ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Π. Ν. Παπανικολάου

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Π. Ν. Παπανικολάου"

Βλάσιος Βουρδουμπάς
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Σχολή Πολιτικών Μηχανικών ΠΜΣ: Επιστήµη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων Μάθηµα: ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Π. Ν. Παπανικολάου ιδάσκοντες: ΝΙ Μουτάφης ΠΝ Παπανικολάου

2 Έργααποτόνωσηςενέργειας υπερχειλιστών Από H. Chanson (2015), Hydraulic jumps and stilling basins

3 1. Υδραυλικόάλµα Παναγιώτης Παπανικολάου Αν. Καθηγητής Σχολή Πολιτικών Μηχανικών ΕΜΠ

4 Αρχή: Ισότηταειδικήςδύναµης 2 Q ga 1 2 Q + y1a1 + y2 A ga2 2 = 0 (2) (1) V 1 y 1 y 2 V 2 Ορθογωνική διώρυγα y y [ ] = F H = ( y 1 4 y 1 y y 2 2 ) 3

5 Κατηγορίεςυδραυλικούάλµατος 1. Κυµατοειδές (undular) 1<Fr 1 < Ασθενές (weak) 1.7<Fr 1 < ονούµενο (oscillating) 2.5<Fr 1 < Μόνιµο (steady) 4.5<Fr 1 < Ισχυρό (strong) Fr 1 >9.0

6 Κατηγορίεςυδραυλικούάλµατος (2)

7 Μήκος & µορφή του υδραυλικού άλµατος

8 Υδραυλικό άλµα & καταστροφή ενέργειας y t tailwater depth (βάθος ροής στα κατάντη) y 2 sequent (συζυγές)

9 Υδραυλικό άλµα & καταστροφή ενέργειας (2) 1. Ιδανική περίπτωση, δεν χρειάζεται καµµία παρέµβαση στη ροή. ύσκολο να επιτευχθεί. 2. Μ 1 >Μ 2t, χρειάζεταιαύξησητηςορµήςστα κατάντη που επιτυγχάνεται είτε µε την κατασκευή κάποιου εµποδίου, είτε µε ταπείνωση πυθµένα λεκάνης ηρεµίσεως, είτε µε συνδυασµό και των δύο.

Υδραυλικό άλµα & καταστροφή ενέργειας (3) 3.

Μεγάλη κλίση για τις µεγάλες παροχές και άλµα πάνω στην

10 Υδραυλικό άλµα & καταστροφή ενέργειας (3) 3. Μ 1 <Μ 2t, χρειάζεταιαύξησητηςορµήςστα ανάντη που επιτυγχάνεται µε αύξηση της κλίσης του αγωγού, είτε µείωση πυθµένα λεκάνης 4. Μεγάλη κλίση για τις µεγάλες παροχές και άλµα πάνω στην κλίση, εµπόδιο για τις µικρότερες παροχές 5. Εµπόδιο για τις µεγάλες παροχές, µικρή βύθιση για τις µικρότερες.

11 Έλεγχος υδραυλικού άλµατος υπερχειλιστής λεπτής στέψης

12 Έλεγχος υδραυλικού άλµατος ανύψωση πυθµένα

13 Έλεγχος υδραυλικού άλµατος ταπείνωση πυθµένα (1) Minimum B-jump B-jump Wave train

14 Έλεγχος υδραυλικού άλµατος ταπείνωση πυθµένα (2) Wave jump A-jump

15 2. Λεκάνεςκαταστροφήςενέργειαςή λεκάνεςηρεµίσεως Παναγιώτης Παπανικολάου Αν. Καθηγητής Σχολή Πολιτικών Μηχανικών ΕΜΠ

16 Άλµα vsλεκάνηκαταστροφήςενέργειας 1.7<F 1 <2.5 (ασθενέςάλµα)ηλεκάνηηρεµίσεωςίσηµετο µήκος του 2.5<F 1 <4.5 (δονούµενοάλµα)χρειάζεταιλήψηµέτρωνγιατην απόσβεσητωνκυµατισµώνπουµεταφέρονταιστακατάντη, γι αυτό η περιοχή αυτή θα πρέπει να αποφεύγεται Το µόνιµο άλµα είναι εξαιρετικά αποτελεσµατικό στην καταστροφή ενέργειας και έχουν µελετηθεί διάφοροι τύποι λεκανών ηρεµίσεως µε µειωµένες διαστάσεις, στις οποίες δεν µειώνεται η αποτελεσµατικότητα του άλµατος. F 1 >9Κατασκευήλεκανώνηρεµίσεωςπολύδαπανηρή

17 Λεκάνηηρεµίσεως SAF Μήκος λεκάνης Υψος λεκάνης z= y 2 3 α 1 < 2 1.5F 1 L b y 4.5 = 2 ; 1.7< 0.76 y F F1 2 F 1 = 1.1 ; 1.7< F ' 2 < 1 < ' y 2 = 0.85y 2 ; 5.5< F1 < 11 y 2 F = 1 1 ; 11< F ' 2 < 17

18 USBR type II q 50 m 2 /s F 1 > 4.5

19 USBR type II (συνέχεια)

20 USBR type III q 20 m 2 /s F 1 > 4.5 V 1 20 m/s h h 3 4 = F D1 6 F = D1

21 USBR type III διαστάσεις

22 USBR type IV Σε διώρυγες εκτροπής 2.5 < F 1 < 4.5 Εµφάνιση κυµατισµών Εναλλακτικά: Αναστολείς κυµατισµών τύπου σχεδίας (raft type) και κλειστού αγωγού (under pass suppressor)

23 Μήκοςλεκάνηςκαταστροφήςενέργειας

24 USBR type V (sloping apron)

25 USBR type V, µήκος καιβάθοςστακατάντη

26 Άλλοι τύποι λεκανών. Λεκάνη καταστροφής ενέργειας φράγµατος Heart Butte

27 Oahe Dam Stilling Basin May 26, 2011 Πληµµύρα στο Missouri River

28 Flip bucket (κατασκευήεκτόξευσης) Karakaya Dam, Turkey

29 Flip bucket (ski jump) R y b = 17 b 1 / 2 ( F 2) 9.10R 3 α 5 H b 10 = F b

30 Ski jump - definition sketch (Chanson, 2015) α = ο 12 m < r < 19 m r/d = 4Fr-15 (5.5<Fr<10)

31 Ski jump types (Chanson, 2015)

32 Σκίτσαεκτοξευόµενωνφλεβώναπό ski jump (Chanson, 2015)

33 Σκίτσαεκτοξευόµενωνφλεβώναπό ski jump 2 (Chanson, 2015)

34 Spillway of (b) Wivenhoe dam (Australia) during operation (Photo H. Chanson) with bucket Type 1

35 Chute end of Kárahnjúkar Dam spillway, Iceland, (Chanson, 2015) Plain end-overfall with oblique takeoff lip equipped with baffles) with in operation with a discharge of some 300 m 3 /s (Photos Landsvirkjun, Iceland).

36 Jet trajectory (Chanson, 2015) Jet features on a physical model, showing transition from blackwater approach flow to fully aerated jet (Photo VAW, ETH Zurich)

37 Scour depth (Indian Standard)

38 Βυθισµένο flip bucket Reference Bureau of Indian Standards CRITERIA FOR HYDRAULIC DESIGN OF BUCKET TYPE ENERGY DISSIPATORS ( Second Revision )

39 Baffles

40 3. Υπερχειλιστής Ogee µήκους L, υπολογισµόςπαροχής 0.50 V 2 /2g H o 0.45 P Co 0.40 Q= C o L 3 / 2 2gH o P/H o

41 Αναφορές 1. Νουτσόπουλος, Γ, Χριστοδούλου, Γ, Παπαθανασιάδης, Τηλ Υδραυλική ανοικτών αγωγών. Εκδόσεις ΕΜΠ 2. Bureau of Indian Standards CRITERIA FOR HYDRAULIC DESIGN OF BUCKET TYPE ENERGY DISSIPATORS ( Second Revision) 3. Chanson, H. (Editor) Energy Dissipation in Hydraulic Structures, CRC Press/Balkema (Chapters 4 and 5) 4. Federal Emergency Management Agency (FEMA P-679), Technical manual: Outlet Works Energy Dissipators (Chapter 2) 5. Khatsuria, RM Hydraulics of Spillways and Energy Dissipators, Marcel Dekker 6. Peterka, AJ, Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators (8th printing). Eng. Monograph No. 25, US DOI, Bureau of Reclamation 7. Wei, CY, and Lindell, JE Hydraulic design handbook Chapter 18, HYDRAULIC DESIGN OF STILLING BASINS AND ENERGY DISSIPATORS. McGraw-Hill 8. US DOT Hydraulic Engineering Circular No. 14, Third Edition, Hydraulic Design of Energy Dissipators for Culverts and Channels. Publication No. FHWA-NHI , July 2006 (Chapters 6 and 8)

Σχετικά έγγραφα

Διάλεξη 10 η : Τεχνολογία έργων ασφαλείας (Υπερχειλιστές, έργα εκτροπής)

Φράγματα Υδραυλικές κατασκευές 9ο εξάμηνο Σχολής Πολιτικών Μηχανικών Διάλεξη 10 η : Τεχνολογία έργων ασφαλείας (Υπερχειλιστές, έργα εκτροπής) Σπύρος Μίχας, Δημήτρης Δερματάς, Ανδρέας Ευστρατιάδης Τομέας