Единые критерии безопасности информационных технологий

Назначение, классификация сопрягающих сооружений

Сопрягающими называются сооружения, с помощью которых на относительно коротком участке, поток переводится на более низкие отметки местности, с гашением его избыточной энергии.

На мелиоративных системах их устраивают для перевода трассируемого канала на более низкие отметки пересекаемой местности; на водохранилищных гидроузлах – в составе сбросных сооружений и др.

Сопрягающие сооружения классифицируются по нескольким признакам.

По конструкции различают три типа:

─ быстротоки;

─ ступенчатые перепады;

─ консольные перепады.

По условиям движения воды сооружения бывают:

─ движение воды происходит без отрыва от сооружения на всем пути – быстротоки;

─ движение воды с отрывом от сооружения на части пути – ступенчатые и консольные перепады.

По конструкции поперечного сечения проводящей части бывают:

открытые;

закрытые или трубчатые.

По форме поперечного сечения разделяются на:

─ прямоугольные;

─ трапецеидальные;

─ круглые.

При проектировании сопрягающих сооружений необходимо, чтобы в подводящем канале не возникало кривых спада (увеличения скоростей), а в отводящем канале не было размывов. В конструкциях сооружений не должно быть излишних запасов.

Выбор типа сопрягающего сооружения производится на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом индивидуальных особенностей сооружений.

Так, консольный перепад не применяется по трассе канала, т.к. его работа связана с образованием воронки размыва выключающая площади из орошения.

Ступенчатые перепады лучше вписывать в крутые короткие склоны, а быстротоки в пологие длинные.

Быстротоки менее требовательны к грунтам основания и проще в производстве работ.

6.4. Быстротоки. Ступенчатые перепады. Консольные перепады. Конструкции. Принцип работы.

Быстротоки – это такие сооружения, которые переводят воду из верхнего канала в нижний по лотку с уклоном больше критического. Быстроток самое простое из сопрягающих сооружений используется при уклонах местности 0,05–0,20.

Конструктивно быстроток состоит из входа, лотка, успокоителя (водобоя) и рисбермы (выхода), схема гладкого быстротока приведена на рисунке 6.7.

1 – паз для затвора; 2 – служебный мостик; 3 – продольный деформационный шов; 4 – боковая стенка; 5 – сливные отверстия; 6 – поперечные деформационные швы; 7 – застенный дренаж; 8 – смотровой колодец; 9 – сплошной фильтр; 10 – ленточный фильтр; 11 – плита водобоя; 12 – подготовка; 13 – нагорная канава; 14 – днище лотка

Рисунок 6.7 – Схема быстротока

Гидравлическому расчету подвергается вход, лоток и успокоитель быстротока.

Входная часть работает как незатопленный водослив с широким порогом, если на длине (1,5-2)Н обеспечивается параллельность береговых устоев. В результате расчета определяется ширина входа, в дальнейшем ширина лотка принимается равной ширине входа.

Лоток является самым протяженным элементом быстротока и выполняется из материалов, выдерживающих большие скорости потока. Размер и уклон быстротока определяется наибольшей допустимой скоростью для материала сооружения (= 8–12 м/с).

Уклон лотка можно принимать по скорости допустимой для материала сооружения:

.

Во избежание излишних земляных работ, экономичнее принимать уклон лотка равным уклону местности и нормальную глубину определять при

.

Расчет лотка гладкого быстротока прямоугольного поперечного сечения производится по уравнению неравномерного движения. Рассчитав кривую спада в лотке, назначают высоту боковых стенок. Если лоток имеет большую протяженность, а глубины по длине значительно отличаются между собой, то лоток разбивают на участки и назначают высоту бортов на каждом из них.

Условия работы лотка быстротока связаны с возникновением ряда гидравлических явлений, которые учитываются при разработке его конструкции.

Аэрация потока заключается в насыщении его пузырьками воздуха, в результате чего по отдельным частям сооружения движется уже не вода, а водовоздушная смесь.

Влияние аэрации потока проявляется тем, что:

происходит «разбухание» (изменение глубины) потока, что необходимо учитывать при назначении высоты стенок лотка, отметок мостов и т.д.;

изменяется пропускная способность и устойчивость движения потока в водоводах трубчатых быстротоков;

изменяются упругие свойства воды, что отражается на эффективности гашения энергии потока.

Кавитация возникает при пропуске воды в лотке со скоростями, превышающими 14–17 м/с и вызывает кавитационную эрозию бетонной поверхности. Явление кавитации связано с наличием в воде газовых пузырьков, которые, попадая в зону пониженного давления (вакуума) резко увеличиваются в объеме, при поступлении таких пузырьков в зону повышенных давлений происходит их захлопывание. Очагами кавитационной эрозии являются участки сооружений с неровностями поверхности, входные оголовки, пазы затворов, гасители энергии на водобое и др. Основной причиной кавитационной эрозии являются ударные импульсы, возникающие в микрообъемах захлопывающихся пузырьков.

Для защиты сооружения от воздействия кавитации используют: конструирование элементов сооружений плавного очертания; аэрирование потока; повышение качества отделки бетонных поверхностей; использование защитных облицовок; использование повышенных марок бетона и др.

Катящиеся волны в лотке быстротока. В длинных быстротоках, когда отношение ширины по урезу воды к ее глубине большое (), периодически возникают волны, сбегающие по лотку со скоростями, превосходящими средние скорости течения по быстротоку. Это явление объясняется тем, что турбулентные возмущения, возникающие в придонном слое, выходят на поверхность, вызывая импульсы повышенного динамического воздействия, которые приводят к неустановившемуся течению и появлению всплесков волн.

Высота таких волн в 2-3 раза больше средней глубины потока. Волны выплескиваются из лотка и размывают берму. В водобойный колодец расходы поступают прерывисто, при этом создаются условия для размыва нижнего бьефа.

Для борьбы с продольными волнами необходимо уменьшить параметр . Это осуществляется путем устройства противоволновых сечений лотка, искусственной шероховатости или струйных лотков. Струйными называются быстротоки, в которых по длине лотка поставлены стенки, разделяющие поперечное сечение как бы на ряд самостоятельных лотков. Это создает дополнительные сопротивления, при этом уменьшается гидравлический радиус, снижается скорость, т.е. уменьшается ,не возникают катящиеся волны и сбойность течения. Продольные стенки выполняются монолитно связанные с лотком.

С целью ограничения скорости и борьбы с катящимися волнами устраивается искусственная шероховатость. Основные типы и схемы искусственной шероховатости приведены на рисунке 6.8.

Ступенчатые перепады устраиваются одно и многоступенчатыми при уклонах местности 0,25–0,35. Число ступеней, их высоту и длину, следует выбирать наиболее рациональным и без больших выемок, так чтобы сооружение гармонично вписывалось в рельеф склона (рис. 6.9).

Высота ступеней назначается в пределах 3¸5 м, длина ступеней редко превышает 20,0 м. В первом приближении высоту ступени рекомендуется принимать Р = 1,5 Н. Перепады устраиваются из монолитного железобетона и бетона, из сборных элементов и сборно-монолитные. В поперечном сечении чаще бывают прямоугольные, реже трапецеидальные.

Число ступеней перепада, при их одинаковой высоте определяется из зависимости:

,

где n – число ступеней.

При большом количестве невысоких ступеней перепад может превратиться в быстроток повышенной шероховатости; при слишком высоких ступенях потребуется мощная водобойная плита и большая врезка в грунт.

У прямоугольных, в поперечном сечении сооружений без донного порога и с параллельными стенками, вход рассчитывается, как незатопленный водослив с широким порогом. Ширина сооружения принимается обычно равной ширине входа.

Свободный перелив в конце каждой ступени создает условия для возникновения бурного потока, который в пределах следующей ступени

стремятся перевести в спокойный, устраивая для этого водобойный колодец с водобойной стенкой в конце ступени.

В результате этого происходит резкое изменение скорости потока на отдельных участках и динамических нагрузок на элементы сооружения. Это заставляет придавать перепаду массивные размеры по сравнению с другими сопрягающими сооружениями.

Нормальные бруски	Бортовая шероховатость
Шашки	Бруски в разбежку
Одиночный зигзаг	Двойной зигзаг
Ступени по течению	Ступени против течения

Рисунок 6.8 – Схемы элементов искусственной шероховатости

1 – предпонурное крепление; 2 – входная часть; 3 – стенка падения; 4 – ступень перепада; 5 – воздушное отверстие; 6 – сливное отверстие; 7 – водобойный колодец; 8 – выходная часть (рисберма).

Рисунок 6.9 – Многоступенчатый перепад

Расчет ступеней перепада сводится к определению размеров ступеней и водобойной стенки, достаточных для подтопления прыжка и размещения его в пределах колодца. Обычно расчету подвергается первая, вторая и последняя ступень.

Консольные перепады устраиваются в местах сосредоточенного падения уклона местности или в местах сброса воды в понижения местности: балки, водоемы и пр. (рис. 6.10, 6.11).

Особенность сооружения в том, что вода с большими скоростями сбрасывается непосредственно на грунт или в воду. Целесообразно использовать при прочных грунтах в пределах воронки размыва, где глубина воронки сравнительно небольшая.

Консольный перепад состоит из входной и транзитной частей, консоли и воронки размыва.

Вода, падая с консоли, размывает грунт, образуя воронку размыва до глубины, обеспечивающей гашение энергии падающей струи. При этом могут образовываться вихри, способствующие размыву грунта в поперечном к консоли направлении.

Преимущество консольных перепадов в сравнении с другими сопрягающими сооружениями заключается в их малой материалоемкости и простотой производства работ.

Однако, кроме бетона, в этих сооружениях необходимо применять железобетон, необходимость устройства опор (концевых) на значительную глубину, а также необходимость отвода больших площадей под воронку размыва.

Рисунок 6.10 – Схема консольного перепада

Транзитная часть выполняется как быстроток прямоугольного или трапецеидального сечения. В конце быстротока устраивают массивную опору, выполняющую роль сопрягающей конструкции для перехода к ж/бетонной консольной части.

Рисунок 6.11 – Консольный сброс Майкопской ГЭС

Консольная часть включает наклонный участок – продолжение транзитной части, горизонтальный на опорах и консоль как статический элемент конструкции.

В концевой части лотка там, где дно расположено выше поверхности земли, устраивают служебные мостики.

Расстояние между опорами 6-8 м. Подошву крайней опоры закладывают на уровне дна воронки размыва, или ниже. Остальные устраивают из условия их устойчивости и промерзания грунта

Так как на глубину размыва в значительной степени влияет q то концевые устройства, рассмотренные выше, позволяют уменьшить его величину.

Контрольные вопросы:

1. Назначение водопроводящих сооружений?

2. Условия применения акведука рамной конструкции?

3. Для чего предназначены сопрягающие сооружения?

4. Зачем применяют искусственную шероховатость?

5. Что представляет собой консольный перепад?

6. При каких рельефных условиях применяется многоступенчатый перепад?

Единый критерий – единый международный стандарт безопасности информационных технологий.

31.01.1996 – первая версия Единого критерия.

1999 – вторая версия Единого критерия, утверждена международной организацией ISO в качестве международного стандарта ISO/IEC 15408.

Единые критерии оперируют с понятием продукт информационных технологий или ИТ продукт и используют свою концепцию профили защиты.

Цель разработки: удовлетворить запросы трех групп специалистов:

Потребители рассматривают квалификацию уровня безопасности ИТ продукта их запросам в виде стандартизованного требования, с помощью профиля защиты потребители выражают свои требования не заботясь о механизмах их реализации.

Производители используют единые критерии в ходе проектирования и разработки ИТ продуктов и для подготовки их к квалификационному анализу и сертифицирования. Производители используют проект защиты дополнительный профиль защиты.

Эксперты по квалификации: используют документ как основные критерии определения соответствия средств защиты ИТ-продукта требованиям предъявляемым к нему потребителями и угрозам действующим среди его эксплуатации.

Дата добавления: 2014-01-20