CZ306409B6 - Zařízení pro zvýšení kapacity bezpečnostních přelivů na vysokých vodních dílech - Google Patents

Abstract

Podstatou zařízení pro zvýšení kapacity bezpečnostních přelivů na vysokých vodních dílech je, že pevná spodní stavba (1) je opatřena vertikálně pohyblivou nástavbou (2), která v uzavřené poloze svým zakřiveným tvarem odpovídá tvaru původní pevné spodní stavby (1). Pohyblivá nástavba (2) je tvořena ocelovou konstrukcí opatřenou hradicím plechem a pojezdy (4) po pevné spodní stavbě (1), přičemž na návodní straně je pohyblivá nástavba (2) opatřena těsněním (3). Pohyblivá nástavba (2) je opatřena ovládacím mechanismem (5) tvořeným alespoň jedním hydraulickým válcem a aretačním mechanismem pro udržení konstrukce ve vztyčené nebo sklopené poloze.

Description

Zařízení pro zvýšení kapacity bezpečnostních přelivů na vysokých vodních dílech

Oblast techniky

Řešení se týká převádění průtoků přes stávající vodní díla vybavená hrazenými bezpečnostními přelivy.

Dosavadní stav techniky

V souvislosti se změnou legislativy v oblasti požadavků na bezpečnost vodních děl za povodní došlo k navýšení hodnot průtoků, které musí být vodní dílo schopné bezpečně převést. Vodní díla navržená a postavená dle dřívější legislativy a norem tak nezřídka nesplňují současné nároky na bezpečnost vyjádřenou periodou kontrolní povodně a vyžadují zásadní úpravy.

Bezpečnostní přelivy hrazené pohyblivými uzávěry jsou na vodních dílech používány již mnoho desetiletí. Na pevnou spodní stavbu zde dosedá jeden z řady možných typů uzávěrů. V případě, že kapacita stávajícího přelivu při plném vyhrazení nevyhovuje požadavkům na bezpečnost vodního díla, je jednou z možností snížení spodní stavby (ubourání) a náhrada uzávěru za jiný, navržený na větší hrazenou výšku. Toto s sebou přináší dodatečné požadavky v podobě zachycený větších sil při vyšší hrazené výšce i ekonomické ztráty neboť původní uzávěr již není k užitku. Kombinace dvou pohyblivých uzávěrů, jak je popsána v tomto technickém řešení nebyla dosud nikde použita.

Problematika nedostatečné kapacity stávajících hrazených bezpečnostních přelivů se v České republice dotýká řady významných vodních děl.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením pro zvýšení kapacity bezpečnostních přelivů na vysokých vodních dílech, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že pevná spodní stavba je opatřena vertikálně pohyblivou nástavbou, která v uzavřené poloze svým zakřiveným tvarem odpovídá tvaru původní pevné spodní stavby.

Pohyblivá nástavba je s výhodou tvořena ocelovou konstrukcí opatřenou hradícím plechem a pojezdy po pevné spodní stavbě, přičemž na návodní straně je pohyblivá nástavba opatřena těsněním. Pohyblivá nástavba je ve výhodném provedení opatřena ovládacím mechanismem tvořeným alespoň jedním hydraulickým válcem. Pohyblivá nástavba je s výhodou opatřena aretačním mechanismem pro udržení konstrukce ve vztyčené nebo sklopené poloze.

Hlavní idea řešení spočívá v technickém návrhu pohyblivé spodní stavby, která umožní zvýšení kapacity od stávajících přelivů bez potřeby výměny pohyblivého uzávěru. Po odbourání části stávající spodní stavby je tato nahrazena pohyblivou ocelovou konstrukcí, která po poklesu v případě extrémních průtoků umožňuje zvýšení průtočného profilu dosažení vyššího odtoku, zatímco za běžných stavů působí jako pevná a těsná část vodního díla.

Překládané řešení lze rozdělit na tři části. První část představuje samotnou ocelovou konstrukci hradící vzniklý prostor po ubourání pevné spodní stavby. Tvar ocelové konstrukce je uzpůsoben jednak s ohledem na „skládání“, tj. snižování spodní stavby, a dále na režim převádění průtoků ve vztyčené poloze. Konstrukce musí nabývat tvar plochy, která při přelévání neumožní vznik podtlaků, respektive pulsací tlaků, jež by ji dynamicky namáhaly. Na návodní straně je nezbytné těsnění, například notovou nebo Z pryží, a pojezdy - vedení.

- 1 CZ 306409 B6

Druhá část řešení představuje ovládací mechanismus tvořený hydraulickými válci - při obou pilířích, které umožní vztyčení respektive bezpečné snížení konstrukce do jednotlivých poloh.

Třetí část řešení je aretační mechanismus, který udržuje konstrukci ve vztyčené poloze - 99 % doby životnosti konstrukce, respektive ji zajistí po snížení v poloze sklopené - méně než 1 % z celkové doby životnosti konstrukce - extrémní průtoky a provozní zkoušky.

Výhodou tohoto vynálezu je zvýšení kapacity výpustných zařízení vodního díla při splnění stávajících legislativních požadavků na bezpečnost vodních děl. Další výhodou je zachování stávajících pohyblivých uzávěrů, což přináší úspora zdrojů na nový uzávěr, úpravy na vodním díle pro zachycení větších sil a podobně. Vynález zvyšuje spolehlivost výpustných zařízení vodního díla. Přidání dalšího prvku s nezávislou spolehlivostí. V případě selhání manipulace původního uzávěru lze alespoň sklopit spodní stavbu a umožnit částečný odtok.

Objasnění výkresů

Zařízení pro zvýšení kapacity bezpečnostních přelivů na vysokých vodních dílech náhradou pevné spodní stavby za pohyblivou je na konkrétních příkladech podrobněji popsáno s pomocí následujících výkresů, kde na obr. 1 je svislý řez středem zařízení rovinou ve směru toku, při pilíři, v okamžiku, kdy je hladina na úrovni běžných průtoků, a oba uzávěry jsou zahrazeny. Na obr. 2 je řez totožnou rovinou při povodňovém průtoku, kdy hladina v nádrži stoupá a zařízení je v otevřené poloze, čímž je dosaženo vyšší kapacity přelivu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příkladné zařízení pro zvýšení kapacity bezpečnostních přelivů na vysokých vodních dílech je tvořeno pevnou spodní stavbou 1, která je opatřena vertikálně pohyblivou nástavbou 2. Vertikálně pohyblivá nástavba 2 v uzavřené poloze svým zakřiveným tvarem odpovídá tvaru původní pevné spodní stavby 1. Pohyblivá nástavba 2 je tvořena nosnou ocelovou konstrukcí opatřenou hradícím plechem a pojezdy 4 po pevné spodní stavbě 1. Na návodní straně je pohyblivá nástavba 2 opatřena těsněním 3. Pohyblivá nástavba 2 je opatřena ovládacím mechanismem 5 tvořený hydraulickými válci. Pohyblivá nástavba 2 je opatřena aretačním mechanismem pro udržení konstrukce ve vztyčené nebo sklopené poloze. Ve vztyčené poloze je udržován až 99 % doby životnosti konstrukce. V poloze sklopené je obvykle méně než 1 % z celkové doby životnosti konstrukce, jedná se zejména o extrémní průtoky a provozní zkoušky.

Na přiloženém obr. 1 je svislý řez středem zařízení rovinou ve směru toku, při pilíři, v okamžiku, kdy je hladina na úrovni běžných průtoků, a oba uzávěry jsou zahrazeny. Na obrázku je rovněž patrný původní tvar spodní betonové stavby, která přesně kopíruje tvar hradícího plechu nového zařízení. Na obr. 2 je řez totožnou rovinou při povodňovém průtoku, kdy hladina v nádrži stoupá a zařízení je v otevřené poloze, čímž je dosaženo vyšší kapacity přelivu.

Průmyslová využitelnost

Předložené technické řešení nalezne uplatnění na velkých přehradách vybavených hrazenými bezpečnostními přelivy, u kterých není splněna podmínka bezpečného převedení povodňové vlny s požadovanou dobou opakování dle platné legislativy. Řešení lze použít zejména pro úpravu spodní stavby segmentových uzávěrů a zdvižných stavidlových uzávěrů.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro zvýšení kapacity bezpečnostních přelivů na vysokých vodních dílech, vyznačující se tím, že pevná spodní stavba (1) je opatřena vertikálně pohyblivou nástavbou (2), která v uzavřené poloze svým zakřiveným tvarem odpovídá tvaru původní pevné spodní stavby (1).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pohyblivá nástavba (2) je tvořena ocelovou konstrukcí opatřenou hradícím plechem a pojezdy (4) po pevné spodní stavbě (1), přičemž na návodní straně je pohyblivá nástavba (2) opatřena těsněním (3).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pohyblivá nástavba (2) je opatřena ovládacím mechanismem (5) tvořeným alespoň jedním hydraulickým válcem.
4. 4. Zařízení podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že pohyblivá nástavba (2) je opatřena aretačním mechanismem pro udržení konstrukce ve vztyčené nebo sklopené poloze.