Гидротехника қҰрылыстары



жүктеу 79.88 Kb.
Дата07.05.2019
өлшемі79.88 Kb.



ГИДРОТЕХНИКА

ҚҰРЫЛЫСТАРЫ







ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО





ӘОЖ 627.141:626.01


Сел ағынынан қорғайтын құрылымның гидравликалық есебі
Техн. ғыл.докт. С.М.Қойбақов

Р.А. Құлжаева


Мақалада сел ағынынан қорғайтын құрылымның гидравликалық есебі келтірілген. Аналитикалық және экспериментальдық зерттеулер негізінде селден қорғау бөгетінің қорғаныс бөгетшелерінің пішінін анықтау әдістемесі қарастырылады.
Селдің пайда болуына негізгі себептер табиғи құбылыстар: толассыз нөсер, жауын, қардың шұғыл еруі, жер сілкінісінің әсерінен өзен, теңіз, мұхит суларының арнасынан шығып кетуі болса, селдің пайда болуына адамның шаруашылық қызметін дұрыс жүргізбеуі де қосалқы ықпалын тигізеді.

Барлық ірі селдер су мен лайлы тастың сұйық қоспасы түрінде кездеседі. Лайлы тас жиынтығы көлемі жағынан селдің 50...85% - құрайды /1/. Қоспаның меншікті салмағы төмендегідей:



  • нөсерлік селдерде – 1,8...2,2 т/м3;

  • бұзып өткіш және сейсмогендік селдерде – 2,2...2,4 т/м3.

Лайлы - тасты селдердің ерекшелігіне – оның толқын тәріздес жылжуы жатады. Ол 5...12 м/с жылдамдықпен қозғалады да, жолында жатқан диаметрі 6м, салмағы 300т жететін дөңбек тастарды жылжытып әкете алады. Сел шығыны өте зор шаманы құрайды: тауларда – 1000 -12000 м3/с, одан шыға бастағанда – 100...300м3/с. Ағыс қозғалысы беткейлердің қатты гүрсілдеуіне, дірілдеуіне себеп болады.

Сел ірі құбылыстарға және арна шеттеріне соғылғанда ірі дөңбек тастардың 15...20м биіктікке дейін жаппай лақтырылуы байқалады, ал радиусы 40...50 метрдей аралыққа ұсақ тастар жан–жаққа шашырайды. Сел жиынтығының шашыруы мен беткейлердің опырылып түсуінің нәтижесінде тастардың бір – біріне соғылуынан болатын күйген иісті – жаппай шаң бұлты пайда болады.

Сел тасқыны үйіндісінің биіктігі тар және бітеліп қалған орындарда 20...30м, ал кең жерлерде 7...12м жетеді. Өзінің жылжу бағытында мұндай биік үйінділер, әсіресе, біріншісі 50м радиуста әсер ететін қатты ауа толқынын туғызады. Сел тасқынының соққы күші 100т/м2 артық болады, сондықтан өз жолында орналасқан барлық гидротехникалық құрылыстарды, үйлерді қиратады, ағаштарды түбірімен қопарып алып кетеді, электр желісінің бағаналарын құлатады.

Аңғарда пайда болған лай мен тастар үйіндісінің шамасы 5...10 млн.м3 дейін жетеді. Соның нәтижесінен де аңғардың қабілеті түбегейлі өзгеріп, шаруашылық жұмыстарына мүлдем жарамсыз болып қалады.

Тәжірибелік жобалау мәліметтерінде селден қорғайтын бөгеттерді жобалағанда үлкен жауапкершілік жүктеледі [2]. Себебі төтенше жағдайдың әсері өте зиянды болып, адам өміріне қауіп төндіруі мүмкін. Соңғы жылдары Қазақстанда орын алып отырған көптеген гидротехникалық құрылымдардың істен шығуы (Қызылағаш ауылындағы, Сырдария өзеніндегі, Сарыағаш маңындағы, Шарын өзеніндегі және т.б.) құрылымдардың дұрыс жұмыс істемеуінен. Сел болған жағдайда бөгетті айналып өтетін немесе түбегейлі өзгертетін жаңа арналар түзіледі. Селден қорғау құрылымдарының табысты жұмысын қамтамасыз ету үшін қорғаныс бөгетшелерін орнату қажет.

Біздің жұмыстың мақсаты аналитикалық және экспериментальдық зерттеулер негізінде селден қорғау бөгетінің қорғаныс бөгетшелерінің пішінін анықтау әдістемесін жасау болып табылады. Қойылған мақсаттарға орай келесі мәселелер қарастырылды:



  1. Жинақталған тәжірибелік деректер негізінде, уақытты аз ысырап етіп, қорғаныс бөгетшелерінің тиімді пішінін алу үшін эксперименттер жүргізу әдістемесін анықтау;

  2. Тау өзендерінің баурайында жиі кездесетін бұжырлығы әртүрлі өзен жайылмаларында сұйық қозғалысының қысқартылған теңдеулер жүйесі;

  3. Түзу және қисық сызықты арна жағдайында қорғаныс бөгетшелерінің тиімді пішінін тоериялық жолмен алу.

Екі су торабындағы экспериментальдық зерттеу нәтижелері талдау мынаны көрсетті. Оның бірі жайылмада типтік рельефті өзеннің түзу сызықты бөлігінде, екіншісі ирелеңді жерде орналасқан. Арна мен рельефінің айырмашылығына қарамастан құрылымдар ауданында ағыстардың сапалы сәйкес келуі байқалады. Бұл мағынасы келесіден тұратын қорғаныс бөгетшелерінің эксперименттік реттеудің жалпы әдістемесін қолдануға мүмкіндік берді:

  1. .Барлық негізгі құрылымдар анықталады.

  2. Селден түзілген ағын сызығы бойынша, жайылмалық және арналық ағындарды бөліп тұратын жоғарғы бьефте су торабына түйісетін көмекші бөгетше орнатылады.

  3. Селден кейін жайылмада түзілген барлық сайлы шұңқырлар есепке алынады және солардың шекарасы бойынша бөгетшенің жасалатын пішіні анықталады. Қосалқы бөгетше алынып тасталады.

Жайылма бір жағынан болған жағдайда, арналық және жайылмалық ағындарды бөліп тұратын ағын сызығы бөгетше болмаса арнаға жақын жерден өтетіні анықталды. Мұндай түрде таңдалып алынған бөгетшелер жайылмадағы сұйық қозғалысы траекториясын едеуір түзетуге және максимал жылдамдықтарды төмендетуге ықпал етеді.

Селден қорғау бөгетінің қорғаныс бөгетшесінің пішінін салу үшін теориялық шешімдер алуда Рейнольдс теңдеуі негізге алынды. Жайылмадағы құрылымның мөлшері ағын тереңдігінен әлдеқайда жоғары болса, бұл теңдеулер едеуір қысқарады, құрылымнан бірқатар арақашықтықта жатық қозғалыс орын алатын болса, жұқа беттік ағында потенциалға жақын орташа қозғалыс туындайды. Берілген шекаралық жағдайларды қанағаттандыратын потенциалдық қозғалыс идеалдық сұйық теңдеуі көмегімен жазылады. Ағынның бөлу сызығы арнаның жайылма шекарасына жақын жерде өтетіндіктен, идеал сұйықта ағын сызығын жылдамдықтар өрісінде өзгеріссіз қатты қабырғамен алмастыруға болады, жайылмалық ағын арналықтан бөлек қарастырылды (1-сурет) және есеп келесідей түрде өрнектелді /3/:


а) тосқауылды айналып өту б) буырқанбаған ағын қозғалысының нобайы нобайы

Сурет 1 – Қорғаныс бөгетшесін есептеу нобайы

Мысалы, жылдамдық өрісі қандайда-бір буырқанбаған ағыс бар делік (1б-сурет). Мөлшерлері және тосқауылдың пішінін, келесі екі критерий ең төменгі болатындай анықтау қажет:


(1)

(2)
мұнда, - жоспардағы тосқауылдың ауданы;

- тосқауылдан тыс бүкіл ағыстың ауданы;

- сұйықтың тығыздығы.

Жоғарыдағы критерий (1) – буырқанбаған ағынмен салыстырғандағы жылдамдық өрістеріндегі өзгеріс. Критерий (2) – кинетикалық энергияның өсімшесі.

Тура сызықты арна үшін кешенді айнымалының функциялық теориясын қолданып шешу нәтижесінде қатар түріндегі шешім алынды. Үш мүшелік өрнектеу кезінде шешім мына түрде жазылады
(3)
Жылдамдықтар өрісі үшін өрнек алынады. Ең жоғарғы жылдамдық бөгет ортасында

(4)

мұнда, - төніп келе жатқан ағынның жылдамдығы.

Қисық бұрылу радиусы қисық сызықты арна үшін бөгетшенің пішінін сызуда, кіші мәндерінде келесі өрнек алынды
(5)

мұнда, және – бөгетшенің кезіндегі координаттары, олар үш мүшелік жіктеу кезінде (3) теңдеу көмегімен анықталады, егер жаға шығыңқы болса, у мәні (+) таңбалы, ал кіріңкі жаға үшін (-) белгісімен алынады. Бұл кезде мәні де кері таңбалы болады, себебі оның осьі қисық ортасынан радиус бойынша бағытталған.

Төменде 2-суретте (5) теңдеу бойынша тұрғызылған қималар көрсетілген. 3а-суретте мысал ретінде шығыңқы жаға үшін болғандағы, ал 3б-суретте кіріңкі жаға үшін қарастырылған.


Сурет 2– (5) теңдеу бойынша есептелген қималар пішіні

Түзу сызықты арна жағдайында 4-суреттегі нобайға қолдануға жарайтын құрылым ауданындағы жылдамдықтар өрісінде ағын шекарасының орналасуы қалай әсер ететіні көрсетілген. Жылдамдықтар өрісі кез-келген кескіндер үшін байланысты келтірілген, дәл сол кескін үшін және кезінде жылдамдықтар таралуы, мұнда - кескін түрі мен оның мөлшеріне тәуелді константа, тұрақты. Эллипс болғанда


(6)
Басқа жағдайларда қателігі бағаланып мәнін жуықтап анықтау әдістемесі ұсынылады. Кескін шекарасының маңында формула келесі түрге келеді:
(7)
мұнда, және - бір нүктедегі, тиісінше және кезіндегі координаттар жүйесінде жылдамдықпен қуып келе жатқан қозғалыс жылдамдығы.


а) шығыңқы жаға үшін; б) кіріңкі жаға үшін.

Сурет 3 – Арна қисық сызықты болғандағы бөгетше көрінісі

Жылдамдықтың таралуын біле отырып, (7) формуладан мәнін анықтау қиын емес. Жылжымайтын координаттар жүйесіне өту үшін мәніне қосу қажет. (7) формуласы кіші болғанда ғана дәлелді.


Сурет 4 – Ағын шекарасы орнының әсерін анықтау нобайы

Қимадан шамалы ауытқу кезіндегі ( кезінде) жылдамдық өрістері үшін де өрнек келтіріледі.

Селден қорғау құрылымы орналасқан жайылманың еркін бетінің рұқсат етілетін еңістігі жағдайында бөгетшенің минимал ұзындығын анықтау үшін формула шығарылды
(8)
мұнда, - арнадағы су тереңдігі;

- суағардағы құлама мәні;

- еркін беттің рұқсат етілетін еңістігінің жайылма еңістігіне қатынасы;

;

мұнда, - және -жайылмадағы су ағынының рұқсат етілетін жылдамдығы.

Қазақстанның оңтүстік-шығыс таулы бөлігі қар көшкіні, сел, су тасу сияқты апаттық жағдайлар көп болатын аймақтардың қатарына жатады. Селдің болуына жоғарыда айтқандай қардың тез еруі басты себептердің бірі болып табылады. Мұндай салдарлар құрылымдарды пайдалану кезінде күрделі табиғи-климаттық жағдайларды ерекше ескеруді қажет етеді /4/.
Әдебиет


  1. Кудышкин В.А. Селевой паводок на р.Малая Алматинка. Труды КазНИГМИ, вып.33. Гидрометеоиздат, М., 1969г.

  2. Волков И.М. и др. Проектирование гидротехнических сооружений. –М.: Колос. 1985. 384 с.

  3. Петров П.Г. Автореф. канд. дисс.: Расчет и исследования защитных сооружений на пойме при пропуске части паводка в обход плотины. Москва, 1981. -20с.

  4. Койбаков С.М. Проблемы эксплуатации гидротехнических и мелиоративных объектов в сложных природно-климатичких условиях. Тараз, 2003. -255с.

М. Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік Университеті, Тараз қаласы



Гидравлический расчет селезащитных сооружений
Докт.техн.наук С.М.Койбаков

Р.А.Кульжаева


В статье представлен гидравлический расчет сооружения, защищающий от селевых потоков. Рассматривается методика определения формы защитных дамб селезащитных сооружений на основе аналитических и экспериментальных исследований.

Hydraulic calculation SELEZASCHITNYH STRUCTURES
Doct.tech.sci S.M. Koibakov

R.A. Kulzhayeva


The paper presents the hydraulic calculation of structures, which protects against debris flows. The technique of determining the shape of dams selezaschitnyh facilities on the basis of analytical and experimental studies.





Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет