Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Основные схемы бесплотинных водозаборных гидроузлов и область их применения

Бесплотинные гидроузлы с боковым водозабором (рис. 11.2), Наиболее просты одноголовые и многоголовые нерегулируемые водозаборы в виде открытых каналов, отходящих от реки под некоторым углом к оси ее без регулирующих сооружений в голове, называемые неинженерными (рис. 11.2,а, б, ж). К недостаткам этих водозаборов, сокращающих их применение, следует отнести: несовпадение поступающих в канал расходов с расходами потребления; назначение параметров канала не по расходу потребления, а по максимальному расходу, который может поступать из реки; заиление канала, сокращение его пропускной способности, необходимость непрерывного удаления из него отложившихся наносов; устройство дополнительных головных русл-прокопов при изменении планового очертания русла.


Переход к схеме гидроузла с многоголовым нерегулируемым водозабором позволяет: регулировать забираемый расход; рассредоточить очистку каналов во времени и обеспечить непрерывную подачу воды в магистральный канал путем включения в работу резервных голов; повысить командный уровень, используя расположенные выше по течению реки головы; обеспечить подачу воды в систему при блуждающих руслах. Головы многоголовных водозаборов располагают на различных отметках, на расстоянии 1...3 км друг от друга вдоль реки в зависимости от ее уклона. Каналы-прокопы, идущие от голов, имеют длину до 2...2,5 км и переходят затем в магистральный канал; часто их используют как отстойники. Прокопы очищают средствами гидромеханизации или землеройными механизмами. На реках с неустойчивым руслом головы таких водозаборов, как правило, смещаются (рис. 11.2, м ) из-за размыва берегов и деформации русл самих каналов- прокопов вследствие заиления и изменения скоростей структуры потока. Площадь между отдельными прокопами, общее число которых может быть больше пяти, используют для размещения отвалов («магазинов») наносов, удаляемых при очистке прокопов.

Смещение голов и примыкающих к ним участков берега и дна реки можно предотвратить с помощью берегоукрепительных и регулировочных работ.

Более совершенны регулируемые (инженерные) боковые бесплотинные водозаборы, имеющие регулятор в голове канала на берегу реки или на некотором удалении от входа. Их можно выполнить с отстойниками, промыв-


Схемы с расположением регулятора у уреза воды реки на входе в канал, то есть в голове его (рис. 11.2, г, е), применяют на реках с устойчивыми берегами, с расположением головного регулятора на некотором удалении от реки (рис. 11.2, г, д)—на реках с легкоразмываемыми блуждающими руслами. Устройство регуляторов позволяет исключить поступление в магистральный канал излишних расходов, а при оснащении их средствами автоматизации стабилизировать водоподачу. Пропускная способность регулятора в указанных схемах целиком определяется режимом реки.

На реках с неустойчивым руслом и большим содержанием наносов для исключения отмеченных выше недостатков применяют многоголовый водозабор с 2...4 прокопами-отстойниками длиной по 2...2,5 км, самостоятельно подводящими воду к головному сооружению, расположенному на коренном и устойчивом берегу реки


К достоинствам рассматриваемых схем водозаборов относятся: обеспечение непрерывной подачи потребителю осветленной воды; возможность удаления гидравлическим способом значительного количества наносов без нарушения подачи воды в систему; малая потребность в средствах очистки и равномерная загрузка их работой.

Недостатки этих водозаборов: затруднительность промыва прокопов- отстойников в паводковый период; занесение наносами промывного тракта при пропуске через него малых расходов; потребность в значительных площадях для размещения прокопов- отстойников и отвалов наносов, зарастание прокопов и сбросного канала во время перерывов в их работе. Применение схемы с искусственным подводящим криволинейным каналом повышает эффективность борьбы с наносами с помощью поперечной циркуляции (рис. 11.2, л).

Работу бесплотннных боковых водозаборов можно улучшить следующими мероприятиями: расположением головного сооружения на вогнутом берегу криволинейного участка реки; устройством перед водозабором вы- правительных сооружений, улучшающих гидравлические условия входа-воды в канал; устройством одного или нескольких порогов перед головным сооружением для отклонения донных наносов; отводом воды из реки под острым углом (не более 60...75°) к оси речного потока для создания более спокойных условий входа в головное сооружение и увеличения его пропускной способности и др. Состав этих мероприятий выбирают с учетом местных условий на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Бесплотинные гидроузлы с фронтальным (шпорным) водозабором. Водозаборное сооружение этих гидроузлов оборудуют выдвинутой, а русло реки водозахватной шпорой-дамбой (рис. 11.4). В конструктивном отношении они представляют собой усовершенствованные боковые водозаборы и применяются на реках с неустойчивым руслом, резким падением уровней воды в реке при прохождении небольших расходов. В таких условиях бес- плотинный боковой водозабор не может обеспечить необходимую подачу воды. Идея водозахватного устройства (шпоры) заключается в создании с ее помощью некоторого подпора в потоке, что позволяет увеличить расход воды, идущей в канал, и уменьшить объем захватываемых донных наносов. Шпорный водозабор — переходная ступень к плотинным водозаборам.


Шпора обеспечивает фронтальный захват воды и перемещение места водозабора на некоторое расстояние вверх по течению. Конструктивно она представляет собой дамбу прямолинейного, криволинейного или ломаного очертания в плане, выполненную из местных строительных материалов. Наиболее эффективно шпоры работают при ширине подводящего русла.

Фронтальные водозаборы устраивают с регуляторами в голове канала или без них. Для улучшения работы фронтального водозаборного гидроузла устраивают промывной регулятор в пределах шпоры, а также устанавливают направляющие донные пороги, лотки или поверхностные Струенаправляющие системы, отклоняющие донные струи с наносами за пределы шпоры. На рисунках 11.5 и 11.6 показана компоновка фронтального водозаборного гидроузла для устойчивых русл при коэффициенте водозабора от 0,1 до 0,7.

Фронтальные водозаборные гидроузлы имеют определенные преимущества перед боковыми: гарантируют более высокий коэффициент водозабора; улучшают условия борьбы с наносами; обеспечивают высокую надежность водозабора; улучшают условия командования и др. При эксплуатации шпоры требуют постоянного надзора; во время паводков они могут быть повреждены.


Фронтальные бесплотинные водозаборы нельзя применять при: низких бытовых уровнях в реке, недостаточных для самотечного водозабора; водоотводе из реки, составляющем более 15...20 %.ее меженного расхода; необходимости значительного уменьшения захвата донных наносов; небольших расходах водозабора, когда строительство гидроузла экономически не оправдано.

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики