Повышение точности определения расходов на гидросооружениях, работающих по схеме водослива с широким порогом

УДК

627.83.001.24

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2016.2.141

Аннотация

Известно, что большинство водопропускных сооружений, используемых в различных отраслях водного хозяйства, включая лесосплав, в гидравлическом отношении работает как водослив с широким порогом. Несмотря на значительное число исследований данного типа водослива, начиная с пионерных, выполненных еще учениками Галилео Галилея, целый ряд вопросов остался недостаточно изученным. Вследствие этого существующие методики расчета пропускной способности водослива с широким порогом имеют погрешность более 5…6 %. Такая погрешность при учете расходуемой воды уже не удовлетворяет производство и не соответствует мировым стандартам. При расчете коэффициента расхода, являющегося многопараметрической функцией деформированного потока и сооружения, зачастую учитываются условия входа на порог, относительная высота и относительная ширина порога водослива
и совершенно не учитываются потери в пределах самого сооружения. Единичные исследования, проводимые в этом направлении, недостаточно подтверждены лабораторными и натурными данными. Целый ряд методик других авторов позволяет вести расчет пропускной способности водослива конечной ширины только в проектной практике и не пригодны для использования в эксплуатационный период. Поэтому было проведено около 600 лабораторных и натурных экспериментов, позволивших установить влияние относительной глубины на сходе с порога водослива и ее определяющую роль в расчетах пропускной способности водослива с широким порогом. По данным исследований автора и опытным данным других исследователей, обработанных в соответствии с методикой автора, были построены графики, подтверждающие функциональную зависимость этой глубины от конструктивных особенностей гидросооружений. Математическая обработка массивов опытных данных позволила получить для определения коэффициента расхода водослива новые расчетные зависимости, повысившие точность измерений расходных характеристик данного типа водослива, особенно в эксплуатационный период. Строго выполненные лабораторные
и натурные исследования дали возможность разрабатывать новый способ измерения расхода воды, квалифицированный Государственным комитетом по изобретениям как изобретение. При этом были разработаны рекомендации по вопросам оптимизации
расположения створов, где необходимо проводить замеры параметров деформированного гидросооружением потока. Сделан важный вывод о том, что совершенствование учета расходования воды на сооружениях лесосплавного производства предпочтительнее вести путем повышения водомерности этих сооружений за счет внедрения более современных методик расчета пропускной способности, учитывающих большее число параметров потока и сооружения. 

Сведения об авторах

В.Д. Давыдов, канд. техн. наук

Кубанский государственный аграрный университет, ул. Калинина, д. 13,
г. Краснодар, Россия, 350044; е-mail: dvd194@mail.ru

Ключевые слова

водомерность, гидросооружения, водослив с широким порогом, измерения, способ, погрешность, расчет пропускной способности

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Давыдов В.Д. Исследование руслостеснительных сооружений на сплавных реках, работающих по схеме водослива с широким порогом: дис. … канд. техн. наук. Л., 1980. 312 с.

2. Давыдов В.Д. Ресурсосберегающие технологии водоучета. Краснодар: КубГАУ, 2007. 237 с.

3. Березинский А.Р. Пропускная способность водослива с широким порогом. М.; Л.: Госстройиздат, 1950. 126 с.

4. Способ измерения расхода воды: а.с. 1275213 СССР, МКИ С 01 F 1/20/ Давыдов В.Д., Сербинов А.В. (СССР). № 771971/24-10; заявл. 18.07.84; опубл. 07.12.86, Бюл. № 45. 2 с.

Поступила 17.02.14

Ссылка на английскую версию:

Improving the Determination Accuracy of Costs in the Hydraulic Structures Operating Under the Scheme of a Broad-Crested Weir

UDC 627.83.001.24

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.2.141

Improving the Determination Accuracy of Costs in the Hydraulic Structures
Operating Under the Scheme of a Broad-Crested Weir

V.D. Davydov, Candidate of Engineering Sciences

Kuban State Agrarian University, Kalinin str., 13, Krasnodar, 350044, Russian Federation; e-mail: dvd194@mail.ru

The most of culverts used in various sectors of water management, including wood floating, in relation to the hydraulic operates as a broad-crested weir. Despite the considerable amount of studies of a weir of this type, since the pilot studies made by the Galileists, there is a number of underinvestigated issues. As a consequence, the existing methods of broad-crested weir calculation have an error of more than 5–6 %. This error in the accounting of consumed water does not satisfy the industry and does not meet the international standards. When calculating the discharge code, which is a multi-parameter function of a strain flow and a structure, we often take into account the conditions of entry at a crest, the relative height and width of a weir crest and do not take into account the operational wastes within the structure itself. A few studies conducted in this area are not enough confirmed by laboratory and field data. A number of techniques of other authors allows us to calculate the spillway capacity of the finite width only in a design practice and are not suitable for use in the maintenance period. Therefore, about 600 laboratory and field experiments have been conducted, which allowed establishing the effect of the relative depth at the crest of weir and its decisive role in the calculation of the spillway capacity with a broad-crested weir. Based on the author's studies and the experimental data of other researchers treated according to the author’s method, the graphs were constructed, confirming the functional dependence of the depth on the design features of the hydraulic structures. Mathematical processing of experimental data provided new calculation dependencies to determine the weir coefficient. These dependencies improved the accuracy of measurements of flow characteristics of this type of weir, especially in the maintenance period. Strict implementation of laboratory and field studies gave an opportunity to develop a new method for water consumption measuring, qualified by the State Committee for Inventions as the invention. The authors developed the recommendations for optimizing the location of cross sections, to carry out the measurements of the flow parameters deformed by a hydraulic structure. Analysis of the studies also helps to make the important conclusion that the improvement of water consumption accounting in the structures of the floating plants is preferable to conduct by the increase of water measuring in these structures due to the introducing of the modern methods of weir calculation, taking into account the increasing number of flow and structure parameters.

Keywords: water regularity, hydraulic structure, broad-crested weir, measurement, method, error, weir calculation.

REFERENCES

1. Davydov V.D. Issledovanie ruslostesnitel'nykh sooruzheniy na splavnykh rekakh, rabotayushchikh po skheme vodosliva s shirokim porogom: dis. … kand. tekhn. nauk [The Research of the Bed Restricting Structures on the Floating Rivers, Operating Under the Scheme of a Broad-Crested Weir: Cand. Eng. Sci. Diss.]. Leningrad, 1980. 312 p.

2. Davydov V.D. Resursosberegayushchie tekhnologii vodoucheta [The Resource Saving Water Metering Technology]. Krasnodar, 2007. 237 p.

3. Berezinskiy A.R. Propusknaya sposobnost' vodosliva s shirokim porogom [A Carrying Capacity of a Broad-Crested Weir]. Moscow; Leningrad, 1950. 126 p.

4. Davydov V.D., Serbinov A.V. Sposob izmereniya raskhoda vody [A Method of Water Measurement]. Certificate of authorship, no. 1275213, 1984.

Received on February 17, 2014