АЭРАЦИЯ
При проектировании сооружений, пропускающих поток с большими скоростями, решается ряд вопросов, связанных с аэрацией потока, т.е. с захватом водой воздуха. Захват воздуха потоком происходит через свободную поверхность воды при ее разрушении турбулентными вихрями, поверхностными водоворотами, возникающими, например, при истечении воды изпод затвора, в гидравлическом прыжке, а также свободными струями (рис. 2.6). Захват воздуха через свободную поверхность потока называют самоаэрацией.
Отрицательное воздействие аэрации на сооружение заключается, например, в «разбухании» потока, при котором для незамкнутых водопропускных (водосбросных) сооружений необходимо увеличивать высоту бор
На определенных участках напорных водоводов аэрация сопровождается выделением воздуха из воды (деаэрацией), что также приводит к нарушению устойчивости потока, а при образовании в потоке полостей, заполненных воздухом, к гидравлическим ударам. При проектировании напорных водосбросных сооружений приходится учитывать, что в области захвата потоком воздуха следует обеспечивать поступление воздуха, а из области его выделения отвод.
Аэрация свободных струй, сбрасываемых в нижний бьеф с некоторой высоты (рис. 2.6, в), уменьшает дальность отлета струи и приводит к образованию насыщенных каплями и водяной пылью «облаков», что ухудшает условия службы (повышенная влажность, обледенение) наружного гидро и электромеханического оборудования, а также низовой грани подпорного сооружения и уменьшает устойчивость примыкающих к сооружению крутых береговых откосов.
Аэрация потока, проходящего через гидроузел, обогащает воду кислородом, что имеет значение для условий жизни и размножения рыбы, особенно на участках рек ниже крупных водохранилищ, бедных свободным кислородом. В связи с этим предлагается оснащение водопропускных сооружений специальными устройствами аэраторами, с помощью которых обеспечивается эффективное насыщение воды воздухом и обогащение ее кислородом. Аэрация водных потоков с помощью аэраторов используется также в целях защиты сооружений от кавитационной эрозии [30,37].
Самоаэрация потока начинается при достижении потоком средней скорости v, большей или равной критической скорости начала аэрации vкр, значение которой можно вычислить, например, для потока на быстротоке (рис. 2.6, а), по формуле Т.Г. ВойничСяноженцкого:
Другие параметры процессов аэрации и деаэрации определяют по рекомендациям, изложенным в специальной литературе [37].
