трубчатый водосброс.

изобретение относится к гидротехнике, а именно к закрытым водосбросам и может быть использовано для регулирования уровня воды в водоёмах грозящих наводнением , например на озере сарез в таджикистане, а также а также для переброски паводковых вод реки иртыш в аральское море. технической задачей изобретения является снижение материальных затрат и затрат энергоносителей при одновременном обеспечении эффективного водосброса в условиях естественных преград, в данном случае усойского завала на озере сарез и больших расстояний, например, на реках европы и азии, не позволяющих достигать необходимого результата другими известными способами и устройствами известными на сегодняшний день.

известна система подземного карьерного водоотлива, содержащая дренажные, водосбросные и водоотливные скважины, расположенные под дном карьера, центробежный насосный агрегат с элементами для обеспечения подачи электроэнергии, расположенный в водоотливной скважине, нагнетательный патрубок которого соединен с

заменяющий лист (правило 26)

нагнетательной трубой, а всасывающий патрубок соединен с всасывающей трубой, заглубленной в водосборник (защита карьеров от воды. с.к.абрамов, м.с.газизов, в.и.костенко. - M.: недра, 1976, c.209-211).

недостатком данной системы являются высокие трудовые и материальные затраты, вызванные необходимостью бурения большого количества подземных скважин под дном озера, при помощи которых и осуществляются сброс вод за пределы в данном случае усойского завала.

другим аналогом является система открытого карьерного водоотлива, содержащая магистральный трубопровод, соединенный с нагнетательным патрубком насосного агрегата с элементами для обеспечения подачи электроэнергии, размещенного на уступе карьера, всасывающий патрубок которого соединен с всасывающей трубой, заглубленной в водосборник (там же, c.209-211).

недостатком данной системы является ее нерентабельность в условиях при перекачке больших объёмов воды.

наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является трубчатый водосброс (патент рф Ns 2265695 мпк E02B8/06, опубл. ), состоящий из трубопровода, по которому вода идёт самотёком при скорости тем большей, чем больше разница между высотой верхнего и нижнего бьефа.

недостатками этого устройства являются невозможность его применения на озере сарез из-за высокого усойского завала высотой сорок пять метров, и практической невозможностью прорыть канал для применения этого устройства. на реках европы это устройство неприменимо из-за его неработоспособности в условиях больших расстояний, неровной местности и отсутствия в устройстве

заменяющий лист (правило 26)

конструкционных деталей и механизмов позволяющих производить запуск системы в работу.

технической задачей изобретения является регулируемый переброс огромных масс воды на большие расстояния с минимальными энергетическими затратами.

поставленная задача обеспечивается тем, что водосброс содержит основную трубу с входным и выходным оголовками, которые снабжены запорной арматурой, а в самой верхней части трубы установлен люк- водоприёмник для наполнения трубопровода водой перед запуском водосброса в работу. при необходимости основная труба может быть снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона. после наполнения трубопровода водой люк герметично закрывается. запорная арматура служит для возможности заполнения всего трубопровода водой, что является главным условием запуска водосброса в работу. верхний бьеф расположен выше нижнего бьефа относительно уровня моря на высоту, достаточную для того, что бы всю работу по перебросу воды в предлагаемой системе водосброса через естественные преграды, в данном случае через усойский завал, будет выполнять сила земной гравитации. при разнице высоты между верхним и нижним бьефом в 210-220 метров земная гравитация способна развить скорость водотока внутри трубопровода до скорости свободного падения тела равняющейся для воды заключённой в трубопровод шестьдесят метров в секунду. цифра 210 метров является высотой, при которой тело с плотностью 1 г/см ³ (плотность воды) развивает максимальную скорость при свободном падении.

при условии свободного падения скорость водотока в трубопроводе будет равна:

заменяющий лист (правило 26)

1-я секунда =10 метров. 2-я секунда = 20 метров. 3-я секунда = 30 метров. 4-я секунда = 40 метров 5-я секунда = 50 метров.

6-я секунда = 60 метров, что является максимальной скоростью свободного падения для воды заключённой в трубопровод.

при сложении этих цифр получается 210 метров.

210 метров, это разница уровней между верхним и нижним бьефом, что необходимо для развития максимальной скорости водотока внутри трубопровода.

трубопровод диаметром сто сантиметров способен перекачивать воду со скоростью пятьдесят кубических метров в секунду. это вычисляется по формуле, где площадь сечения трубы 0,8 кв.метра умножается на скорость водотока 60 метров в секунду, что равняется 48 куб. метров в секунду, и при этом не используются насосы, не тратится горючее и электроэнергия ,a всю работу по перекачке воды через естественные преграды выполняет земная гравитация.

изобретение поясняется чертежом где изображён общий вид трубчатого водосброса на озере сарез, где 1- основная труба, , 2- оголовок верхнего бьефа, 3 -оголовок нижнего бъефа, 4- запорная арматура оголовка верхнего бьефа, 5- запорная арматура оголовка нижнего бьефа, 6-вoдoпpиёмный кран верхней части трубопровода, 7 - водоём (озеро сарез), 8- усойский завал, 9-вoдoём для приёма перекачиваемой воды. чертёж сделан схематично и без соблюдения масштаба.

заменяющий лист (правило 26)

водосброс работает следующим образом. 1.озеро сарез.

конструкция представляет собой трубопровод 1 диаметром, например, сто сантиметров. водозаборный оголовок 2 трубопровода установлен в водоёме 7, далее трубопровод поднимается на усойский завал 8, пересекает его и спускается в русло реки, где водовыпускной оголовок 3 сбрасывает воду.

перед запуском водосброса в работу водозаборный 2 и водовыпускной 3 оголовки трубопровода перекрывают запорной apмaтypoй(4 и 5), например, задвижками, и трубопровод наполняют водой через водоприёмный кран 6, установленный в самой высокой части трубопровода относительно уровня моря. наполнение трубопровода водой производят стандартным водяным насосом только один раз перед запуском водосброса в работу. водоприёмный кран 6 снабжён воздуховыводным клапаном (на чертеже не показан), служащим для вывода воздуха при заполнении трубопровода водой. после наполнения трубопровода водой водоприёмный кран 6 герметично закрывают, а задвижки 4 и 5 на концах трубопровода одновременно открывают. из водовыпускного оголовка трубопровода 3 сила земной гравитации потянет столб воды, который в свою очередь создаст непрерывный водоток по трубопроводу 1 из озера 7 через перевал 8 в русло реки 9. водовыпускной оголовок 3 трубопровода устанавливают на 200-220 метров ниже, чем водозаборный 2 относительно уровня моря, что позволяет водотоку развить максимальную скорость. при такой разнице в высоте между верхним и нижним бьефом вода будет двигаться по трубопроводу со скоростью свободного падения тела, которая равняется для воды, заключённой в трубопровод, шестьдесят метров в секунду. для исключения вибраций

заменяющий лист (правило 26)

трубопровод по всей его протяжённости жёстко закреплён к земле сваями посредством металлических хомутов.

при диаметре трубопровода сто сантиметров и скорости водотока 60 метров в секунду, водосброс будет перебрасывать примерно пятьдесят (округляем с учётом погрешности для удобства в расчётах) кубических метров воды каждую секунду. далее по расчёту: 1 секунда - 50 куб. метров. 1 минута - 3000 куб. метров. 1 час - 180 тысяч куб. метров. 1 сутки - 4млн.32O тысяч куб. метров. 1 год - 1 млрд. 576млн. куб. метров, lмиллиард куб. метров равен =1 куб. километр.

в итоге в год одна нитка водосброса диаметром сто сантиметров будет снижать объём воды в озере сарез на полтора кубических километра. сегодня объём воды в озере сарез семнадцать куб. километров.

выполнение водосброса указанными способом и устройством обеспечивает эффективный и регулируемый сброс воды на озере сарез и других подобных водоёмах, грозящих наводнениями. 2. реки европы.

на реках европы во время наводнения водосброс работает следующим образом.

водозаборный конец трубопровода 2 устанавливают в том месте реки, которое соответствует следующим требованиям: 1. наибольшая высота над уровнем мoρя(300-500 метров) при наименьшем расстоянии от самого моря (100- 200 километров). 2. глубина водоёма в месте водозабора от 30 метров и более.

заменяющий лист (правило 26)

3. объём воды в выбранном водоёме достаточный для бесперебойной работы системы.

эта же схема применима при переброске паводковых вод, бесполезно утекающих в океан из реки иртыш, в аральское море. в этом случае не надо рыть канал портящий экологию и сжигать 3 млн. тонн угля в год для переброски планируемых 12 куб. км паводковых вод.

чтобы перебросить 12 куб. км воды из реки иртыш в аральское море за 30-35 дней (примерно столько длится паводок) нужно:

1. верхний бьеф, то есть водозабор должен находиться 300-400 метров над уровнем моря.

2. одна нитка водосброса диаметром два метра за 35 дней будет перебрасывать 0,5 куб. км воды.

количество перебрасываемой воды вычисляется следующим способом. при скорости водотока 60 м/сек и диаметре трубы 200 сантиметров по формуле умножаем скорость водотока на площадь сечения трубопровода равняющемуся 3,14 кв. метра. в итоге получаем:

1. за одну секунду из трубопровода выходит 188 куб. метров воды.

2. за одну минуту 1 lтысяч 300 куб метров.

3. за один час 676,8 тысяч куб. метров.

4. за одни сутки 16 млн. 243 тыс. 200 куб. метров.

5. за тридцать дней 487 млн. 296 тыс. куб. метров.

6. за тридцать пять дней 568 млн. 512 тыс. куб. метров воды. в среднем 500 млн. куб. метров или 0,5 куб. километра воды.

для переброски 12 куб. км воды нужно 24 нитки водосброса, которые можно устанавливать в разных точках реки для равномерного водозабора.

заменяющий лист (правило 26)

для запуска в работу водосброса при длине трубопровода сто километров и диаметре двести сантиметров нужно закачать в него сто восемьдесят тысяч кубометров воды, с чем не справится ни один насос. в этом случае трубопровод заполняется водой перед запуском в работу уменьшенным аналогом предлагаемой системы водосброса водозаборный оголовок которого устанавливается в водоём, расположенный на 10-20 метров выше водоприёмника 6 основного трубопровода 1 относительно уровня моря, а водовыпускной оголовок уменьшенного аналога присоединяется к водоприёмнику 6 основного трубопровода 1, что служит для быстрого заполнения водой главной системы водосброса.

высокую скорость водовыпуска можно использовать для получения электроэнергии. в европе предложенная система водосброса позволяет эффективней бороться с наводнениями и их угрозой, а в азии помогает равномерно распределять водные ресурсы. мини-аналог водосброса был испытан при осушении бассейна где: 1. объём воды 25 куб. метров.

2. естественная преграда (высота холмика) 2,5 метра. 3. длина трубопровода 30 метров. 4.диaмeтp трубопровода 5 сантиметров. 5. разница между верхним и нижним бьефом 5 метров.

выполнение водосброса предлагаемым способом и устройством позволяет эффективней проводить ликвидацию наводнений и сохранять экологию.

заменяющий лист (правило 26)