Spillway

Ylivuoto tai ylivuotokouruun tulva on rakennettua kääntääkseen tai veden poistamiseksi säilytti takana Winnowing tai kiinteä pato, korkeus ylittää tietyn rajan (esim harjanne rakenteen).

Historia

Patojen käyttö on luultavasti peräisin jo antiikin ensimmäisistä suurimmista hydraulisista kehityksistä. Vuonna keskiaika , lisääntyvä käyttö vesimyllyt täydentäen tuulimyllyjen ( pumppu tuuli ) implisiittinen ohjaus virtausta , käyttämällä kastelu-, ja raja-arvot ja padot imeä ja leviäminen mahdollisten tulvien raakaa.

Vuonna 1715 Venetsian senaatti kutsuu italialaisen fyysikon Giovanni Polenin tutkimaan Ala- Lombardian kasteluun liittyviä hydraulisia ongelmia , ja hänestä tulee yksi alan eniten kysyttyjä asiantuntijoita. Sen nimi on säilynyt hydrauliikan alalla ( Polenin kaava ) padon virtauslaskennassa ( purkauskerroin (de) ).  

Periaate

Pato suorittaa useita toimintoja:

• Lähetä veden "ylivuoto" "purkuvarrelle" tulvan levittämiseksi, kun ylävirran virtaus aiheuttaa veden nousun, joka on yhteensopimaton tätä vettä vastaanottavien venttiilien tai myllyjen absorbointikyvyn kanssa.
• Pidä veden vähimmäiskorkeus ulottuvilla ulottuvilta (ulottuvuudet toimivat myös vesivarana ja kalana, jota jyrsinnän jätteet ja jauhomatot syöttävät vehnää tai muuta jauhoa tuottavien vesimyllyjen alla) Huomattavan vesikorkeuden ylläpitäminen joessa ylävirtaan virtausreitistä mahdollisti myös pakkaskivien (vähemmän kalliita ja helpompia leikata) käytön lauttojen, perustusten sekä rantamuurarin ala- ja upotettujen osien käyttöön.
• sallia vuotovirta, ohjaamalla joki, kun se on väliaikaisesti estettävä, jotta se kuivuu alavirtaan esimerkiksi työn suorittamiseksi siellä (lautan, venttiilin, seinän tai siipipyörän tuen korjaus) .
• jotkut padot voidaan suunnitella kalateeksi .

Roiskeveden on täytettävä kompromissi säiliön varastointikapasiteetin ja evakuointikapasiteetin välillä, mikä jälkimmäinen liittyy usein rakenteen turvallisuuteen. Tapauskohtaisesti patojen padot voivat olla joko vapaita tai winnattuja. Vapaan padon tapauksessa purkautumisominaisuudet määräytyvät sen mittojen ja virtauskertoimen perusteella. Paton virtauskerrointa voidaan muuttaa muuttamalla padon osaa (etsimällä esimerkiksi lähestymistä Creager-tyyppiseen osaan), muuttamalla veden lähestymisen olosuhteita (puhdistaminen ylävirtaan) tai muokkaamalla säiliön geometriaa (labyrintti). Venttiilin padon tapauksessa venttiilin toimintalaki hallitsee padon toimintaa.

Paisunhallintatoiminto voidaan suorittaa myös sulavan nousujärjestelmän avulla. François Lempérièren keksimät ja patentoimat sulakkeet (englanniksi Fusegate) GTM Entreposen tytäryhtiölle Hydroplusille ovat erillisiä elementtejä, jotka on sijoitettu padon harjalle ja jotka toimivat täysin itsenäisesti. Ne mahdollistavat varastointitason nostamisen vuotoa edeltävään suuntaan muuttamatta rakenteen turvallisuusolosuhteita tulvien edessä. Ne on suunniteltu siten, että evakuoidaan nykyiset tulvat harjanteen yli ja samalla rajoitetaan veden tasoa ylävirtaan labyrinttimuodonsa ansiosta. Erittäin voimakkaan tulvan sattuessa vesitaso saavuttaa kriittisen tason, joka sallii puhtaan vesihuoltorakenteen syöttämisen jokaisella nousulla, mikä horjuttaa elementtiä ja aiheuttaa sen evakuoinnin. Jokaisella sulakkeen nousulla on erilainen laukaisutaso, joka mahdollistaa nousevan verhon asteittaisen poistamisen ja mahdollistaa myötävirran tulvan vaimentamisen.

Tucurui pato , joka sijaitsee lähellä kaupungin Tucurui, vuonna Brasiliassa , oli, kun sen vihkiäisiä, maailman neljänneksi suurin vesivoimala kanssa 7960 megawattia (MW) ja sen spillway, että ” mäki ” tyyppiä   (alkaen niin, että tauko osaksi virtauksen energiasta), on maailman suurin, ja projektin suurin virtausnopeus on 110 000  m 3 / s . Koko hydrauliprojekti toteutettiin Brasiliassa brasilialaisessa ENGEVIX -yhtiössä Rio de Janeirossa Toulousessa ja Grenoblessa opiskelleiden Andre Balançan ja Jorge Riosin (hydrauliikan insinöörit) vastuulla .

Paisuluokkien luokittelu

Paino voidaan luokitella eri ominaisuuksien mukaan. Tärkeimmät vesivirtaan vaikuttavat kriteerit ovat:

• Paton geometria virtaussuunnassa: ohut seinä, paksu seinä, vuotoharjan geometria.
• Leikkauksen geometria: suorakulmainen, puoliympyrä, esteen esiintyminen jne.
• Paton suunta suhteessa vesimuodon tai ylävirran virtauksen suuntaan.
• Virtauksen tyyppi: tulva, vedetön tai tarttunut.

Virtauksen laskenta

Päästetyn virtauksen laskemiseen käytämme yleensä Kindsvater-Carter-kaavaa, jota kutsutaan myös vakiopatukaavaksi tai Poleni-kaavaksi. Se on seuraavassa muodossa:

Q=VS×L×H3/2{\ displaystyle Q = C \ kertaa L \ kertaa H ^ {3/2}}

tai:

• Q{\ displaystyle Q} vastaa virtausta (m³ / s)
• VS{\ displaystyle C} on kynnyskohtainen kerroin, jonka tyypilliset arvot vaihtelevat välillä 2,6 - 4,1 edellisessä kohdassa lueteltujen kriteerien mukaisesti.
• L{\ displaystyle L} on padon harjanteen leveys.
• H{\ displaystyle H} vastaa kuormaa harjanteen ylävirtaan.

Kuvia

• No spillway Llyn Celynissä  (en) .

• Spillway Marne-Rein-kanavalle .

• Rakenne, joka on suunniteltu rikkomaan jääpeitteet (kaivo).

• Jättiläinen Robert-Bourassa -vesivoiman läpivienti .

• Scrivenerin pato Canberrassa , Australiassa , on suunniteltu 5000 vuotta vanhoja tulvia varten.

• Kamuzun pado Lilongwessa, Malawissa , suluilla varustetuilla padoilla.

Huomautuksia ja viitteitä

1. (in) "  Keksijä Francois LEMPERIEREn patentit  " osoitteessa patents.justia.com
2. Hydraulisten rakenteiden laboratorio, Rakennusten hydrauliikka: Spillways , Lausanne, Lausannen liittovaltion ammattikorkeakoulu (EPFL) , 26  s. ( lue verkossa [PDF] ) , s.  6
3. "  Nestevirtojen mittaus ja laskeminen  "
4. (in) Hydrologic Engineering Centre, HEC-RAS River Analysis System: Hydraulinen ohje Versio 5.0 , US Army Corps of Engineers ,2016, 547  Sivumäärä ( lue verkossa ) , s.  253
5. (lähettäjä) Gerhard Bollrich , Technische Hydromechanik : Grundlagen: Gerhard Bollrich , Beuth,1. st tammikuu 2000, 456  Sivumäärä ( ISBN  978-3-345-00744-6 , lue verkossa )

Katso myös

Bibliografia

• Revue Moulins de France, katsaus Ranskan mouliinien suojeluyhdistyksistä (FFAM), useita artikkeleita, katso hakemisto.

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Lähettiläs
• Myrskyn ylivuoto
• Kynnys (pato) , pato
• Veden oikeudet
• vesimylly

Ulkoiset linkit

• Pääsy yli 100 tutkimusta artikkeleita padot ja siihen liittyvistä aiheista professori Hubert Chanson, Rakennustekniikan osasto, Queenslandin yliopistosta] (FR)
• Mikro-vesivoimalaitoksen pato Chappes (10260) Aubessa, Champagne-Ardenne.
• Sulakepidennysjärjestelmä