Wymiarowanie odwrotnie nachylonego trapezowego wypadu korekcyjnych stopni wodnych

• Autorzy: Kisiel A. J.

Warianty tytułu

EN

Dimensioning of inversley stoping trapezoidal spillway apron of a correcting weir

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono procedurę wymiarowania stopnia korekcyjnego rekomendowanego przez autora dla potoków i rzek podgórskich. Stopień ten stanowi połączenie rampy z trapezowym wypadem o dnie odwrotnie nachylonym, Stopnie takie były badane na modelach fizycznych ze szczególnym uwzględnieniem ich hydraulicznej sprawności pod względem rozpraszania energii strumienia spływającego ze stanowiska górnego. Równie ważnym aspektem badawczym było uzyskanie hydraulicznie opływowego napływu strumienia wody na odcinku od przelewu stopnia do przekroju przejścia w regulowane koryto odpływowe. Stopnie takie zrealizowane zostały na rzece Czarna Przemsza oraz na rzece Soła poniżej zapory w Czańcu. Ich działanie jest bardzo wysoko oceniane przez użytkowników eksploatujących te obiekty wodne. Zastosowanie odwrotnego nachylenia dna wypadu w trapezowym korycie powoduje w zależności od wyznaczonego maksymalnego obniżenia jego dna odpowiednie zmniejszenie szerokości w tym przekroju, Jednocześnie wraz z podnoszeniem się dna wypadu przyrasta liniowo jego szerokość aż do wartości równej szerokości dna koryta regulacyjnego w przekroju końcowym. Taka geometria wypadu jest bardzo korzystna dla równomiernego rozpływu strumienia oraz dla odwracania profilu prędkości z rozkładu o dominujących prędkościach przydennych na rozkład odwrotny, w którym prędkości maksymalne występują w górnej strefie napełnienia, zaś w strefie przydennej są one minimalne. Strumień wody wypływający z tak ukształtowanego trapezowego wypadu pozbawiony jest tendencji do ruchu naprzemiennego kierowania się do brzegów koryta. Możliwość w miarę prostego obliczania podstawowych wymiarów stopnia, która zawarta została w niniejszym artykule, przyczynić się powinna do szerokiego stosowania go w praktyce inżynierskiej. Przyjęty zatem został, uzasadniony dla praktyki inżynierskiej, uproszczony sposób wymiarowania trapezowej niecki wypadowej z odwrotnie nachylonym wypadem. Uproszczenie to pomija redukcję drugiej głębokości sprzężonej i długości odskoku hydraulicznego, wynikającą z oddziaływania odwrotnie nachylonego dna wypadu. Jest ono jednak korzystne dla kształtowania takiego rodzaju rozwiązania trapezowego wypadu i zachowuje bezpieczne warunki jego hydraulicznego działania.

EN

The procedure presented in this paper is recommended by the author to design a correction stage of fall for mountain creeks and rivers. The stage is a combination of a ramp with a trapezoid lower stand with an inverse inclined bed. The stages were tested using the physical models with a special attention to hydraulic efficiency of energy dissipation of a water jet flowing from the upper stage. Another important research aspect was to obtain hydraulically gentle inflow of a water jet along the section from an overfall of a stage to a cross-section of a transition to a regulated outflow channel. Such stages of fall were constructed in the Czarna Przemsza River, and in the Soła River downstream the dam in Czaniec, and their performance is highly evaluated by the users. Applying an inverse inclination of a lower stand's bed in a trapezoid channel causes, depending on its maximum depression, an appropriate decrease of a channel width at this cross-section. Simultaneously, together with a raising of stand's bed, its width is increased linearly up to the value equal to the width of a bed at a regulatory channel cross-section. Such geometry of a lower stand is beneficial for a steady propagation of a water jet, and for changing a velocity profile from a distribution with dominant demersal velocities to a diverse distribution, in which maximum velocities are in upper zones while at a demersal zone velocities are minimal. A water jet flowing out from a trapezoid lower stand, shaped in such a way, does not show a tendency to an alternate movement directed towards channel banks. Relatively simple calculations of basic dimensions of such stages of fall are presented in this paper and should encourage users to apply them in practice. Therefore, a simplified method was assumed to design a trapezoid lower stand with an inverse inclined bed. The simplifications neglect reduction of the second coupled depth and a length of a hydraulic jump, which is a result of an inverse inclined stand's bed. It is, however, profitable for such a trapezoid stand, as well as for their safe hydraulic performance.

Słowa kluczowe

PL

odskok hydrauliczny; koryto trapezowe; rozpraszanie energii

EN

hydraulic jump; dimensioning; spillway apron; trapezoidal channel; energy dissipation

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 8, nr 2
• Strony: 189--200
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Kisiel A. J.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii i Ochrony Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Kisiel A., Określenie parametrów przestrzennego odskoku hydraulicznego w korycie trapezowym, Zalecenia do wytycznych projektowania stopni korekcyjnych potoków górskich, Badania na modelach fizycznych wypadów trapezowych w Laboratorium Hydraulicznym IliGW Politechniki Krakowskiej, Opracowanie PR-7,1985.
• [2] Kisiel A., Wybrane zagadnienia z rozpraszania energii wody na trapezowych wypadach, Praca doktorska, Politechnika Krakowska, Kraków 1987.
• [3] Kisiel A., Hydrauliczne obliczenia zestopniowanego koryta Soły poniżej wypadu zapory Czaniec, Opracowanie dla Hydroprojektu, Warszawa 1997.
• [4] Hydrauliczne badania modelowe jazu na rzece Czarna Przemsza, IliGW Politechnika Krakowska, Kraków 1982.
• [5] Kisiel A., Wymiarowanie konstrukcji prostokątnych i trapezowych wypadów budowli wodnych oraz obliczanie parametrów odskoku hydraulicznego w kolektorach kołowych (Cz. I Schematy obliczeniowe), Zakład Graficzny Politechniki Krakowskiej, Kraków 1995.
• [6] Kisiel A., Malmur R., Kisiel J., Wymiarowanie trapezowych wypadów stopni wodnych, Cz. I Wzory i formuły empiryczne, Czasopismo Techniczne Z.2-Ś/2002 Politechniki Krakowskiej, 12-21.
• [7] Malmur R., Kisiel J., Wymiarowanie trapezowych wypadów stopni wodnych, Cz. II Hydrauliczna analiza rekomendowanych w praktyce inżynierskiej uproszczeń obliczeniowych, Czasopismo Techniczne Z.2-Ś/2002 Politechniki Krakowskiej, 23-37.