Тікелей (фронталді) су алғыш құрылымдар.

Егер су құрылымға тікелей, су ағысы бағытымен алынатын болса, мұндай құрылымдар тікелей - фронталді су алатын құрылымдар деп аталады.

Конструкциялық ерекшеліктеріне қарай тікелей су алатын құрылымдар екі топқа бөлінеді. Бірінші топ құрылымдарын екі сатылы деп айтуға болады, мұнда судың жоғарғы қабаты су алғыш құрылым тесігіне түседі де, түпкі тасындылармен қаныққан төменгі қабаты тасындылар жуатын тесікке түседі. Сатылардың кіре беріс тесігі бір-бірінің үстіне орналасады да, әр қайсы бөлек қақпақпен жабылады. Бұл құрылымдардың екінші түрінде су қабылдағыштың тесігі ағыс бағытына кесе көлденең орналасады, ал су тастағыш бөгет құрамындағы тасындылар жуатын тесік, құрылымға жанаса орналасып, ағыс бағытына бүй- ірлей орналасуы мүмкін.

Тікелей су алғыш құрылымдарға жататындар: 1) екі сатылы; 2) қалталы; 3) ферғаналық түрлері; 4) тасынды ұстағыш галереялы; 5) түпкі тасынды жуатын галереялы құрылымдар.

Екі сатылы, тікелей су алғыш құрылымдар. Мұндай құрылымдарды өзеннің бір жағасына немесе екі жағасына су алуға тегістік және тау етектерінде, келе беріс участігі түзу жерлерде қолданады. Бұл екі сатылы тікелей су алғыш құрылымдарды қолдану, су өзенде қабат-қабат болып ағады деген болжамға сүйенеді. Болжам бойынша судың төменгі және жоғарғы қабаты араласпайды деп қабылданады, осыған байланысты түпкі тасындыларға қаныққан судың төменгі қабаты тасынды жуғыш тесіктер арқылы төменгі бьефке тасталады да, ал құрамында тек қалқыма тасындылар бар судың жоғарғы қабаты су алғыш құрылым тесігі арқылы каналға алынады. Бұл құрылым алдындағы судың тиімді гидравликалық режимі - құрылым алдындағы судың жоғарыдағы және төмендегі жылдамдығы тең болуы. Жылдамдықты теңестіруге- тасындылар жуатын және су алғыш құрылым тесіктері нің өлшемдерін біртіндеп жуықтап қабылдап, салыстыру арқылы қол жеткізіледі.

Екі сатылы, тікелей су алғыш құрылымдар көп тесікті су реттегіш шлюздан тұрады, оған жалғасып бағыттаушы қабырғалары бар қисық науа орналасады. Қисық науа аяқ жағында каналмен, немесе су тұндырғысымен жалғасады, егер қалқыма тасындыларды тұндыру қарастырылған болса. Кейде тұндырғыны құрылым алдына өзенге орналастырады, су алғыш тесіктер алдына. Осындай екі сатылы, тікелей су алғыш құрылымдар Шу өзенінен Қазақстанға Георгиев каналына және Қырғызстанға Атбашы каналына су алуға салынған. (14.3. сурет). Осындай екі сатылы су алғыш құрылым Сырдария өзеніне Қызылорда қаласының тұсында да салынған. Бұл құрылым арқылы сол жақ жағаға (ЛМК) 120 м³/с су алынса, оң жақ жағаға (ПМК) 50 м³/с су алынады. Бұл құрылымның Шу өзеніндегі құрылымнан өзгешілігі, құрылым алдында тұндырғының жоқтығы. Тұндырғы ретінде сол жақ жағадағы Сырдария өзеннің ескі арнасын пайдаланады, ал оң жақ жағадағы каналға су тұндырылмай алынады.

14.3. сурет. Шу өзеніне салынған екі сатылы, тікелей су алғыш құрылым.

Тасынды жуатын галереяларда судың гидравликалық режимі арынды да, арынсыз да болуы мүмкін, бірақ қолайлысы арынсыз режим болып келеді. Су ағымын реттеу үшін су алғыш құрылым алдына екі сатылы қақпақ қойылады. Тасынды жуғыш галереяның аяқ жағына шандор қоятын саңылау қалдырған дұрыс. Бұл галереяны жауып, жөндеуге мүмкіндік береді.

Мұндай салынған құрылымдарды Орта Азияда және Кавказда пайдалану тәжірибесі көрсеткені- түпкі тасындылардың магистралды каналға түсетіні. Бұл құрылымдардың кемшілігіне тағы да мыналар жатады: құрылымның тасқын су тастайтын енінің көп қысылуы, құрылым конструкциясының күрделілігі, сумен ағып келетін қоқысты, мұзды құрылым арқылы өткізудің қиындығы.

Тікелей су алатын, қалталы су алғыш құрылым. Мұндай құрылымдар бірінші рет Индияда салынды, осы себепті мұны индялық деп те атайды. Совет Одағында мұндай су алғыш құрылым Орта Азиядағы Зеравшан өзенінде салынды.(14.3. сурет)

Тікелей су алатын, қалталы су алғыш құрылымдарды өзеннің түзу учаскелеріне салады, суды бір жақ немесе екі жақ жағаға да бере береді. Егер су екі жақ жағаға алынса, тұрақты арнаны қамтамасыз етуге және екі жақ жағадағы су алғыш құрылымдарға судың бірдей алынуын қамтамасыз ету үшін өзеннің кіре беріс арнасын реттеуге көп көңіл бөлінеді. Су алғыш құрылымның су қабылдайтын бөлігі - өзен жағасына жапсыра салынған жоғарғы бьефтегі қалта болады. Қалтаның аяқ жағына, бүкіл енін қамти тасындылар жуатын тесік орналастырады, бұл тасқын су тастайтын бөгеттің бірден-бір бөлігі болып есептеледі. Оқтын-оқтын осы тесіктер арқылы қалтаға шөккен тасындылар төменгі бьефке жуылып отырады. Осы құрылым арқылы тасқын су өткізілгенде тасынды жуатын тесіктер толық ашылып, бұлар су тастағыш бөгеттің бір бөлігі ретінде қызмет атқарады. Тасынды жуатын тесіктердің табалдырығының биіктігін - қалта табанының деңгейінде қабылдайды.

Каналға су жағадағы тасындылар жуатын тесікпен қатар орналасқан су реттегіш шлюз арқылы түседі. Су реттегіш шлюздың табалдырығын қалта табанынан 1,5-2,0 метрдей жоғары орналастырады. Шлюз табалдырығы қалта табанынан неқұрлым жоғары орналасса, сол құрылым судың каналға түсуі жақсарады, қалтадағы судың тереңдігі көбейіп, оны шөккен тасынды- лардан жуу кезеңі сиректейді.

Каналға су алғанда тасындылар жуатын тесікті қақпақпен жауып, қалтадағы су ағысының жылдамдығын 0,4-0,6 м/с аралығанан көтермейді, судың мұндай жылдамдығында қалқыма тасындылардың біраз фракциясы қалтаға шөгіп қалалды. Яғни, қалта тұндырғы ролін атқарады, осы себепті бұл құрылымды тікелей су алатын, тұндырғылы - қалталы деп те атайды. Қалта тасындыларға толғаннан кейін, бұл каналға тұндырғы - қалтада шөгетін ірілеу тасындылар түсе басталғаннан байқалады, су реттегіш шлюздың қақпағы жабылып, тасындылар жуатын тесіктің қақпағын ашып, қалтадағы тасындыларды жоғары жылдамдықпен төменгі бьефке жуады. Қалта шөккен тасындылардан толық жуылып болғаннан кейін тасындылар жуатын тесіктің қақпағы жабылып, су реттегіш шлюздың қақпағын ашып каналға су жібереді.

Тасқын су мен өзендегі тұтыну мөлшерінен артық су, өзеннің екі жағасына орналасқан қалталар арасындағы бөгеттің су тастағыш тесіктерінен төменгі бьефке тасталады. Бөгеттің су тастағыш тесіктерінен су автоматты түрде тасталатын қылып салады, яғне су ағардың төбесінің белгісін ▼ҚТД орналастырады, кейде су ағар төбесіне қақпақ та орнатылуы мүмкін, бұл кезде тасқын суды жіберу үшін қақпақты қолдап ашады. Мұндай құрылым– дардың жоғарғы бьефіне шөккен тасындыларды сумен жуу өте қиын, себебі су ағардың табалдырығы өте жоғары орналасқан, ал қалта қосымша түпкі тасындылармен толып қалады.

14.3. сурет. Тікелей су алатын, тұндырғы-қалталы су алғыш құрылым.

1. канал; 2. су реттегіш шлюз; 3.тұндырғы-қалта; 4. бөгеттің тасындылар жуатын тесігі; 5. бөгеттің су ағар бөлігі;

Ферғаналық су алғыш құрылым. Ферғаналық су алғыш құрылымдарда - түпкі тасындылардың каналға түсуін азайту үшін кесе көлденең циркуляцияны өрбіту принципін қолданады. (14.4. сурет) Кесе көлденең циркуляцияны өрбіту үшін қолдан қисық, ені тұрақты арна тұрғызады, бұл арнаның ішке қарап қисайған жағасына су алғыш құрылым - су реттегіш шлюз салады. Су алғыш құрылымның су қабылдайтын бетін - ағысқа бағыттап салады. Құрылым табалдырығын өзен табанынан 1,5-2,0 м жоғары орналастырады. Су алғыш құрылым алдына қосымша Г-ұқсас қисық табалдырық орнатылады, осы табалдырықты жағалай сумен бірге түпкі тасындылар жылжып, бөгеттің реттегіш шлюзына жақын орналасқан тесігі арқылы төменгі бьефке сумен жуылып отырылады. Тасындыларды жуатын тесіктің табалдырығы понур деңгейінде орналастырылады, осыған байланысты қисық арнамен, сумен тасымалданып келген тасындылар, кедергісіз төменгі бьефке тасталып отырады. Құрылымның тасындыларды жууға арналған тесігін су алғыш құрылымға жанастырып салады, ал су ағардың басқа тесіктерінің табалдырығының белгісін гидравликалық есептеулер арқылы ▼УТД (▼ФПУ) және қабылданған үлесті ағымды ескере отырып анықтайды. Судың құрылымның су тастағыш тесіктеріне бүйірлей келуі, судың қысылуына әкеліп соғады да, бұл су тастағыш тесіктердің өлшемін үлкейтуге мәжбүр етеді.

Ферғаналық су алғыш құрылымның тиімді жұмыс істеуі – каналға су алумен бірге төменгі бьефке су тастағыш тесіктер арқылы су тасталып отыруына байланысты. Неқұрлым су алу коэффициенті аз болса, сол құрылым кесе көлденең циркуляцияның өрбуі жоғары да, каналға тасындылардың түсуі азаяды.

Ферғаналық су алғыш құрылымдарды пайдалану тәжірибесі көрсеткендей, су алу коэффициенті 0,6 дейін болғанда, каналға 1,5-3,3% дейін ғана түпкі тасындылар түседі екен. Ферганалық су алғыш құрылымдар өзеннен егістікке су алуға Орта Азия елдерінде кеңінен қолданылуда. Мысалы: ферганалық су алғыш құрылым Есік өзенінде салынған.(14.5. сурет).

14.4 сурет. Ферганалық су алғыш құрылым.

1. су алғыш құрылымның қисық табалдырығы; 2. шлюз табалдырығы; 3. су алғыш құрылым; 4. магистралді канал; 5. бөгеттің су тастағыш тесігі; 6. топырақтан соғылған арна реттегіш қисық бөгет;

14.5 сурет. Есік өзеніне салынған ферганалық су алғыш құрылым

Тікелей су алатын, тасындылар ұстайтын галереясы бар су алғыш құрылым. Бұл құрылым конструкциясын проф. Н.Ф.Данелия ойлап тапқан, құрылымда қарсы кездескен тік кедергіні судың айналып өту принціпі қолданылған. Құрылым құрамына: бір жағаға жапсыра салынған қалта, қалтаның аяқ жағында орналасқан тасқын су тастағыш бөгеттің бір бөлігі болып есептелетін тасындылар жуатын тесік, су реттегіш шлюз және суды екіші жағаға жетізетін, қалта тірегінің ішінде орналасқан дюкер, кіре беріс тесігі қалта тіректерінде орналасқан тасындылар ұстағыш галереялар кіреді. Осы қалтаның орталық тірегіне жалғаса бөгеттің тасқын суды өткізуге арналған су ағар бөлігі орналасады, тасқын судың біраз ағымы қалтадағы тасындылар жуатын тесіктен өткізіледі.(14.6. сурет)

Су алғыш құрылым күнделікті жағдайда жұмыс істеп тұрған мезгілде, қалтадағы тасындылар жуатын тесіктің қақпағы жабық тұрады. Су ағысы қақпаққа соққан кезде кейін бағытталған реактивті ағыс пайда болады. Осы ағыс түпкі тасындыларды су қысымы аз аймаққа, тасынды ұстағыш галереяларға бағыттайды. Галереяға түскен тасындылар сумен төменгі бьефке жуылып отырады. Кейін бағытталғын реактивті ағыс аймағы түпкі тасындылардан таза болады, осыған байланысты осы жерге су реттегіш шлюздың және дюкердің су кіретін тесігін орналастырады, бұл каналға судың тасындыларсыз түсуін қамтамасыз етеді.

Проф. Н.Ф.Данелия тікелей су алатын, тасындылар ұстайтын галереясы бар су алғыш құрылымдарды таулы және тау етектеріндегі учаскелерге, түпкі тасындылары көп өзендерге салуға, каналға берілетін су ағымы 10 нан 200 м³/с дейінгі аралықта және қалтадағы су тереңдігі 2-8 м болғанда қолдануға кеңес береді.Бұл құрылымды түзу де, қисық та учаскелерге салуға болады. Құрылым қалтасы жағалаудағы және арнадағы тірек арасындағы кеңістіктен құралады. Қалтаның енін су реттегіш шлюздың және дюкердік кіре беріс тесігінің енінің қосындысы ретінде мына формуламен анықтайды:

В_қал=(0,8…1,2)(В_шл+В_дюк) ,

мұнда: В_шл және В_дюк – су реттегіш шлюздың және дюкердің кіре беріс енінің өлшемі.

Қалтаның ұзындығын су реттегіш шлюздың және дюкердің кіре беріс тесіктерін орналастыруға байланысты анықтайды, тағы да қосымша үш –төрт арналық тірек қалыңдығына үлкейте отырып. Арналық тіректің кіре беріс басын дөңгелектеп немесе үшкір қылып қабылдайды, еңістігін m≥3, су келіп тірекке ұрғанда деңгейі көтерілмеу үшін. Қалтадағы су жылдамдығын арнадағы су жылдамдығынан аз қабылдайды, мына тәуелділікті қолданып: V_қал=(0,8...0,9)v_өз

Тасындылар ұстайтын галереяның табанын понур деңгейінде орналастырады. Галереяның кіре беріс тесіктерін су реттегіш шлюз бен дюкердің жағарғы қабырғасынан жоғары да, төмен де орналастырады. Галереяның шыға беріс тесігін су ағысы бағытына үшкір бұрышпен шығарады, осы шараға байланысты тасындыларды төменгі бьефтегі су ағысы әрі алып кетіп отырады. Галереялардың биіктігін былай қабылдауға кеңес беріледі:

h_гал=(1/2...1/7)Н_қал,

бірақ, галерея биіктігі 1,0 м кем болмауы керек. Н_қал- қалтадағы су тереңдігі.

Су реттегіш шлюз бен дюкердің кіре беріс тесігінің өлшемдері каналға берілетін су ағымына байланысты анықталады, судың кіре берістегі жылдамдығы қалтадағы су жылдамдығына тең, немесе 1,5-2,0 м/с аралығында қабылданады.

Тікелей су алатын, тасындылар ұстайтын галереясы бар су алғыш құрылымдарды лабораториялық жағдайда зерттеу нәтижелері көрсеткені: каналға қалтаның бүкіл енінде тасындылар түспейтіні. Бүкіл тасындылар тасынды ұстағыш галереяға түсіп олардың төменгі бьефке жуылып отыратындығы. Лабораториялық зерттеулер нәтижелері осы құрылымды далалық жағдайда зертеу нәтижелерінде расталып - дәлелденді.

14.6. сурет. Тікелей су алатын, тасындылар ұстайтын галереясы бар су алғыш құрылым. 1. бөгеттің су ағар бөлігі; 2. бөгеттің тасқын су тастағыш бөлігі; 3. су алғыш құрылым; 4.тасындылар ұстағыш галереялар; 5.галерея қақпақтары.

Тікелей су алатын, тасындылар жуатын түпкі галереясы бар су алғыш құрылым. Су қабат - қабат болып ағады деген болжам, осы европалық тікелей су алғыш құрылым конструкциясында да қабылданған. Бұл құрылымда су тікелей су реттегіш шлюзға келіп түседі. Түпкі тасындылар - табалдырығы өзен табанынан 1,5-2,0 м жоғары орналасқан, каналға су алғыш құрылым алдына шөгеді. Шөккен түпкі тасындылар су реттегіш шлюз табалдырығының астына орналасқан, тасынды жуғыш галереялар арқылы оқтын-оқтын жуылып отырады. (14.7.сурет). Бұл құрылымдардың ерекшелігі: су реттегіш шлюздың тұндырғымен біріктіріліп салынуы. Тұндырғыдан шөккен тасындыларды жуу үшін құбыр қарастырылады, осы-

лар арқылы тасындылар жуылып төменгі бьефке тасталады. Осындай құрылым Шыршық өзенінде Газалкент су торабына және Кырғызстанда Шу өзенінен ТЭЦ-ке су алуға арналған құрылым үшін салынған.

14.7. сурет. Тікелей су алатын, тасындылар жуатын түпкі галереялары бар су алғыш құрылым. 1. топырақтан соғылған бөгет; 2. тасқын су тастағыш су ағар; 3. су алғыш құрылым; 4. тасындылар жуатын түпкі галереялар;

5. тұндырғы; 6. магистралды канал.

Бақылау сұрақтары:

· Плотиналы су алғыш қрылымдар туралы анықтама беріңіз

· Тікелей су алып, құм мен тасты тікелей жуатын құрылымдардың конструкцияларын келтіріңіз, жетістіктері мен кемшіліктері туралы түсінік беріңіз

· Тікелей (фронталді) су алғыш құрылымдар, олардың конструкциялық ерекшеліктерін айтыңыз, жетістіктері мен кемшіліктері туралы түсінік беріңіз

· Ферганалық су алғыш құрылымдардың конструкциялық ерекшеліктерін атаңыз, жетістіктері мен кемшіліктері туралы түсінік беріңіз

Дәріс.

Табалдырықтағы торлы галерея арқылы су алатын құрылымдар (донно-решетчатые) , оларды қолдану шарттары. Су тұндырғылар, олардың атқаратын міндеттері және топтары. Құм мен тасты үздік-үздік жуатын су тұндырғылар.

Сабақ жоспары:

· Табалдырықтағы торлы галерея арқылы су алғыш құрылымдардың конструкциялық ерекшеліктері және қолдану жағдайы туралы түсінік беру

· Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдардың конструкциялары.

· Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдардың жетілдірілген түрлері туралы түсінік беру

· Қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылымдар туралы түсінік беру

· Тұндырғылар туралы жалпы мәліметтер беру

· Тұндырғылардың жалпы сипаттамалары беру.

.

Табалдырықтағы торлы галерея арқылы су алғыш құрылымдардың ерекшеліктері. Тереңнен су алатын құрылымдарды таулы жерлердің өзендерінен су алуға кеңінен қолданады. Бұл өзендер мынандай гидрологиялық жағдайлармен сипатталады: 1) тез және қысқа уақытта жауып өтетін нөсер жауын тасқындарымен; 2), көп мөлшерде түпкі тасындыларды сумен тасымалдайтын, су ағысының жылдамдығымен; 3) су тасқынының ұзаққа созылуымен және тасқын су ағымының жазғы аз су ағымынан 10-20 кейде 100 есе көп болуымен; 4) кенеттен, күтпеген жағдайларда селдің туындауымен; 5) қыста мұздың қатпауымен, бірақ көп мөлшерде анжыр пайда болуымен. Мұндай гидрологиялық жағдайлармен сипатталатын өзендер - суы таудағы мұздақтар мен қардың еруінен қоректенетін Кавказдағы, Қазақстандағы, Қырғызстан- дағы, Тәжікстандағы және басқа республикалардағы таулы жерлерге орналасқан өзендерде кездеседі.

Тереңнен су алғыш құрылымдарды үйлестіру, таулы өзеннің ерекшелігіне байланысты болып келеді, олардың табиғи гидрологиялық және гидравликалық жағдайларына әсер етпеу үшін. Бұл үшін су алғыш құрылымның да, бөгеттің су ағар бөлігінің табалдырығын өзен арнасының табаны деңгейіне жақын орналастырады. Су алғыш құрылым тұсында және құрылымға келе берістегі арна енін орнықты етіп реттейді.

Бөгеттің тасқын су тастағыш құрылымының су алуға арналған бөлігін торлы деп атайды, бұл бөлікте үсті тормен жабылған галерея орналасады. Тасқын су тастағыштың қалған бөлігі практикалық сұлбадағы немесе кең табалдырықты су ағар бөгеттен тұрады. Бұл тасқын су тастағыш бөгет құрамындағы тіректердің бір аралығы автоматты түрде жұмыс атқарғаны дұрыс, яғни табалдырық төбесі ▼ҚТД белгісінде болғаны жөн.

Тереңнен су алғыш құрылымдардың түрлері. Тереңнен су алатын құрылым түрлері 30-ға жуық. Бұл құрылымдарды негізгі жетілдіру бағыты, галереяға тасындылардың түсуін шектеу болып табылады.

Суды алу тәсілі мен конструктивтік ерекшеліктеріне байланысты тереңнен су алатын құрылымдарды үш топқа топтастыруға болады: 1) түпкі торлы, 2) қабатты-торлы, 3) И.Я Андрейчуктың құрылымы деп.

Тереңнен су алғыш құрылымдарды суды бір немесе екі жақ жағаға алуға қолданады. Құрылымның су алатын торлы бөлігі тораптың тасқын су тастайтын бөлігінің барлық енін немесе оның тек бір белгілі бөлігін қамтуы мүмкін.

Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдар. Бұл құрылымдардың ерекшеліктері өзеннен су алып тұтынушыға берумен қатар, артық суды төменгі бьефке тастауға да қолданылады. Тек қана өзендегі су аз болып, барлық су галереяға түскен жағдайда ғана төменгі бьефке су тасталмайды. Галереяға алынатын су ағымы мен төменгі бьефке тасталатын су ағымы гидравликалық есептеулер арқылы анықталады. Галереяның бір метр ұзына бойына қабылданатын үлесті ағымға байланысты оның бүкіл ұзындығы табылады. Осыған байланысты торлы галереялы бөлік су тастағыш бөліктің бүкіл енін, немесе оның белгілі бір бөлігін қамтуы мүмкін. Түпкі торлы галереялы тереңнен су алғыш құрылымдардың конструкциясы төменде 15.1. суретте көрсетілген.

15.1. сурет. Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдар және түпкі торлы галереяны орналастыру схемасы.

Схемаларда: а) галерея су тастағыш тесіктің бүкіл енін алып орналасқан, су тек бір жағаға; б) галерея су тастағыш тесіктің ортасына орналасқан, су тек бір жағаға; в) галерея жағалық тіреуге жанаса орналасқан, су тек бір жағаға; г) галерея су тастағыш тесіктің бүкіл енін алып орналасқан, су өзеннің екі жағасына; д) галерея су тастағыш тесіктің ортасына орналасқан, су өзеннің екі жағасына; е) галерея жағалық тіреулерге жанаса орналасқан, су өзеннің екі жағасына алынған жағдайда көрсетілген;

1. бөгеттің су тастағыш бөлігі; 2. түпкі торлы галерея; 3 және 5. тасындылар жуатын камераның алдыңғы және артқы қақпақтары; 4 және 6. су реттегіш шлюздар; 7. канал.

Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдар негізгі үш бөліктен тұрады: торлы галереялы, тасқын су тастағыш және тасындылар жуатын (тасынды жуатын камера) бөліктерден. Құрылымның торлы бөлігін- де бөгет ішіне галерея салынады, үсті тормен жабылған, осы галереяға тұтынушыға берілетін су ағымы түседі. Құрылымның су тастағыш бөлігі- тұтынудан артық және тасқын суды, мұз бен анжырды, сумен ағып келген қоқыстарды төменгі бьефке тастауға және жоғарғы бьефке шөккен тасындыларды жууға арналады. Осы мақсатта су тастағыштың торлы галереялы бөлікке жанасып орналасқан бөлігінің табалдырығының белгісін төмен, еңіс қылып орналастырады. Құрылымның бұл тесігіне көп түпкі тасындылар түседі, себебі жоғарғы бьефте үлесті ағымның таралуына байланысты кесе көлденең циркуляция өрбиді. Кей құрылымдарда тасындылар жуатын камера болмауы да мүмкін, алғашқы түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдар сияқты. Құрылымның тасындылар жуатын камерасын түпкі торды галереялы бөлік пен жағалау- дағы тірек арасына орналастырады. Тасындылар жуатын камера торлы галереядан түскен тасындыларды және жоғарғы бьефке шөккен тасындыларды жууға арналған.

Торлы галереяның көлденең қимасы төрт бұрышты, квадрат, көп бұрышты, дөңгелек те болып келе береді. Есептеу арқылы табылатын галереядағы су жылдамдығы тор арқылы тұскен түпкі және қалқыма тасындылардың тасмалдануын қамтамасыз етуі қажет. Су галереядан жағалуға жанаса орналасқан аванкамераға түседі. Галереядан аванкамераға есепті мөлшерден көп су түсу мүмкіндігін ескере отырып, осы аванкамера тұсында төменгі бьефке автоматты су тастағыш орнатқан жөн. Бұл автоматты су тастағыш каналға тек есепті су ағымын беруге жағдай жасап, каналдың шектен тыс толуына мүмкіндік бермейді. Аванкамераны түпкі тасынды ұстағыш құрылым ретінде пайдаланумен қатар, галереяға тор саңлаулары арқылы түскен ірі тасындыларды жууға пайдаланған тиімді. Су тапшы кездерде тұтынушыға суды бөгеттің торлы галереялы бөлігінен қашықтау орналасқан, қысқы су алғыш - реттегіш шлюзы арқылы алуға болады. Галереяны үстінен жауып тұратын торды көпшілік жағдайда темірден жасайды, тор талдарының кесе көлденең қимасы дөңгелек болғаны жөн, бұл кезде тасындылар тор саңлаулары арасында көп қысылып қалмайды, және торды тазалау оңайланады.

Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдардың гидравликалық есептеулері торлы бөліктің ұзындығын және галереяның өлшемдерін табу болып табылады. Есептеу барысында мынандай шарт қойылады, бөгеттің торлы бөлігі арқылы мынандай мөлшерде су ағымы өтуге тиісті:

Q_тор=(1,25…1,5)Q_кан; (15.1.)

мұнда: Q_кан- каналға берілетін су ағымы, егер каналдың бас жағында тұндыр- ғы қарастырылса, онда тұндырғыны жууға кететін су ағымын ескере отырып.

Тордың өлшемдері мына формула арқылы табылады:

; (15.2.)

мұнда: р= - саңылау коэффициенті; (мұнда s- тор арасындағы саңылау өлшемі; d-тор талдарының жуандығы, диаметрі); ағым коэффициенті, тордың еңістігіне байланысты қабылданатын; =0,60…0,65: тор еңістігі i=0,1; =0,55…0,60; тор еңістігі i=0,2; k_т- тордың саңлауларының тасындымен бітеліп қалуын ескеретін коэффициент, алдын ала жүргізілетін есептеулер үшін k_т=0,9; l_тор және b_тор- тордың ұзындығы мен ені; h_ор- тордың ортасындағы судың тереңдігі.

Судың тор ортасындағы тереңдігін анықтау үшін мына жағдайларға сүйене отырып эксперименталдық зерттеулер арқасында табылған теңдеулер қолданылады: галерея алдындағы су тереңдігі Н болса, тордың алдыңғы жағында бірінші аумалы (критическая) тереңдік орнығады:

(15.3.)

мұнда: q₁- тор алдындағы судың үлесті ағымы, q₁= - ға тең,

Су ағымының белгілі бір бөлігі галереяға алынғаннан кейін, тордың соңғы жағында екінші аумалы тереңдік орнығады:

(15.4.)

мұнда: тордан кейінгі судың үлесті ағымы,

Тордың ортасындағы судың тереңдігін мына тәуелділік арқылы табады:

(15.5.)

Құрылымды үйлестіру жағдайына байланысты:

(15.6.)

Мұнда тордың бір метр ұзындығына үлесті ағым, 0,5-1,0 м²/с аралығында қабылданады.

Тордың ұзындығын 15.6. формуладан тапқаннан кейін, оның мәнін 15.2. формулаға қойып, тордың енін анықтайды. Бірақ, тордың енін 2-2,5 м көп қабылдамауға кеңес беріледі, себебі ені одан ұзын болса, тордың шабақтары майысып, салмағы ауырлап кетеді.

Су қабылдағыш галереяның торының өлшемдері су деңгейі ▼ҚТД жағдайына есептеледі. Тасқын су өтетін кезеңде, жағарғы бьефте ▼УТД орныққан жағдайға, қосымша есептеулер жүргізіліп, каналға түсетін ағым мөлшері анықталады >Q_к. Каналдың шектен тыс толып кетуіне жол бермеу үшін - Q_к айырмасына тең су ағымы аванкамерадағы автоматты су ағар арқылы төменгі бьефке тасталуы қажет. Өзенде су тапшы кезеңдерде, яғни су ағымы Q_к жақын болған жағдайларда, өзендегі бүкіл су ағымы торлы галереяға қабылданады.

Есептеудің екінші кезеңі галереяның ауданын және еңістігін табуға бағытталады. Су ағымы галереяда өзгеріп отырады, бас жағынан аяқ жағына қарай көбейіп, бұл жағдай арнайы гидравликалық тәуелділіктерді қолдануды қажет етеді. Бұл жағдайда есептеулерді судың бірқалыпты ағу теңдеуін қолдана отырып шешеді, әр тұстың орта ауданынымен байланыстыра отырып. Есептеулер нәтижесінде галерея еңістігін, кесе көлденең қимасы- ның ауданын және су жылдамдығын табады. Түпкі торлы галереяны есептеу тәсілі орлы су тастағыш құрылымды есептеу тәсіліне ұқсас.

Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдардың жетілдірілген түрлері. Түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдардың негізгі кемшіліктері галереяның үстіндегі тордың тасындылармен бітеліп қалуы, тор талдарының арасындағы саңылаулардан үлкенді-кішілі тасындылардың - қиыршық тастардың галереяға көптеген мөлшерде түсуі. Галереяға түсетін ірі тастар көпшілік жағдайда жалпақ, сопақ тастар болып келеді. Тасындылардың су алғыш галереяға түспуіне жол бермеудің тиімді тәсілдерінің бірі - галерея алдына тасындылар ұстағыш ор орналастыру. Бұл тасындылар ұстағыш ор өлшемдері 0,6х0,6 м, үсті саңылаулары ірі тормен жабылған, бұл тор саңылаулары су қабылдағыш галереяның торының саңлауларынан 1,5-2 есе үлкен болады. Тасындылар су- мен бірге су ағардың үстімен жылжығанда түпкі тасындылардың 98% осы тасындылар ұстағыш орға түседі. Ор ішіндегі қойыртпақ тасындылар, қоюлығы (консистенциясы) 200 кг/м³ дейін жететін, құрылымның тірегі не суағар бөгеттің ішіне орналастырылған тасындылар жуғыш құбырлар арқылы, үздіксіз төменгі бьефке тасталып отырылады. Тасындылар ұстағыш галереяға түсетін су ағымын реттеу үшін тасындылар жуғыш құбыр алдына қақпақ қояды, бұлар тасынды ұстағыш ордың жұмысын уақытша тоқтатуға мүмкіндік береді. Су қабылдағыш галереяға тасындылардың түсуін азайту үшін, олардың үстін қырлы тормен жабады. (15.2. сурет)

15.2. сурет. Тасындылар ұстағыш оры бар, түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылым. 1. тасындылар ұстағыш ор; 2. түпкі торлы, су алғыш галерея ; 3. су ағар бөгет; 4. су ағар бөгет ішіне орналастырылған тасындылар жуатын құбыр; 5. қаттылық қабырғасы; 6. тор талдары; 7. тасындылар тастайтын науа; 8. ұстап тұратын темірден істелген бұрыш.

Қиғаш баспалдықты табалдырықты су алғыш құрылымды қолдану, қолдап қисық арна тұрғызу арқылы кесе көлденең циркуляцияны өрбітуге

және су ағымын қолдап, еріксіз бөлуге бағытталған. Суды бір жағаға алғандағы мұндай су алғыш құрылым схемасы 15.3. суретте көрсетілген.

15.3. сурет. Қиғаш баспалдықты табалдырықты, түпкі торлы галереялы су алғыш құрылым.

1. қисық табалдырықтың биік бөлігі; 2. қисық табалдырықтың аласа бөлігі; 3. тірек ішіне орналастырылғын тасынды жуғыш галерея; 4. бөгеттің су ағар бөлігі; 5. бөгеттің су алғыш бөлігі- түпкі торлы галерея.

Бұл құрылымда да, түпкі торлы галерея арқылы тереңнен су алғыш құрылымдардай өзен арнасы бөгетпен бөгелген. Су алатын түпкі торлы галерея өзен жағасына жақын орналастырылған. Қисық табалдырықтың бір басы жоғарғы бьефке ұмтыла орналастырылған тірекке тірелсе, екінші басы өзен жағасына тіреледі. Қисық табалдырықтың биіктігі әртүрлі, жағаға жақын биік бөлігі, тірекке таман аласа бөлігі орналасады. Табалдырықтың биік бөлігінің ұзындығы аласа бөлігінің ұзындығынан 2 есе көп болады. Олардың биіктігінің қатынасы мына шама арасында қабылданады 0,4-0.7. Су ағыны қисық табалдырықты жағалай аққанда - түпкі су ағысы өзен арнасына қарай бағытталады. Түпкі тасындылар тірекке жақындағанда оның ішіндегі жуғыш құбырға түсіп, төменгі бьефке тасталып отырады.

Су қисық табалдырықтан асып құйылып, торлы галереяға түседі, ал артық су мөлшері су ағар арқылы төменгі бьефке тасталып отырады. Қырғызстанда салынған қисық баспалдықты-табалдырықты, түпкі торлы галереялы су алғыш құрылымды пайдалану тәжірибесі көрсеткені - бұл құрылымдардың су алғыш галереяларына түпкі тасындылар басқа түпкі торлы галереялы құрылымдарға қарағанда аз түсетіні.

Қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылымдар. Мұндай құрылым түрлерін проф. Н.Ф.Данелия ойлап тапқан. Түпкі торлы галерея арқылы арқылы су алатын құрылымдардан бұлар дың өзгешелігі, бұл құрылымдарда түпкі тасындылармен күресу су алған жерде емес, кіре беріс арнада, тік кедергіні айналып өту құбылысы пайдаланылады. Егер ағып жатқан суға кедергі қойса, онда оның айналасында қысымы жоғары аймақ пайда болады, ал түпкі ағыс - кедергіден кейін қарай бағытталады. Кедергіден белгілі бір қашықтықта, кері ағыс пен негізгі ағыс кездескенде жерде, айналмалы ағыс пайда болады. Бұл айналмалы ағыс түпкі тасындыларды кедергіні айналдыра ағызады. Осыған байланысты кедергінің бүйір жақтарында тасындылардан таза жолақ пайда болады, ені (х-a)- ға тең. Бұл қабат-қабат торлы су алғыш құрылымдарда тік кедергі ретінде құрылым тіректері пайдаланылады, ал суды тірек бүйіріндегі тасындылардан таза жолақтан алады. Төменде 15.4. суретте келтірілген схемаға байланысты проф.Н.Ф.Данелия Х пен У-ті эксперменталдық жолмен алынған тәуелділіктер арқылы анықтауды ұсынады. Суға батпаған кедергілер үшін бұлардың ең көп мәні мынаған тең: Х=2А; У= 1,6А, А=2а – тірек ені.

а) б)

15.4. сурет. Қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылымдар.

а) Су ағысының тік кедергіні айналып ағу схемасы. б) қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылым. 1. су тұндырғы; 2. автоматы су ағар; 3. жоғарғы қабаттың торлары; 4. төменгі қабаттың торлары; 5. су тастағыш бөгет; 6. тіректер.

Су тастағыш бөгет ішінде су алғыш галерея орналастырылған, оның ұзына бойына іші қуыс тіректер қойылған, оларды тасқын кезінде су басады. Су ағысы тіректерге ұрғанда кері ағыс пайда болады. Осы кері ағыс аймағында, тірекке жапсыра тор орналасады, тор арқылы су галереяға түседі. Және де, тіректі су басқан кездерде су тірек төбесіндегі тор арқылы да галереяға түседі. Тірек араларында галереяның үсті темірбетон тақталармен жабылып тұрады, яғни бітеу болады. Осы тірек аралығынан тасындылар төменгі бьефке тасталып отырылады. Су галереядан жағалық тіреуден әрі орналасқан қисық каналға түседі. Осы қисық каналдың аяқ жағына галереядан түскен аздаған тасындыларды жууға арналған тесік орналасқан,. Қисық каналдың қабырғасына автоматты су тастағыш орнатқан тиімді, галлереядан түскен артық суды каналға жібермей, төменгі бьефке тастап отыратын. Қисық канал магистралды немесе деривациялық каналмен жалғасады, керек болған жағдайда магистралды каналдың бас жағына тұндырғы салады, сумен ағып келген қалқыма тасындыларды тұндыруға арналған.

Қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылымдарды өзеннің түзу немесе қисық учаскелеріне орналастыра береді, бірақ қисық учаскеге орналасқан жағдайда су тек бір жаққа ғана беріледі. Бұл кезде құрылымның су алғыш бөлігін өзен жағасының ішке қарап қисайған жағасына орналастырады. Қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылымдарды түпкі тасындыларды көп тасымалдайтын өзендерге салады. Бұл өзеннің таулы жерлердегі учаскелер, дегенмен бұл құрылымдарды тау етегіндегі учаскелерге де салуға болады. Проф. Н.Ф.Данелияның ұсынысы бойынша бұл құрылымдарды өзеннің екі жағына су алуға қолданғанда каналға алынатын ағым мөлшері 0,4-тен 24 м³/с аралығында, ал су бір жаққа алынғанда 0,2-ден 12 м³/с аралығында болуы, ал өзендегі су ағымы 500 м³/с жетуі мүмкін.

Лабораториялық және далалық зерттеулер нәтижесінде проф.Н.Ф.Данелия қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылымдардың өлшемдерін қабылдауға мынандай ұсыныстар жасады: тіректер енін мына аралықта қабылдауға А=2а=1...1,5 м, ал биіктігін h_т=(0,6...1)а яғни h_т=0,3...0,75 м. Ал тіректер аралығын 1,5А= 3а деп қабылдап, бұл аралықты тең үш бөлікке бөледі, әр бөліктің ені а-ға тең. Орталық тірек пен жағалық тіректің ара қашықтығы 2а болуы қажет және екі бөліктен тұрады. Орталық тіректер алға қарай ұмтылдырып салынады және тіректің басы тордың алғы жағынан 1,5а ілгері тұруы шарт. Тіректер аралығында - тордың алдыңғы және аяқ жағында шандор-қақпақтар қарастырылады.

Су алғыш торларды екі қабат қылып салады, Төменгі қабаттың торларын тіректерге жапсыра салады.Тірек аралығын, ені а-ға тең, темірбетон тақталармен немесе жалпақ темірмен жауып тастайды. Жоғарғы қабаттың торларын тірек үстіне салады, бұлар су тасқыны кезінде іске қосылады, немесе өзендегі суды толығымен каналға алу керек болған жағдайда жоғарғы бьефті тордың аяқ жағында орналасқан шандормен шірейді. Төменгі қабат- тың торларына 0,1-0,15, ал жоғарғы қабаттың торларына 0,05-0,1 еңістік беріледі. Екі қабаттың да торларының бөліктерін (секцияларын) алмалы-салмалы қылған жөн және ортаңғы бөліктің тақталарын да алмалы-салмалы қылып істеген ыңғайлы, бұл тордың су қабылдағыш бөлігінің ұзындығын реттеуге мүмкіндік береді.

Қабат-қабат тор арқылы су алғыш құрылымдардың су қабылдағыш торларының және галереяларының гидравликалық есептерін түпкі торлы су қабылдағыш құрылымдарды есептеген тәсілмен есептейді. Проф. Н.Ф.Данелия жоғарғы қабаттағы тор арқала түсетін су ағымен ескермеуді ұсынады, бұл су ағымы артық қор ретінде болсын деп есептейді, себебі тордың саңлауларының тасындылармен бітелуін дәл ескеру қиын.

Көлденең торлы, тірек арқылы су алатын құрылымдар. Мұндай су алғыш құрылымдардың конструкциясын И.Я.Андрейчук ойлап тапқан. (15.5. сурет). Көлденең торлы, тірек арқылы су алатын құрылымдарды бір жаққа да, екі жаққа да су беруге қолдануға болады.

15.5. сурет. Көлденең торлы, тірек арқылы су алатын құрылымдар.

1. торлар;2. тасынды жуғыш тесіктің қақпағы; 3. арынды су тасымалдағыш құбыр; 4. су тастағыш бөгет; 5. канал.

Құрылымның су алатын орталық және жағалық тіреулерін жоғарғы бьефке ұмтыла орналастырады. Су қабылдайтын тіреудің төбесінің белгісін ▼ҚТД–ден 0,75-1,5 м төмен орналастырады. Жоғарғы бьефке ұмтылдыра орналастырылған орталық және жағалық тіреулердің іші қуыс, үсті тормен жабылған құдық тектес болып келеді. Жоғарғы бьефте орталық және жаға- лық тіректердің бас жағына радиалды сұлбалы қабырға қояды. Бұл жағдай қабырғаларды су айналып аққанда суда циркуляциялық ағыс пайда болып, тасындыларды су тастағыш тесіктің ортасына қарай ығыстырып, тасындылардың су қабылдайтын құдыққа түсуіне жол бермейді. Бұл қабырғалардың бүйіріне шандар салатын саңылау қалдырады. Шандар салу арқылы су қабылдайтын құдыққа су жібермеуге болады. Әр құдықтың дербес дюкер тәріздес, арынды су тасымалдайтын құбыры болады, осы құбыр арқылы су каналға не тұндырғыға беріледі. Су тасымалдайтын құбырды понурдың астына салады, су ағысына кесе көлденең қылып. Су тасымалдайтын құбырдың аяқ жағы өзен жағасынан шығарылады және шыға берісіне каналға берілетін су ағымын реттейтін қақпақ қойылады. Құдыққа түскен тасындылар жуғыш галереялар арқылы төменгі бьефке жуылып отырылады, галереялар тірек ішіне салынады. Галереялар оқтын-оқтын жұмыс істейді, тасындыларды жуатын су ағымын реттеу үшін галереяның аяқ жағына қақпақ қойылады. Әр орталақ тірек арқылы 2 ден 5 м³/с су ағымы алынады, ал жағалық тіреулер арқылы 1,4- тен 3,58 м³/с су ағымы алынады. Құдыққа кіре берістегі су ағысының жылдамдығы 0,3-0,5 м/с аралығында қабылдайды, ал арынды су тасмалдайтын құбырдағы су жылдамдығы 1-ден 2 м/с аралығында болғаны жөн және бұл жылдамдықта сумен тасымалданатын қалқыма тасындылар құбырға шөкпеуі қажет.

Су қабылдайтын тесіктер арасындағы бөгет табалдырығының белгісін су қабылдайтын тор белгісінен 1 м көп төмен қабылдайды. Су қабылдайтын тіректер арасын жалпақ немесе сегментті қақпақтармен жабады. Бөгеттің қалған су тастағыш бөлігі автоматты су ағар түрінде орындалады, немесе қақпақ қойылады. Су тасқыны кезінде, жоғарғы бьефте су деңгейі ▼УТД болғанда, бөгеттің бүкіл тесіктері төменгі бьефке су тастауға жұмыс істейді. Бұл жағдай су тастағыштың ұзындығын есептеуге қабылданған.

Құрылымды күнделікті пайдалану жағдайында су қабылдағыш тіректер арасындағы тесік қақпақпен жабулы болуы мүмкін немесе қақпақты ашу арқылы артық су ағымы төменгі бьефке тасталып отырылуы да мүмкін. Суды бүкіл су тастағыш бөгеттің ұзына бойы на төменгі бьефке тастағанда судың тірек арқылы қабылданатын үлесті ағымы су тастағыш бойындағы үлесті ағымнан аз болғаны жөн. Судың үлесті ағымының былай бөлінуі түпкі тасындылардың су қабылдағыш тіректерден бұрылып кетуіне жағдай жасайды.

Бұл құрылымдардың гидравликалық есептерінің ерекшеліктері: су қабылдайтын құдықтың ауданын табу және каналдағы су деңгейін анықтау үшін арын шығынын табу болып табылады. Су ағымы арынды болған жағдайда құдықтың кіре берісінің ауданын мына формуладан табады:

, (15.7.)

мұнда: ағым коэффициенті, 0,5-0,6 тең; - тордың саңылау коэффициенті.

s-тор талдарының арасындағы саңылау, 5 –тен 15 см дейін қабылданады; d- тор талдары- ның диаметрі, 1-3 см аралығында қабылданады. құдық ауданы; құдыққы кіре берістегі арын шығыны, мына формула арқылы табылады: , (15.8.)

мұнда: тордан кейінгі су ағысының жылдамдығы 0,3-0,5 м/с;

кедергі коэффициенті, орталық тіректер үшін 3,3, ал жағалық тіректер үшін 7,5 тең.

Құдықтың ауданы белгілі болған жағдайда, оның өлшемдерін мына теңдеуден табады: , (15.9.)

Мұнда екі белгісіз шаманың біреуінің немесе мәнін қабылдай отырып, екінші өлшемнің мәнін табады. Кейде орталық тіректің су қабылдайтын бөлігінің ұзындығын мына аралықта қабылдауға кеңес беріледі: (2..3)Н_тір-тен 4Н_тір дейінгі аралықта, мұнда Н_тір- тіректің флютбеттен өлшегендегі биіктігі. Тіректің енін де 4-5 м аралығында шектеуге кеңес беріледі.

Су тасымалдайтын құбырдағы арын шығыны мына формуладан табылады:

, (15.10.)

Бұл теңдеудің әр мүшесі мына формуламен табылады: , (15.11.)

Құбырға кіре берістегі, бұрылыстағы, ұзына бойына және шыға берістегі кедергі коэффициенттерінің мәні гидравликаның анықтама кітаптарында берілген, ал құбырдағы су жылдамдығы 1-2 м/с аралығында қабылданады.

Каналдағы су деңгейі ▼ҚТД-дан бүкіл шығынның қосындысын алып тастау арқылы табылады. Тасындыларды жуатын галереяның гидравликалық есептері галерея ішіндегі су жылдамдығын табу болып табылады:

, (19.12.)

мұнда: ағым коэффициенті, мәні 0,6 тең деп қабылданады,

z- су алғыш құрылымның жоғарғы және төменгі бьефіндегі су деңгейлерінің айырмасы.

Осы формула бойынша табылған ағыс жылдамдығы құдыққа түскен бүкіл тасындыларды тасымалдайтын жылдамдыққа тең, не одан көп болуға тиісті.