Классификация водопропускных сооружений. Расчетные расходы и уровни воды. Отверстия
Классификация водопропускных сооружений. Водопропускные сооружения речных напорных гидроузлов классифицируются по ряду основных признаков.
По назначению различают следующие водопропускные сооружения: водосброс, водовыпуск и водоспуск.
Водосброс устраивают для пропуска (сброса) в период паводков излишков воды из водохранилища или подпертого бьефа в нижний бьеф гидроузла (или в соседний речной бассейн).
На низконапорных гидроузлах водосбросы используют для смыва наносов, отложившихся перед подпорными и водозаборными сооружениями. На гидроузлах, построенных в устьевых участках рек, водосбросы можно использовать для сброса излишков воды, а в период приливов с помощью затворов, устанавливаемых в их отверстиях, водосбросы предотвращают поступление морской воды выше створа гидроузла.
Водосбросы могут быть плотинными (рис. 4.1) и береговыми (рис. 4.2).
В плотинных водосбросах, называемых водосбросными плотинами, сбрасываемые расходы воды пропускают либо по поверхности сооружения (поверхностные водосбросы, водосливы), либо через специальные отверстия (глубинные или донные). Подробнее плотинные водосбросы рассмотрены в главе 7.3.
Береговые водосбросы (см. гл. 6.2) устраивают в составе компоновок гидроузлов с грунтовыми или бетонными глухими плотинами. Гидроузел может иметь несколько водосбросов различных типов (рис. 4.3), включая резервные (пойменные) водосбросы (3—на рис. 4.3, 7—на рис. 4.4), используемые для пропуска паводкового расхода редкой повторяемости по пойме, естественному понижению местности или специальному каналу (см. гл. 6.3).
Водовыпуск (см. рис. 4.1) предназначен для осуществления полезных попусков воды из водохранилища в нижний бьеф или в расположенный в одном из берегов русла реки в нижнем бьефе канал (трубопровод) оросительной системы, системы водоснабжения И др.
Параметры и отметки входных отверстий водовыпусков назначают таким образом, чтобы обеспечить с высокой надежностью подачу воды потребителям.
Водоспуск (см. рис. 4.1) предназначен для полного или частичного (аварийного, ремонтного, предпавод- кового) опорожнения чаши водохранилища; его входное отверстие располагают таким образом, чтобы обеспечить возможность сработки емкости водохранилища до заданной отметки уровня воды в нем. Специфика вертикальной компоновки водоспуска обычно позволяет использовать эти сооружения для сброса полезных попусков, для пропуска расходов строительного периода, для промыва верхнего бьефа от наносов и мусора.
Для пропуска расходов периода строительства устраивают временные водопропускные сооружения — водосбросы (отверстия, туннели, отводные каналы и др.) строительного периода. Эти сооружения по возможности совмещают с одним или несколькими постоянными водопропускными сооружениями, например с водоспусками или с частью туннельного водосброса (см. рис. 4.2, 4.3). Строительный водосброс может быть устроен и в виде временного глубинного отверстия, за- моноличиваемого бетоном перед введением сооружения в эксплуатацию.
До расположению относительно русла реки различают русловые, береговые и пойменные (см. гл. 6.1) водопропускные сооружения.
По конструктивным особенностям поперечного сечения водопропускные сооружения подразделяют на открытые (с незамкнутым поперечным сечением); закрытые (с замкнутым поперечным сечением) (см. рис. 4.3); комбинированные, имеющие участки с открытыми и закрытыми сечениями, двух- и многоярусные.
По наличию затворов водопропускные сооружения подразделяют на нерегулируемые (без затворов, вступающие в работу автоматически) и регулируемые (с затворами).
По условиям движения воды в пределах водопропускного сооружения различают сооружения: безнапорные; напорные; со смешанным гидравлическим режимом, в которых по мере изменения расхода наблюдается смена режима течения потока, например от безнапорного к напорному и наоборот.
Для трубчатых и туннельных водосбросов иногда выделяют полуна- порный режим, когда входной оголовок затоплен и в самом сооружении наблюдается безнапорный режим течения.
По значению максимального действующего статического напора водопропускные сооружения делятся на низконапорные, средненапорные, высоконапорные.
Такая градация позволяет при расчете низконапорных сооружений не учитывать опасность возникновения кавитационных явлений.
Расчетный расход водосброса. Расчетный расход необходимо определять с учетом аккумулирующей способности водохранилища или подпертого бьефа — его способности к трансформации расхода расчетного паводка. Параметры последнего устанавливают гидрологическими расчетами; расчетную вероятность расхода при этом назначают для постоянных водосбросных сооружений в зависимости от класса сооружения и от того, каким будет расчетный случай — основным или поверочным (табл. 4.1). Класс сооружения назначают в соответствии со СНиП 100.
