Глава шестая
РЕЖИМЫ НИЖНЕГО БЬЕФА ЗДАНИЙ ГЭС
Оценка режима нижнего бьефа необходима для расчета отводящего крепления русла, назначения размеров других его элементов, а также для расчета напора турбин и водосбросов, эффекта эжекции и пр. При этом задача может свестись либо к установлению режима при заданных гидравлических и геометрических характеристиках здания ГЭС, либо к определению гидравлических и геометрических величин, обеспечивающих заданный режим.
6-1. РЕЖИМЫ НИЖНЕГО БЬЕФА НЕСОВМЕЩЕННОГО ЗДАНИЯ ГЭС
В отводящее русло несовмещенного здания ГЭС поступает из отсасывающей трубы спокойный поток (число Фруда, вычисленное по скорости в выходном отверстии отсасывающей трубы и по высоте отверстия, близко к 0,1 или меньше этой величины).
Если дно отводящего русла горизонтально, то каких-либо особых явлений в нижнем бьефе здания ГЭС не наблюдается; непосредственно за отсасывающей трубой образуется поверхностный валец, уровень воды в створе отверстия отсасывающей трубы при надлежаще выбранном высотном положении водобоя устанавливается ниже, чем в удалении от здания ГЭС. Такая же картина наблюдается и при наличии на водобое наклонного участка и при достаточно большой глубине t в отводящем русле (рис. 6-1,а).
Рис. 6-1. Режимы нижнего бьефа несовмещенных зданий ГЭС, а — русло с наклонным участком при значительных глубинах; б—русло при незначительных глубинах (волнообразное течение).
Если глубина в отводящем русле за наклонным участком близка к критической, то в нижнем бьефе образуется волнообразное течение с установившимися волнами (рис. 6-1,б). Понижение уровня свободной поверхности на участках впадин следует учитывать при определении нагрузок на струенаправляющие и раздельную стенки отводящего русла. Определить, будет ли образовываться волнообразное течение и каковы параметры волн, можно приближенно расчетом, рассматривая наклонный и горизонтальный участки как водослив с широким порогом с наклонной входной гранью.
По В. В. Смыслову [249] волнообразное течение на водосливе с широким порогом образуется при числах Фруда Fr=q2/ghB, заключенных в пределах 0,8—0,1, где hB— глубина воды в точке перегиба свободной поверхности, расположенной за первой впадиной. При решении вопроса, будет ли образовываться волнообразная свободная поверхность, можно принять hB=t. При Fr<0,l амплитуда волны становится меньше 10% глубины t, так что практически волна незаметна.
