46
309 IX ЗАТВАРАЧИ И УСТАВЕ Улога устава и затварача код хидротехничких објеката је да, по потреби, зауставе, односно, успоставе, или регулишу протицај воде кроз или преко објекта, као и да одржавају жељени ниво. Под уставамаће се подразумевати само затварачи који опслужују површинске преливе или површинске захвате, док ће се назив затварачикористити, како за дубинске, тако и за површинске затвараче (прелива и захвата). (Под уставама се у литератури често подразумева и цео објекат, обично на равничарским рекама или каналима, који се састоји од ниског преливног прага са затварачем , , уставом којa одржава ниво, и регулише протицај на објекту.) Пројектовање, израда, монтажа и одржавање затварача претстављају сложен и обиман посао, којим се баве за то квалификовани стручњаци, најчешће хидро-машинске струке. Овде ће бити изложени само аспекти битни за хидрограђевинског инжењера, како би могао да разуме и искористи предности појединих типова затварача. Основни делови сваког затварача су (сл. , 9.1): 1) , тело затварача, које зауставља ток воде, 2) , покретачки механизам, који тело затварача помера у жељени положај и 3) , преносни механизам, преко кога се сила са покретачког механизма преноси на тело затварача. Осим тога, одређени типови затварача смештени су у 4) , кућиштуомотачу (сл. , 9.44 , ÷ , сл. , 9.49), који се такође може сматрати основним делом. Тело затварача чине (сл. , 9.8): непропусно платно (опшивка), најчешће од челичног лима, које је код затварача већих распона ојачано хоризонталним и вертикалним укрућењима (ребрима) и заптивка, којом се обезбеђује вододрживост на месту додира затварача и објекта. Покретачки маханизам може бити електормотор, сервомотор (хидраулички уљни мотор), а може се обезбедити и ручни погон преко одговарајућег система зупчаника. (Често се

Poglavlje IX

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Hidrotehnicke gradjevine

Citation preview

  • 309

    IX

    , , ,

    , , , . , , , ( ). ( , , ,, a , .)

    , , , , - . , .

    (.,9.1): 1), , , 2), , 3), , . , 4), (.,9.44,,.,9.49), .

    (.,9.8): (), , () , .

    , ( ), . (

  • 310

    , .) ( ) , , ( ). ( ), , (Lewin 2001). , .

    ) ( ) : 1) ,

    (.,9.1). 2) .

    ) : 1) . 2) , .

    ) :

    1) () , () ,/, .

    2) .

    3) . 4) .

    ) ,:

    1) ( ). 2) . 3) , ( ).

    ) :

    1) . 2) . 3) .

    : 1) . 2) . 3) , , ,

    . 4) . 5) . 6) . 7) , , .

  • 311

    , , .

    IX.1 (.,9.1) ( ), ( ).

    . 9.1

    VIII.3.1. ( ) ( ) . , () ( ).

  • 312

    (.,2.11), . ( VIII.4.3.) ,, , . (, , ), (, , ). ( ) (.,9.2):

    a) . b) . c) .

    . 9.2

    , ,

    ( ) , (.,9.1), (.,9.13). ( ) (). ( ) , , , , . :

  • 313

    a) ( ),

    (.,9.3).

    . 9.3 b) ( ,

    .,9.4).

    . 9.4

    c) ,

    (.,9.5).

    . 9.5

    . , (, ) . .

  • 314

    . , ,, . , , ( ).

    (d,/B .,9.6), . , d,/B. ) , ( ) (, , , .,9.6), ( )

    ( ). (Sehgal 1996), , d,/B,>,1.

    . 9.6

    ( ) , (.,8.20), ,, , . , d,/B , , , (Sehgal 1996). d,/B , , .

    , , ( d,/B), . , , . b) , , . , , .

  • 315

    IX.1.1 (, ) (.,9.1,,9.7,,9.8) , ( ). , . ( , y, : .) , ,

    (.,9.7).

    : .

    . 9.7

    , , () . () (.,9.8), , , (I, L, U), .

    , S, , . , () . .

    . 9.8

    ( , ). , , , T. , :

  • 316

    (9.1): T = PH f , PH = , (.,9.7), f = ( , f,,0.50,,0.60). . , , . : (9.2): T = PH (fO r + fK ) /,R = PH f T , fT =,(,f0 r,+,fK),/,R , R = (m), r = (m), f0 = = 0.15,,0.30, fK = = 0.001. ( , f0 = 0.01.)

    j (., , .,9.9), . . ( .) ( ) q,=,0.05,l,/s (Sehgal 1996). . (), .

    . 9.9

    , , , (.,9.3 9.10). 9.10, ( ). Sehgal- (1996), .

  • 317

    , , , , , .

    . 9.10

    * * * , S, : , G. , T ( 9.1 9.2). ( ) TZ .

    ( , ).

    :

    (9.3): S = K (G + T + TZ ) , : K,= , , (K,=,1.2,,1.5). j ( .,9.9), , TZ, :

    . 9.11

    (9.4): , : fZ,=, , fZ,,0.3,,1.0, LZ = , NZ = .

  • 318

    , p, NZ O (.,9.11b): . Novak (1996), : (9.5): G = k (PH B )n, : G = (kN), PH = (kN), B = (m), k = 0.12 , 0.09 , n = , 0.71 , 0.73 .

    Erbiste (1984) , , , B,2,H,d, 9.6 ( ). ( ) : , :

    (9.5): , : , : H = , (.,9.6, .,9.42) d = .

    , (9.5,,9.5) . , , . ,30,% .

    , U, . ( ): (9.6): Szatvaranja = K1 (G U T TZ ), K1 (K1,=,0.8,,0.9). 250,m2, 45,m, 15,m. (.,9.12). , .

    , (Erbiste 1984):

    , ,20,% .

  • 319

    :

    1) . 2) . 3) ( ). 4) , ,

    , . :

    1) . 2) . 3) ,

    . 4) (a H /15, .,9.2). 5) ,

    , .

    . 9.12

    IX.1.2 ( , ) ( ) () (, , ). : , , ( , ). ( ), . , , , .

    , (Erbiste 1984):

  • 320

    ,

    ,10,% ( ,20,% ).

    . 9.13

    IX.1.3 () , , , . 560,m2, 15,,20,m ( 56.5,m, 22.5,m).

    , Erbiste-, :

    , :

    .

    . 9.14 ()

  • 321

    ,15,% , ,60,% . (.,9.14) (1), () , (2), , (4), (), (5), (6), .

    , ( ), , P, (.,9.15).

    . 9.15

    , , C, . , , C (.,9.15).

    , S,,R (.,9.16), G,,RG, , , F0, fL,,dL ,2, , F0,= , fL,= dL,= .

    . 9.16 9.16 ( SA, RA .,9.16), . ,

  • 322

    (.,9.16b), , :

    (9.7): .1

    , (

    ) . ,, , (.,9.17). 2 (). , , . , .

    , , . , ( .,9.17). , , , .

    . 9.17

    ( ), (.,9.18), , , .

    1 . 2 (, .).

  • 323

    :

    1) , , , , .

    2) () , .

    3) , ( ).

    4) ( ).

    5) () .

    : ,

    1) , .

    2) . 3) .

    . 9.18

    IX.1.4 (.,9.19) ( ,) . , ( ). , , . :

    1) . 2) , .

    ( )

    .

  • 324

    . 9.19

    * * *

    .

    IX.1.5 (.,9.20 9.21) , ( 50,m).

    . 9.20

    . (.,9.20) (.,9.20b). , . () , P2 (.,9.21). , O. , : (9.8) : .

    ,

    , ( ). , ,

  • 325

    . , (Seghal 1996).

    . 9.21

    :

    1) ( ). 2) . 3) . 4) . 5) .

    :

    1) . 2) . 3) . 4) () .

    IX.1.6 () ( ) (.,9.22). , , . ,, , : ), , ), .

    (Erbiste 1984):

    , ,30,% . , .

  • 326

    , , . , (.,9.22):

    (9.8): . , () , . , , , (Sehgal 1996). , .

    . 9.22

    :

    1) . 2) . 3) . 4) .

    ,

    : 1) . 2) () ,

    . 3) .

    * * *

    (.,9.23), (Lewin 2001, 1984), (Lewin 2001, Sehgal 1996, Novak 1996), .

  • 327

    . 9.23 ()

    IX.2 () , , . , . , Q, , a, , Z1 (Q,=,Q,(Z1,,a) .,9.24). ( ), , Z3 (Q,=Q,(Z1,,a,,Z3), .,9.28. , , , , ( ). , , . , .

    ()

    , , , . , Q,=Q,(Z1,,a). 9.24 . , B, . ( .) :

    .9.24

  • 328

    (9.9): ,

    : ,= , . 2 , :

    (9.10): ,

    . , Q, :

    (9.11): .

    H2,=,CA,a ( CA,= ,

    ,) , 9.11 :

    (9.12): .

    , Z1, , H1 , , , CV, , CA, 9.12 , Q:

    (9.12): ,

    .

    , V1, , 9.12 ,

    V12,2g, . ( 9.12 9.9).

    * * *

    , CV, , (CV,,0.95,,1.0). CV,=1, (, ,=,0), (9.9) :

    , :

  • 329

    , :

    (9.12b): , .

    , 9.12b 9.12,

    CV,=,1. ,

    . , .

    * * * ,,, CA,

    , a*,=,a,/H1. ) CA,,0.61.

    b) () CA :

    (9.13) : ,

    (.,9.25).

    . 9.25

  • 330

    , e , .

    * * * , , (.,8.20):

    (9.14): .

    ,

    ,, a*,=a,/H1 0.8 (a*,,0.8). * * *

    9.9

    a*,=,a,/H1, ( ), , . , a*, , , ( , .,9.42), 9.9 .

    . 9.26 Z1 Q , a*, . . (.,9.12), (. 9.14). (USBR 1987, USA COPRS 1977) (.,9.26).

  • 331

    , V,(,y) y ( , .,9.26), : ,

    (9.15): , : (9.16): .

    9.16 a,=,H1,,h2 (.,9.26), Q ( ,,):

    (9.17) : .

    ,

    , , Q:

    (9.18): ,

    ,

    CQ1,=,2/3,CA . (USA CORPS 1977) .,9.18

    ( H1) 9.14 (. CQ1,=,CP,), :

    (9.19): .

    ,

    , , V12,2g, . 9.19

    (a*,,0.8, 9.14), ( 9.12). (.,9.12) (.,9.19) (.,9.14) (.,9.27).

    (9.9) (9.19) , Hager Bremen (1988) :

    (9.20): ,

  • 332

    : QPR = ( ), HR = .

    . 9.27 ()

    * * * , . 2 FR2,=,V22,,(g,H2),>,1.5.

    . . , , , . , , . , ( ) .

    . 9.28

  • 333

    9.28 . , Q, , Z1 Z3 , a. ,, , h2 (.,9.28), 1 2 . ( ) 2 3. ( 2 3 , .) 2 , h2 ( , ), V2 H2,=,CA,a. ( H2, , , .) , 1 2 :

    (9.21): ,

    2 3 :

    (9.21): .

    , Z1 Z3, 9.21 9.21 Q h2. , h3 Q ( Z3 Q), 9.21 h2, H1 ( Z1) 9.21.

    IX.3 : , , , . ( ) , . , . ( ), .

    , , . , , .

    , ( ),

  • 334

    , . ( ) ( ) .

    1, , , . (.,9.35), ( ) (), . , ( ), 2. , , . , , (.,9.35), . , (.,9.36) , ,, ( ). (, , .)

    , :

    ,, ,,, .

    :

    1) (.,9.29),

    ( ). .

    2) (.,9.31),

    ( ). .

    3) (, ), ( ). , . , , (.,9.44), (.,9.45) (.,9.46). .

    1 . 2 , , , .

  • 335

    ( ) , , . :

    1) ( ) , .

    2) , .

    3) , , .

    4) , , (, , .).

    5) , . 6)

    ( ).

    IX.3.1

    , :

    1) , , , .

    2) , . 3)

    (.,9.29) , , .

    . 9.29

  • 336

    (.,9.30). ( ) , ( ) . ( , , .,9.11).

    , .

    , , . , , , () ( ).

    . 9.30

    (.,9.31). 9.31 (QIZL,=,0), , . . ( ).

    , ( , ZA, ), ,, , .

    , ( ) UMAX,=,,d,B,H (B,=, ). , , ZZ,, ZA, () . , PV,=,,d,B,H0. : PV + GZATVARAA + FTRENJA < UMAX, . ( , FTRENJA, , .)

  • 337

    , , aZ, () . , , .

    . 9.31

    IX.3.2 ,,

    ( ), , ,, . ,/, ( XI). ,, ( ), ,, , ( ) , . .,9.32, .,9.31. (, ) ,

  • 338

    . ( ), . , , , , .

    . 9.32

    L,=,1.5,,5.0,d0 (.,9.33), ( , , ). A0,/,A1 (.,9.33) 1.25. (USBR 1987) , ( ) , UZV, :

    (9.22) : ,

    ( ) :

    (9.23) : ,

    : = , = () . ( NIZ 10.) , (ESUENJA,+,EPROIRENJA,+,ENIA). ( ),

  • 339

    . USA Corps of Engineers (1977), , TOTAL,=,0.30,,0.45, V1,,VC,= .

    . 9.33

    IX.3.3 VIII . , , , , , . ( ), . , , . , , .

    9.34 . .

    , :

    1) , C ( ).

  • 340

    , . C, :

    (9.24): , :

    (9.25): , 1 . , ( ZC,1 ):

    (9.26): .

    ( pV,/ =

    ).

    . 9.34

    2) , C, . , C , ,

  • 341

    , ZC,2, , VC,2:

    (9.27) : .

    C,2, ,

    , ( ).

    3) . , . , .

    (

    k ), :

    (9.28): .

    ( ), . ,, , .

    . 9.35

    * * *

  • 342

    9.24,,9.28 VC , . ( ) (.,9.35). . C, (.,9.35).

    , , , . , . , . , ( ). , , , , , ( )1. , , ,, , .

    . 9.36

    . ,

    1 ( ), , .

  • 343

    , . ( , .,5.15), , ( ) , . , , (.,9.36), . ( ) . . ( XI.2).

    * * * , .

    ( N .,9.37) , VN, C (VC), , N C:

    . 9.37

    (9.29): , :

    (9.30): ,

    : C = , VIII. .,9.37, , ( 1979, USA Corps of Engineers 1977) 0.15 0.50. pN / 9.30 , pV,/, . pV,/,,pN,/ , . (1979), ,

    C ( 9.1).

  • 344

    ( 1979, USA Corps of Engineers 1977). (.,9.38) ( , ), .

    __________________________________________________________________ C

    1. > 1 2. 1 0.8 3. 0.8 0.2 4. < 0.2 ___________________________________________________________________

    . 9.1 C

    . 9.38

    USA Corps of Engineers (1977),

    C,,0.05,,0.10. (Vischer & Hager 1998).

    * * *

    , 30,m/s , , , . () , . , , () (.,9.39).

    , , ( .,9.40). ( ,, ). , .

    9.40 ,, ( , VIII).

  • 345

    , .

    . 9.39 ,

    ,,

    .

    . 9.40

    ( ) , , ,, . , .

    IX.3.4 ( , ).

  • 346

    , . ( , .) . , , , .

    (.,9.32) , , , (Vishcer & Hager 1998). ,, , (.,9.44). , , , , . , , ( ). , ( , ,,IX.3.3). , QA, , VA, , dA (.,9.41).

    . 9.41

    (Smith 1995, USA Corps of Engineers 1977) :

    (9.31):

  • 347

    : Q = (. 9.41), n , = .

    , , , . 9.31. Smith- (1985) ,=,0.04, n,=,0.85, USA Corpos of Engineers (1977) ,=,0.03 n,=,1.06.

    , QA, , a. () hC,,d0,,2 (.,9.41).

    , dA, 1,,2,m (h,=,,pA,/,,

  • 348

    5) , . 6) .

    :

    1) . 2) . 3) .

    * * *

    ,, , CA, ( ) . 9.42 , , () , .

    .

    . 9.42

    * * * , , , , . , .

    IX.3.6 - ,, (.,9.43)

    . , .

  • 349

    . 9.43

    IX.3.7 (.,9.44) . ( ., ). . , (.,9.44).

    . 9.44

    : 1) ,, , 2)

    ( ) , 3) ,, 4) 5) .

  • 350

    , . , .

    , ( ). 20 300 m ( 800,m). , (.,9.44c) , .

    : 1) . 2) . 3) .

    , hlept, (.,9.44). , :

    .

    IX.3.8 (.,9.45) 1) 2) , .

    . 9.45

    (1700,m). , ,, .

  • 351

    , .

    , () , .

    IX.3.9 (Howel Bunger)

    (Howel,,Bunger)

    (.,9.46). 250,m, 3.5,m (Lewin 2001).

    1), 4), 2), . 1), 3), , .

    . 9.46 (Howel Bunger)

    , ( VIII.4.6).

    , , (.,9.47). . ( ). (Lewin 2001):

    (9.32): CQ = = 0.82 0.85,

    :

    CQ = 0.75 0.78,

  • 352

    ( ). 9.32 : A0,= , H,= (.,9.47).

    .9.47 ,

    :

    1) . 2) . 3) . 4) .

    :

    1) ( ). 2) (

    B, .,9.48) 90,,95%. 3) ,, ,

    . . ( 5,,6 .) (Lewin 2001).

    . 9.48 90 95%

    ( sleeve valve, USBR 1974),

    (), , . . .

  • 353

    IX.3.10 (.,9.49) ( ).

    9.49

    . .,9.49. , . , , (Peterka 1958). , , , .

    , (.,9.49):

    CQ = = 0.60.

    : Creager, W.P and Justin J.D.,(1955), Hydroelectric Handbook, John Wiley and Sons. Creager, W.P et al.,(1961), Engineering For Dams, John Wiley and Sons. , ., (1984), , , . , .., (1954), ,

    , .

  • 354

    Hager, W.H., and Bremen, R., (1988), Plane Gate on Standard Spillway, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 114, No.11, Nov.

    Henderson, F.M., (1966), Open Channel Flow, MACMILLAN. Knapp, R.T., Daily, J.W. and Hammit, F.G (1970), Cavitation, McGraw-Hill Book Company. Lewin, J., (2001), Hydraulic Gates and Valves in Free Surface Flow and Submerged Outlets, Thomas Telford. Novak, P. et al., (1996), Hydraulic Structures, E&FN SPON. Peterka, A.J., (1958), Hydraulic Design of Stilling Basins and Energy Dissipators, UNITED STATES

    DEPARTMNET OF THE INTERIOR, BUREAU OF RECLAMATION, A Water Resources Technical Publication, Engineering Monograph No.25.

    Roberson J.A. et al. (1988), Hydraulic Engineering, Houghton Mifflin Company. Sagar, B.T.A., (1995), ASCE Hydrogates Task Committee Design Guidelines for High-Head Gates, Journal of

    Hydraulic Engineering, Vol. 121, No.12, Dec. Sehgal, C. K., (1996), Design Guidelines for Spillway Gates, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 122, No.3,

    March. , .., (1979), ,

    , . Smith, D.C, (1995), Hydraulic Structrures, University of Saskatchewan. Streeter, V.L., (1962), Fluid Mechanics, McGraw-Hill Book Company. U.S.A. Corps of Engineers, (1977), Hydraulic Design Criteria. USBR, (1987), UNITED STATES DEPARTMNET OF THE INTERIOR, BUREAU OF RECLAMATION,

    Design Of Small Dams, A Water Resources Technical Publication. USBR, (1974), UNITED STATES DEPARTMNET OF THE INTERIOR, BUREAU OF RECLAMATION,

    Design Canal Structrures, A Water Resources Technical Publication. Vischer, D.L., Hager W.H., (1998), Dam Hydraulics, John Wiley & Sons.