Жабық су тастағыш құрылымдар.

Жабық су тастағыш құрылымдар – мұнаралы, мұнарасыз, шахталы, ожаулы, сифонды болып бөлінеді. Жабық су тастағыш құрылымдар- құрылым салынатын тұс өте тар болған жағдайда кеңінен қолданылады.

1. Мұнаралы-құбырлы су тастағыш – топырақтан соғылған бөгет денесінің ішіне салынады. Егер су өтімі аз болған жағдайда, мұнараның кесе көлденең ауданын тұрақты қылып, судың гидравликалық режимін ауыспалы қылып қабылдай береді. Үлкен арынды және көп су өтімін жіберуге арналған мұнаралы су тастағыштарға-Грузиядағы Мингечаур және Алжирдегі Ирил Эмда су тастағыш құрылымдары жатады. Бұл су тастағыш құрылымдарда судың қай өтімінде де құбырда арынсыз гидравликалық режим орын алады.

6.8. сурет. Мұнаралы - құбырлы су тастағыш құрылымдар.

а) арыны және су өтімі аз тасқын су тастағыш құрылымдар, типтік жоба.

б) Грузиядағы Мангечаур су торабының секундына 1600 м³ тасқын су өткізетін су тастағыш құрылымы, в) Алжирдегі Ирил Эмда су торабының секундына 2500 м³ тасқын су өткізетін су тастағыш құрылымы.

1- қоқыс ұстағыш тор; 2- қолдап қақпақ көтеретін құрылғы; 3- темірбетон диафрагма; 4- температуралық- шөгетін саңылау; 5- гидроизоляция; 6- қақпақ камерасы; 7- шахта; 8- саз топырақ; 9- құмшауыт; 10- су секіртетін трамплин; 11- саздақ сланецтер;

Мұнаралы –құбырлы су тастағыш құрылымдарды салу барысында, құбырлар арасы, мұнара мен құбырдың арасы жақсы жымдасып, су сыздықтап шықпауы шарт. Бұл жағдайда бөгет денесі біркелкі шөкпейтіні ескерілуі қажет. Осыған байланысты судың құбыр мен топырақтың жанасатын жерін қуып, ақпауын қамтамасыз ету қажет. Мұнаралы –құбырлы су тастағыш құрылымдар орта және жоғарғы арынды бөгеттерде көп қолданбағанмен, мұндай құрылымдарды биік бөгеттерге де (H_бөг≥80 м) қолдануға болады.

2. Ожаулы –құбырлы су тастағыш құрылымдар – бұл құрылымдардың кіре барыс басы ожау түрінде орындалады. Ожаулы су тастағыш құрылымның конструкциясы– арынды, арынсыз, кіре беріс басы –вакуумді, вакуумсыз болып кездесе береді. Арынсыз ожаулы су тастағыш құрылымдарды қабылдағанда олардың су қабылдайтын бетін ұзарту үшін ожаудың табалдырығының жиегін мүмкіндігінше ұзартады. Құбыр арынды жағдайда жұмыс атқарғанда оны көлбеу жазықтықта аздап бұруға рұхсат етіледі. Судың жылдамдығын азайту үшін, су тастағыш құрылымның аяқ жағына су ұрма құдық, не қайырма секіртпе салынады. Мұндай ожаулы–құбырлы су тастағыш құрылымдар тасқын су мөлшері 20 м³/с аспайтын, кішілеу әуіттерге, көлшіктерге салынады. (6.9. сурет)

6.9. сурет. Арынды ожаулы–құбырлы су тастағыш құрылымның конструкциясы. 1. жердің беті; 2. темірбетон құбырлар; 3. темірбетон қадалар; 4. бөгеттің орта сызығы;

6.9. сурете көріп отырғандай, ожаулы–құбырлы су тастағыш құрылым - кіре беріс бөліктен, арынды құбырдан және төменгі бьефте су энергиясын бәсеңдеткіш құрылғыдан тұрады. Кіре беріс бөлік- суға батпаған, практикалық сұлбадағы ұзын енді табалдырықтан тұрады, бұған тасқын су жан–жағынан, алдынан да, бүйірлерінен де келіп құйылады. Егер табалдырық төбесі ▼ҚТД орналастырылса, онда құрылым автоматты түрде жұмыс атқарады. Су ағар табалдырықтан кейін ожау орналасады, оның төменгі жағында құбырға су жіберетін тесік орналасады. Су тастағыш құбыр ретінде темірбетон, немесе асбестоцементті құбырлар пайдаланылады. Гидравликалық есептеулер арқылы су ағардың табалдырығының ұзындығын, құбырдағы арын шығынын және су ұрма құдықтың өлшемін табады. Су ағардың табалдырығының ұзындығын мына формула арқылы анықтайды: ; (6.5.)

Мұнда: σ– суға батырылу коэффициенті; Бұл қатынасына байланысты қабылданады. h_б- ожаудың суға бату тереңдігі, Н– су ағардың табалдыры– ғындағы арын, м., m= 0,42 – ағын коэффициенті.

Табалдырықтың бүкіл ұзыныдығын тапқаннан кейін, су ағардың алғы және бүйір қабырғаларының ұзындығын табады. Алғы (артқы) қабырғалардың ені құбыр диаметріне тең, не одан үлкен болуы керек.

Құбыр диаметрін және оның санын қабылдаған соң, судың құбырда ағу жылдамдығын анықтайды. ;

Мұнда: – құбыр ішіндегі судың ауданы, м²;

Құбыр ішіндегі су арынының шығыны мына формула арқылы табылады: (6.6.)

Мұнда ожауға кіре берістегі қарсылық коэффициенті,

құбырдан шыға берістегі қарсылық коэффициенті,

құбырдың ұзына бойына үйкеліске қарсылық коэффициенті.

Егер құбырдың кіре беріс басы тік бұрышты болып келсе егер қыры дөңгелектенсе 0,2; ал қыры өте жақсы дөңгелектенсе 0,05 деп қабылданады.

Құбыр ішіндегі судың жылдамдығы ескерілсе, кіре берістің қарсылық коэффициенті былай анықталады:

(6.7.)

Мұнда: v_k- cу ағысының құбырға кіре берісіндегі жылдамдығы, м/с;

v- құбырдың қарастырылып отырған қимасындағы су ағысының жылдамдығы, м/с;

Құбырдың шыға берісіндегі қарсылық коэффициенті, құбырдан шыққан су төменгі бефтегі су деңгейінің астынан шыққанда мына формуламен анықталады:

(6.8.)

Мұнда: құбыр ішіндегі судың көлденең қимасының ауданы, м²;

су ұрма құдықтан шыға берістегі судың көлденең қимасының ауданы, м²;

Құбырдың ұзына бойына үйкеліске қарсылық коэффициенті дөңгелек құбырлар үшін мына формуламен анықталады:

(6.9.)

Тік бұрышты құбырлар үшін: ; (6.10.)

Мұнда: -ұзына бойына қарсылық коэффициенті, құбырдың қабырғасының кедір-бұдырлығына және диаметіріне байланысты қабылданады; l- құбырдың ұзындығы, м; d- құбырдың диаметірі, м;

Егер, құбырдағы толық су арын шығыны арынмен шамалас болса, онда құбырдың көлденең кескінінің ауданы есепті өтімді жіберуге жеткілікті болғаны. Судың құбырдан ағып шыққандағы артық энергиясын бәсеңдету үшін, су ұрма құдық не су ұрма қабырға салынады.

3. Сифонды су тастағыш құрылымдар. Мұндай құрылымдар өз алдына немесе ашық су тастағыш құрылымдардың су тасымалдайтын бөлігінің бас жағы болып та қызмет атқаруы мүмкін (құранды құрылым). Кей кездері, бөгет төбесі арқылы, жоғарғы бьефтен төменгі бьефке суды тастау үшін құбыр түрінде де орналастыруы мүмкін. Сифон жотасын ▼ҚТД орналастырады. Су тасқыны кезінде судың деңгейі көтерілуіне байланысты төбедегі тесіктен сифонға ауа келмеуіне байланысты, сифонға су толып, іске қосылады. (6.10. сурет.)

Сифонды тасқын су тастағыштың су өтімі мына формуламен анықталады: ; (6.11.)

Мұнда: - ағын коэффициенті,

шыға берістегі сифонның кесе көлденең қимасының ауданы, м²;

Н₀-кіре берістегі су жылдамдығын ескере отырып табылатын арын шамасы.

Кішілеу сифондар үшін арын ▼УТД - ▼ҚТД айырмасы, көпшілік жағдайда Н= 10-20 см аспайды, ал үлкен сифондар үшін Н< 1,0 м.

Сифонды тасқын су тастағыш құрылымдардың артықшылығы: іске автоматты түрде қосылады; арын көп көтерілмейді және сифонды су тастағыш құрылымды су қоймасының бөгеті толық салынып біткесін ақ салуға болады. Егер төменгі бьефке тасталатын тасқын мөлшерін көбейту керек болса, сифондарды қосымша орналастыруға толық мүмкіндік бар.

Сифондық тасқын су тастағыш құрылымдардың кемшіліктері: ауа райы суық кездерде сифонды пайдаланудың қиындығы, сумен ағып келетін қоқыр –соқырды өткізуге бейімделмегендігі; тасталатын су ағымы көп болған жағдайда құбырдың иілген тұстарына арматураны көп тоқу қажеттілігі; құбырдың иілген тұстарында су қысымының жоғары болуы.

6.10. сурет. Сифонды тасқын су тастағыш құрылым.

а) ашық су тастағыш құрылымның бас жағы (құранды су тастағыш), б) мұнаралы су тастағыш. 1. ауа кіретін тесік; 2. сифон төбесі; 3. тез су ағар;

4, Шахталы су тастағыш құрылымдар. Шахталы су тастағыш құрылымдарды су қоймасының жағасына, бөгеттен тысқары жерге салады. Бұл құрылымдарды тар шатқалдарға, су қоймасының жағасының еңістігі күрт болған жағдайда, арыны үлкен, мөлшері көп тасқын суды тастау үшін салады. Шахталы су тастағыш: су ағар воронкадан, өтпелі учаскеден, тік не көлбеу шахтадан және суды алып кететін тунелден тұрады. Шахталы су тастағыштың тунелін құрылыс салу кезінде, тасқын суды өткізуге пайдалануға болады. Шахталы су тастағыштың воронкасының радиусын мына формула арқылы табуға болады:

; (6.12.)

Мұнда: R- шахталы су тастағыштың воронкасының радиусы, м;

Q- тасталатын тасқын су мөлшері, м³/с;

m= 0,36- су өтімі коэффициенті;

H- воронка үстіндегі арын шамасы, м;

Негізінде шахталы су тастағыштың воронкасының радиусін 6Н – тан көп мөлшерде қабылдайды. Конус тәріздес бөліктің ұзындығын мына шамада қабылдайды: L= (0,4 – 0,5)R;

Конус тәріздес бөліктің аяқ жағындағы судың тереңдігін былай қабылдайды: h₀= 0,65H;

Конус тәріздес бөліктің аяқ жағының радиусін мына формуладан табады: r₀= R – L – 0,325Hsinα,

мұнда α = 6^º -10^º- бұл конус тәріздес беттің көлбеу жазықтықпен арасындағы бұрыш.

Конус тәріздес бөліктің аяқ жағындағы су жылдамдығын мына формуламен табады: ; (6.13.)

У-тің ординатасын мына формуламен анықтайды:

(6.14.)

Бұл координата су бетінің ішкі жағының ординаталары, екі жазықтықтың қиылысатын нүктесі у_max береді. Осы у_max нүктесіндегі су жылдамдығын мына формуламен анықтаймыз: (6.15.)

Мұнда: жылдамдық коэффициенті,

у_mах– ең жоғарғы ордината, м;

Осы у_max ординатасындағы воронканың диаметірін табамыз:

(6.16.)

Төменде, 6.11-6.12 суреттерде шахталы су тастағыш құрылымның конструк- циялары келтірілген.

6.11. сурет. АҚШ-тағы Глен-Каньен су торабындағы ашық, суды маңдайынан қабылдайтын шахталы тасқын су тастағыш құрылым. Тасталатын тасқын су мөлшері Q=3900 м³/с;

6.12. сурет. Шахталы-тунелді су тастағыш құрылымдар.

а) воронкасы практикалық сұлбадағы, дөңгелек шахталы су тастағыш; б) воронкасы практикалық сұлбадағы, түсірмелі дөңгелек қақпақты су тастағыш; в) жазық төбелі су тастағыш; г) жартылай дөңгелек воронкалы су тастағыш; д) жапырақ тәріздес воронкалы су тастағыш; е) спираль тәріздес воронкалы су тастағыш; 1. су ағар воронка; 2. өтпелі учаске; 3. тік шахта; 4. шахтаның иілген тұсы; 5. суды алып кететін туннель; 6. бетон тығын; 7. дөңгелек қақпақ;

4. Тунелді тасқын су тастағыш құрылымдар. Бұл тасқын су тастағыш құрылымдар табаны жартас жерлерге салынған бөгеттер құрамында кеңінен қолданылады. Тунелді су тастағыш құрылымдарды салу әрдайым техника- экономикалық есептермен негізделеді. Құрылысты жобалау барысында, жартасты ойып-қазу жұмыстарының көлемін азайтуға тырысады.

Егер су қоймасының жағаларының еңістігі күрт болса, онда тасқын суды бүйірлей қабылдайтын, орлы су тастағыш құрылымдар қолданылады, ал егер су тастайтын кеңістік тар болса, онда маңдайымен су қабылдайтын тасқын су тастағыштың конструкцияларын қабылдайды. Егер жағалаудағы жар дөңгелек құрылым салуға мүмкіндік берсе, онда шахталы су тастағыштар қолданылады- кіре берісі тік не көлбеу шахта түрінде салынған. Бұл айтылған тунелді су тастағыш құрылымдардың бәрі де ашық тасқын су тастағыш құрылымдарға жатады. Келтірілген тунелді ашық су тастағыш құрылымдармен қатар, тереңде орналастырылған су алғыш тесігі бар, су тастағыш құрылымдарда да қолданылады. Мұндай құрылымдарда су алғыш тесікті бірнеше биіктікте орналастырады. Нурек су торабында су тастағыш құрылымның су алғыш тесігі 4 қатар биіктікке орналастырылған.

Тунелді су тастағыш құрылымдардың тунелінде су режимі арынды, не арынсыз болуы мүмкін. Маңдайынан су қабылдайтын тунелді су тастағыш құрылымдарда жақсы гидравликалық су режимі орнығады. Мысал ретінде осындай конструкциялы ірі су тастағыш құрылымдар ретінде Чиркей су торабын келтіруге болады, тасталатын тасқын су мөлшері: Q= 1700 м³/с, ал бөгет биіктігі 233 метр.

6.13. сурет. Ашық, тунелді тасқын су тастағыш құрылымдар.

а) тасқынсуды бүйірлейалып кететін (орлы) сутастағыш құрылым; б)тасқын судымаңдайынан қабылдайтын сутастағыш құрылым;в) шахталы сутастағыш құрылым;

6.14. Тереңде орналастырылған су алғыш тесігі бар, Нурек су торабының тасқын су тастағыш құрылымы. 1. жөндеу кезінде пайдаланатын қақпақ; 2. сегментті қақпақтар; 3. бөгет денесі;

Бақылау сұрақтары:

1. Су тастағыш құрылымдар конструкциялары түрлері қандай

2. Ашық су тастағыш құрылымдар - орлы су тастағыш құрылымдар конструкциялары қандай

3. Маңдайынан су қабылдайтын су тастағыш құрылымдар конструкцияларын және оларды есептеу тәсілдерін келтіріңіз

4. Көп сатылы құлама түрінде орындалатын су тастағыш құрылымдар конструкциялары қай кезде қолданылады

5. Жабық су тастағыш құрылымдар – тунелді және құбырлы су тастағыш құрылымдар конструкцияларын келтіріңіз

6. Шахталы және ожаулы су тастағыш құрылымдар қай кездерде қолданылады.

7. Аралас су тастағыш құрылымдар конструкциялары қаз кездерде қолданылады, сызбасын келтіріңіз

Ші дәріс

Су жібергіш және суды ақтарып құрғатқыш құрылымдар,