Avtrappat utlopp
Ett trappsteg är ett bräddavlopp med trappsteg på utloppsrännan för att hjälpa till med att avleda den kinetiska energin i det fallande vattnet. Detta eliminerar eller minskar behovet av en extra energiavledning, såsom en vattenförekomst, i slutet av spillway nedströms.
Historisk utveckling
Trappiga utsläpp, bestående av överdämningar och kanaler, har använts i över 3 500 år sedan de första strukturerna byggdes i Grekland och Kreta . Under antiken användes den trappstegsdesignade rännan för dammspill, stormvattenvägar och i stadens vattenförsörjningskanaler. De flesta av dessa tidiga strukturer byggdes runt Medelhavet , och expertisen på utformning av utsläppsvägar spreds successivt av romarna, muslimerna och spanjorerna.
Även om de tidiga trappstegsavloppen byggdes i skuren murverk, ofodrad sten och timmer, introducerades ett bredare utbud av konstruktionsmaterial under mitten av 1800-talet, inklusive den första betongtrappade utsöndringen av Gold Creek-dammen (1890) i Brisbane , Australien. Under 1900-talets första hälft blev den stegade kaskaddesignen omodern, dels på grund av underhållskostnaderna men också på grund av utvecklingen av hydrauliska hoppställningsbassänger. Ändå har den långvariga driften av flera berömda stegade kaskader visat sundheten i designen med stegavlopp. [ citat behövs ]
Även om utformningen av trappsteg var vanlig fram till början av 1900-talet, har en hel del expertis gått förlorad sedan dess, och den nuvarande expertisen är begränsad till mycket enkla geometrier, nämligen några platta horisontella stegade prismatiska rännor, trots ett visst intresse för trappsteg på senare tid. spillway design.
Grundläggande flödesegenskaper
Flödet över ett trappsteg kan delas in i tre distinkta flödesregimer beroende på flödeshastigheten för en given trappstegsgeometri: nappe- , övergångs- och skumflödesregimer med ökande flödeshastigheter. För en given trappstegsgeometri observeras nappeflödena för små utsläpp. De kännetecknas av en följd av fritt fallande tupplurar vid varje stegkant, följt av en tupplur på nästa steg. Övergångsflödena observeras för en rad mellanutsläpp. Vissa kraftiga hydrodynamiska fluktuationer, stänk och spray nära den fria ytan utgör huvuddragen i denna flödesregim. Hittills har övergångsflödet undvikits för designade flödesförhållanden på grund av tidigare fel. [ citat behövs ]
Skimmingsflödesregimen observeras för de största utsläppen. Vattnen skummar över pseudobotten som bildas av stegkanterna som ett sammanhängande turbulent flöde. Under pseudobotten fyller en del intensiv recirkulation och vertikala strukturer hålrummen. Dessa återcirkulerande virvlar upprätthålls av överföringen av skjuvspänningar från huvudströmmen och de bidrar avsevärt till energiförlusten nedför det avtrappade bräddavloppet. [ citat behövs ]
För en liten damm anses nappeflödet vara mest effektivt när det gäller energiavledning, medan skumflödet är mest effektivt för långa spillrännor och stora dammar.
Diskussion
Gabiontrappade överdämningar används vanligtvis för skydd av banvallar, flodträning och översvämningskontroll; den stegvisa konstruktionen ökar hastigheten för energiförlusten i kanalen, och den är särskilt väl lämpad för konstruktion av gabiontrappade överdämningar. För mycket lågt flöde kan ett poröst sippflödesregime observeras när vattnet sipprar genom gabionmaterialen och det inte finns något överflöde förbi stegkanterna. [ citat behövs ]
Se även
externa länkar
- Stepped Spillway Research – (2017), University of Queensland