани барпо этишда унинг улчамлари ихчам ва кичик булиши унинг арзонлашишини таъминлайди. Лекин, унинг кичиклаштирилиши сув оким харакатига сирт таранглик ва ишкаланиш кучлари таъсирини оширади. Бу муаммони бартараф этиш максадида, масштаб коэффициенти 50-60 булиши, сув утказгичдаги сарф коэффициенти
киймати аниклиги 5% дан паст булиши, сув утказгич напори 6,5 мм. дан юкори булиши ва сув оким хдракатланадиган сиртларнинг силликлик даражаси юкори булишини талаб этилади. Бу шартларни бажарган холда утказилган экспериментал лаборатория тадкикотларида сув ташлаш иншоотидан сув утказгич оркали сув окими хдракатланганда амалиёт учун аник натижалар беради [3,4]. Гидравлик х,одисаларни физик моделлаштиришда геометрик ухшашлик, бошлангич ва чегаравий шартлар ухшашлиги, окимни пайдо булишида иштирок этувчи кучларга мос келувчи динамик хдмда кинематик ухшашлик конунлари шартлари бажарилиши максадга мувофик х,исобланади.
Тадкикот натижалари та^лили: Гидравлик режимлар тадкикот килинганда натура шароити учун сув ташлаш иншоотларидан тушаётган окимнинг куйидаги параметрлари тадкикот килинди:
^ сув ташлаш иншооти сарфи Q=3,9 ^ 11,6 л/с;
> окимнинг уртача тезлиги $=15 ^ 150 см/с;
> пастки бьефдаги уртача чукурликлар h=8 ^ 21 см.
^ Бу режимларнинг солиштирма узгариши диапазони куйидаги куринишда кабул килинди:
> солиштирма сарф Кп = — = 0.06 — 0.53 бунда: Q ва Qp - иншоотдан утаётган ва х,исобий сарфлар;
> сув куйилиш фронтининг ишлатилиш коэффициенти Р = — = 0.35 — 0.583 бунда: Ь - ишлаётган булимлар кенглиги, В - пастки бьеф кенглиги.
Белгилаб олинган, оким параметрлари диапазони тадкикотларимизда аникланган конуниятларни кулланилиш чегараларини аниклаш имкониятини беради.
Куп булимли сув ташлаш иншоотларининг реал объектлардаги иш шароитида оким хдракати фазовий характерга эга булади. Мана шу жихдти билан илмий-тадкикотлар текис масала тадкикотларидан фарк килади. Бундай шароитда солиштирма сарфларнинг таксимланишидаги ассиметрия мавжуд булмайди. Бу х,олат гидротехник иншоотлари эксплуатация жараёнида ташланаётган сув сарфидан ташкари напор ва чукурликларнинг динамикасини, затворларни манёврлашни башорат килишни такозо килади. Эксплуатация натижаларидан маълумки, сув ташлаш иншоотларининг манёврлашда носимметрик тарзда окимнинг таксимланиши унинг агдарилишига, сув айланмаларнинг шаклланишига ва пастки бьефдаги узаннинг планда ва чукурлик деформациялари руй беришига олиб келади. Шу сабабли, эксплуатация жараёнида солиштирма сарфнинг симметрик тарзда таксимланиш х,олатига олиб келувчи манёврлаш схемалари кенг кулланилади. Тадкикотларда бу вазият инобатга олиниб, симметрик тарздаги манёврлаш жараёнидаги окимнинг гидравлик режимлари тадкикот килинди [5,6,7,8].
Тадкикотлар асосида сув ташлаш бурун сохдсидаги окимнинг кинетик энергиясини сундириш ва сув окимини агдарилишини бартараф этиш буйича олиб борилган тадкикотларга асосан, сув ташлаш сохдсида рисбермага сув тушгунга кадар окимнинг кинетик энергиясини сундириш буйича конструктив ечимлар, энергия сундиргичларни олд пешона каршиликлари ва сундиргичдан ошиб тушиш тезлик динамикаларини курсатиб, бу параметрларни тадкикот килинган энергия сундиргичлар учун аниклаш имкониятини беради [9,10]. Уларнинг бир нечта конструктив ечимларини куллаган х,олда энергия сундиргичлар мавжуд булмаган, туртбурчак ва ярим ой шаклидаги энергия сундиргичларни экспериментал курилмада тадкикот утказдик. Тадкикот натижалари буйича бизга энг максимал даражада оким энергиясини сундирувчи конструкция куйидаги 1 ва 2-расмларда келтирилган
2,15
1-расм. Сув ташлаш иншоотида сундиргичларининг жойлашиши.
энергия 2-расм. Экпериментал тадкикотда ярим ой шаклидаги энергия сундиргичларнинг куриниши.
бу ерда: Fr-энергия сундиргичлардан кейинги аницланган Фруд сонлари, hJ,2,з,4 - оцим чуцурлиги, д},2,з,4 - энергия сундиргичнинг девор цалинлиги.
Узан туби буйлаб харакатланаётган окимнинг тезликка боглик равишда Фруд сонини сув ташлаш иншоотида энергия сундиргичлари мавжуд булмаган холатдаги гидравлик сакрашларнинг куринишлари учун Фруд сони ва кинетиклик параметрлари аникланди [11]. Сув ташлаш иншоотининг бурун сохасидаги гидравлик жараёнларни аниклаш максадида, энергия сундиргичлари мавжуд булмаган холатда Фруд сонини кийматлари (3^6-расмлар)да келтирилган. Бизнинг таклиф килаётган конструкцияда сув ташлаш сохасига жойлаштирилган энергия сундиргичлардан олинган Фруд сонлари натижалари 3,4-расмларда келтириб утилган [7,10].
Сув ташлаш иншооти моделида энергия сундиргичлари мавжуд булмаган холатда турли сув сарфлар асосида экспериментам тадкикотларда аникланган гидравлик курсаткичлар асосида Фруд сонлари аникданди ва улар куйидагича:
4 5
3-расм. =3,9 л/с булганда сув ташлаш кисмида 4-расм. рм=6,9 л/с булганда сув ташлаш энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат. кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд
булмаган холат.
Сув ташлаш иншоотида харакатланаётган окимчанинг сув сарфи Qм =3,9 л/с булганда сув ташлаш кисмида энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат (3-расм). Биринчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr = 0.07^1,66 тенг булиб, Fr =1^1,7 оралигида булганда тулкинсимон гидравлик сакраш ходисаси руй берди.
Сув ташлаш иншоотида харакатланаётган окимчанинг сув сарфи Qм=6,9 л/с булганда сув ташлаш кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат. Иккинчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr = 0.09^2.27 тенг булиб, Fr =1,7^2.5 оралигида булганда эса суст гидравлик сакраш амалга ошади. Гидравлик сакраш руй берганда эркин сиртда кичик-кичик айлана куриниши пайдо булади (4-расм).
5-расм. Qм =10,07 л/с булганда сув ташлаш 6-расм. Qм=11,6 л/с булганда сув ташлаш кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат булмаган холат
Сув ташлаш иншоотида харакатланаётган окимчанинг сув сарфи Qм =10,07 л/с булганда сув ташлаш кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат (5-расм). Учинчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr =0.09^2.27 тенг булиб, Fr =1,7^2.5 оралигида булганда эса суст гидравлик сакраш амалга ошади. Гидравлик сакраш руй берганда сохада эркин сиртда кичик-кичик айланма куринишлар пайдо булади.
Сув ташлаш иншоотида хдракатланаётган окимчанинг сув сарфи Qм=11,6 л/с булганда сув ташлаш кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат (6-расм). Туртинчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr=0.2^4,11 га тенг булиб, Fr =2,5^4,5 оралигида булган кийматларда тебранувчи гидравлик сакраш руй беради. Оким буйича маълум масофадан сунг тулкин пайдо булади. Бу холатда гидравлик сакраш доимий равишда булмайди.
Бешинчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr=0,2^1,21 га тенг эканлиги аникланди. Олинган маълумотлар асосида тадкикотларда сакраш узунлиги, туташ чукурликлар куриниши билан чегараланиб колинмади, сакраш руй бераётган шароитда оким тезлигини таксимланиши, тезликларнинг узгариши, оким ювувчанлик кобилиятини узгариши кузатилди.
Экпериментал тадкикотларда аникланган натижалар асосида, сув ташлаш иншоотида оким сув ташлаш иншоотидан катта тезликда окиб чикканда, асосан, узан тубига якин сохада харакатланиш режимида пастки бьефдаги оким билан туташиши аникланганди. Сув сарфини ошиши билан Фруд сонини ошиб бориши кузатилди. Улар урнатилиб, натижалар олинган саноклар таккосланди ва энг самарали бу сундиргич ярим ой шаклидаги энергия сундиргичи эканлиги аникланди ва куйидагича натижаларга эришилди (7-И0 расмлар).
Рг 0,5
кесмлар
1,2
1 0,6
0,6 0,4 0,2
1
-нуцта
кеснзиар
7-расм. Qм=3,9 л/с. Сув ташлаш кисмига энергия 8-расм. Qм=6,9 л/с. Сув ташлаш кисмига
сундиргичлар урнатилгандан кейинги холат. энергия сундиргичлари урнатилган холати.
Сув ташлаш иншоотида харакатланаётган окимчанинг сув сарфи Qм=3,9 л/с. Сув ташлаш кисмига энергия сундиргичлар урнатилгандан кейинги холат. Биринчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr = 0.05^0,4 (7-расм). Сув ташлаш иншоотида харакатланаётган окимчанинг сув сарфи Qм=6,9 л/с. Сув ташлаш кисмига энергия сундиргичлари урнатилган. Иккинчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr =0.02^0,78 (8-расм)
Fr
Fr v 1 0,8 0,6 0,4 0,2
кесимлар
9-расм. Qm=10,07 л/с булганда сув ташлаш 10-расм. QM=11,6 л/с. булганда сув ташлаш кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд булган кисмида энергия сундиргичлари мавжуд булган холат. холат.
Сув ташлаш иншоотида харакатланаётган окимчанинг сув сарфи Qm=10,07 л/с булганда сув ташлаш кисмидаги энергия сундиргичлар мавжуд булган холат аникланган Фруд сонининг киймати Fr =0.17^0,98 тенг булди (9-расм). Qm=11,6 л/с. да сув ташлаш кисмида энергия сундиргичлари мавжуд. Туртинчи аникланган Фруд сонининг киймати Fr=0.l7-l,2l (10-расм).
Сув ташлаш иншоотида экспериментал моделдан аникланган маълумотлар асосида, Фруд сонини турли конструкцияли энергия сундиргичларнинг ишлаши гидравлик шартлари режимларини таъсирини киёсий таккослаш графикларини келтириб утдик. Бу биринчи холатда энергия сундиргичлари мавжуд булмаган холат, иккинчи холатда энергия сундиргичлари туртбурчак шаклидаги холат ва учинчи холат ярим ой шаклидаги энергия сундиргичлар холатларни корреляция усулида таккослаш графиклари курилди (1К14-расмлар). рг2,00
1,50
1,00
11-расм. Qm =3,9 л/с. l-энергия сундиргичлар 12-расм. Qm =6,9 л/с. l-энергия сундиргичлар
мавжуд булмаган холат; 2 - туртбурчак мавжуд булмаган холат; 2 - туртбурчак
шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилган шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилган
холат; 3 - ярим ой шаклидаги энергия холат; 3 - ярим ой шаклидаги энергия
сундиргичлар урнатилгандан кейинги холат. сундиргичлар урнатилгандан кейинги холат.
13-расм. Qm =10,07 л/с. l-энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат; 2 - туртбурчак шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилган холат; 3 - ярим ой шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилгандан кейинги холат.
1ИНИВИЯ
А 1—1 ■ __EBB
Д р 1ЙВ1ИИ
Ау/^.—-**-— С 1 3 1 кесимлар
14-расм. Qm=11,6 л/с. l-энергия сундиргичлар мавжуд булмаган холат; 2 - туртбурчак шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилган холат; 3 - ярим ой шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилгандан кейинги холат.
Сув ташлаш иншоотида харакатланаётган окимчанинг сув сарфи Qm =3,9 л/с (ll-расм), Qm =6,9 л/с. (12-расм), Qm =10,07 л/с (13-расм), Qm=11,6 л/с (14-расм). l-энергия сундиргичлар
мавжуд булмаган х,олат; 2 - туртбурчак шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилган х,олат; 3 - ярим ой шаклидаги энергия сундиргичлар урнатилгандан кейинги холатнинг таккослаш графиклари.
Энергия сундиргичларнинг киёсланадиган вариантлар буйича тадкикотларда хисобий сарфлар диапазони, оким харакат режимини характерловчи параметрлар ва окимнинг гидравлик параметрларига боглик равишда аникланди ва Фруд сони асосида таккослаш графиклари келтириб утилди. Бунда, асосан тугри-туртбурчак кесилмаган супали энергия сундиргичлари Фруд сонини мавжуд холатга нисбатан 20-35% гача пасайтиришга эришилди. Биз таклиф килаётган ярим ой шаклидаги энергия сундиргичлари мавжуд булмаган холатга нисбатан 65-72% гача сувнинг кинетик энергиясини пасайтириши асосланди.
Хулоса. Олиб борилган тадкикотлар барча вариант тадкикотларида хисобий сарфнинг турли кийматларида сув окимининг кинематик структурасини ва харакат режимларининг узгариш диапазонлари урганилди. Бу тадкикотнинг характерли томони шундаки, тадкикотлар давомида гидравлик сакраш куринишидаги бьефлар туташиши пастки бьеф томонидан ростланиш оркали эмас, балки иншоотнинг реал эксплуатация шароитида шаклланиши таъминланди.
Сув ташлаш иншооти энергия сундиргичларда конструктив элементлар хисобий солиштирма катталиклари аникланди, бу борада амалга оширилган ишлар туртбурчак шаклидаги энергия сундиргичларнинг улчамлари h=2; 2,5; 3; 4; 5 см, ¿=1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5 см улчамларида тадкикотлар олиб борилди, ярим ой шаклидаги энергия сундиргичларнинг улчамлари h=2; 2,5; 3; 4; 5 см, b=1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5 см булганда тадкикотлар олиб борилди ва энг кулай конструкция ярим ой шаклидаги h=3 см b=3 см булган конструкция асосланди.
Фруд сони ва окимнинг критиклик параметрлари динамикаси хисобий сарфлар динамикаси, конструктив элементлар хисобий солиштирма катталикларига караб ва унинг шакли улчамлари оркали тадкикотлардан олинган маълумотлар асосида киёсий таккосланди.
Юкорида келтирилган 11-14-расмларда тугри бурчакли ва ярим ой шаклидаги энергия сундиргичларнинг киёсланадиган вариантлар буйича тадкикотларда хисобий сарфлар диапазони, оким харакат режимини характерловчи параметрлар ва окимнинг гидравлик параметрларига боглик равишда аникланган Фруд сони асосида таккослаш графиклари келтириб утилди. Бунда, асосан тугри туртбурчак кесилмаган супали энергия сундиргичлари Фруд сонини мавжуд холатга нисбатан 20-35% гача сувнинг кинетик энергиясини пасайтиришга эришилди. Биз таклиф килинаётган ярим ой шаклидаги энергия сундиргичлари оркали мавжуд булмаган холатга нисбатан 65-72% гача сувнинг кинетик энергиясини пасайтиришга эришилди.
АДАБИЁТЛАР
1. Базаров Д.Р., Норкулов Б.М., Шодиев Б.Н., Улжаев Ф.Б., Губанова У.У., "Сув ташлаш иншоотини гидравлик хисоблаш. " Ирригация ва мелиорация. № 1(15).2019 19. 32-37 б.
2. Рассказов Л.Н. и др. Гидротехнические сооружения,Часть 2, М., Из-во Ассосация строительнкх ВУЗов, 2008. 527 с.
3. Тищенко А. И. Методика натурных исследований безнапорных трубчатых гидротехнических сооружений на канале р-2 георгиевской оросительной системы. //Экология и водное хозяйство. - 2020. - №. 1 (4). - с. 25-32.
4. Шарп Дж. Гидравлическое моделирование. М. Мир., 1984., 184 с.
5. Беляшевский Р. Кинематические и энергетические характеристики потока на водобой с гасителями энергии. - Дисс. на соиск. уч. ст. канд. тех. наук. МГМИ, М., 1978. - 122 с.
6. Гунько Ф.Г. Методика гидравлических расчётов нижних бьефов многопролетных плотин на равнинных реках при маневрировании затворами. - М., - Л.: Госэнергоиздат, 1957. -88 с.
7. Uralov B., Xidirov S., Norqulov B.M., Matyakubov B., Eshonqulov Z., Gayur A., "River ^annel deformations in the area of damsels water intake" International Scientific Confere^e Construction Me^anks, Hydraulks and Water Resources Engineering (CONMECHYDRO -
2020) 23-25 April 2020, Tashkent Institute of Irrigation and Agricultural Mechanization Engineers, Tashkent, Uzbekistan https://doi.Org/10.1088/1757-899X/869/7/072014
8. Volshanik V., Orekhov G. Обоснование конструкций контрвихревых водосбросов гидротехнических сооружений //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2018. - Т. 1. - №. 8 (91). - p. 24-32
9. Wildenschild D., Sheppard A. P. X-ray imaging and analysis techniques for quantifying pore-scale structure and processes in subsurface porous medium systems //Advances in Water Resources. - 2013. - Т. 51. - p. 217-246.
10. Isabaev, K., Berdiev, M., Norkulov, B., Tajieva, D., & Akhmadi, M. (2020, July). The dynamics of channel processes in the area of damless water intake. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 883, No. 1, p. 012033). IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1757-899X/883/1/012004
11. Абилов Р. C. Гашение энергии сбросного потока в нижнем бьефе водосбросных сооружений плотинных гидроузлов //Точная наука. - 2017. - №. 11. - c. 17-20.
