Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ТИПЫ ВОДОСБРОСОВ И ВОДОВЫПУСКОВ

Условия их применения

В состав компоновок гидроузлов с глухой плотиной (см. рис. 4.2, 4.3) чаще всего входят два сооружения—водосброс и водовыпуск (водоспуск).

По расположению относительно глухой плотины, перекрывающей русло, водосбросы могут быть:

непосредственно в теле плотины;

вне тела плотины на берегу (береговые) или на пойме (пойменные) (рис. 6.1 а, б, в).

При расположении водосброса в теле глухой грунтовой плотины он представляет: трубчатую бетонную конструкцию, опирающуюся на материковый грунт (реже на насыпной грунт) и покрытую со всех сторон насыпным грунтом; бетонный водослив, входящий в напорный фронт и сопрягающийся с грунтовыми частями плотины; грунтовую плотину, имеющую на низовом откосе и гребне специальное (бетонное, железобетонное, каменное с заанкеренной металлической сеткой и др.) крепление особой конструкции, позволяющее пропускать паводковые расходы с переливом через гребень и транзитом по пологому низовому откосу (см. гл. 5.7). Водосброс в теле плотины размещают в тех случаях, когда такое решение по технико-экономическим показателям предпочтительнее варианта с береговым расположением водосброса (при недостаточной устойчивости бортов русла; при использовании трубчатой части водосброса в качестве водосброса строительного периода).

Береговое расположение водосброса реализуется: при относительно небольших сбросных расходах, на низконапорных гидроузлах, при наличии благоприятных топографических и геологических условий для размещения водосброса на берегу; в составе компоновок основных сооружений средне и высоконапорных гидроузлов в тех случаях, когда вариант расположения водосброса в теле плотины оказывается весьма проблематичным в связи с отсутствием возможностей обеспечения условий его высокой конструктивной и эксплуатационной надежности; в узких каньонообразных скальных створах, где пропуск строительных расходов можно осуществить только туннелями в берегах, которые затем можно полностью или частично переоборудовать в постоянные водосбросы; в компоновках гидроузлов в стесненных створах, при узком фронте строительных работ.

Пропуск всего паводкового расхода или какой-то части его по пойме (или по специальной трассе) осуществляют на низко- и средненапорных гидроузлах, где есть возможность использовать пойму как нерегулируемый или частично регулируемый резервный пойменный водосброс (см. рис.4.4).

В отдельных случаях резервные водосбросы могут быть устроены в природных понижениях местности или в специальных каналах с оборудованием в них смываемых при определенных уровнях верхнего бьефа грунтовых перемычек.

В общем случае выбор типа паводкового водосброса следует осуществлять на основе результатов техникоэкономического сравнения различных вариантов.

По условиям расположения головной части различают поверхностные и глубинные водосбросы.

По конструкции поперечного сечения выделяют открытые, закрытые и комбинированные водосбросы.

Поверхностным водосброс называют в том случае, если он имеет поверхностное входное отверстие (см. рис. 6.1, а—в). У глубинных водосбросов это отверстие заглублено под уровень свободной поверхности воды (см. рис. 6.1, д,е), а транзитная часть водосброса представлена чаще всего трубой или туннелем. Если глубинное отверстие расположено непосредственно у дна, то водосброс называют донным (см. рис. 6.1, е). Открытые водосбросы имеют незамкнутое поперечное сечение; "закрытые — замкнутое; комбинированные имеют участки как с замкнутым, так и с незамкнутым сечением, то есть сочетают в себе признаки открытых и закрытых. Открытые водосбросы чаще всего бывают представлены открытым водосбросным каналом, в пределах которого перепад уровней между бьефами преодолевается быстротоком, многоступенчатым перепадом, консольным сбросом (см. рис. 6.1,а—в). Закрытые водосбросы (во- довыпуски) могут быть представлены как поверхностными, так и глубинными (в том числе донными) сооружениями (см. рис. 6.1,г—ж). К поверхностным водосбросам относят, например, трубчатые, туннельные и шахтные (см. рис. 6.1,ж). Глубинные водосбросы чаще бывают представлены напорными, безнапорными и полуна- порными трубчатыми и туннельными. По конструкции входной (головной) части открытые водосбросы подразделяют на фронтальные (с лобовым подводом воды), траншейные (с боковым отводом воды), полигональные (лабиринтные), веерообразные и др., а закрытые водосбросы и водовы- пуски — на траншейные и фронтальные безбашенные, башенные, шахтные, ковшовые, с вихревой камерой, с тангенциальным подводом воды (с закруткой потока) и др.


По условиям управления водосбросы делят на регулируемые (с затворами) и нерегулируемые (без затворов, автоматические).

Водовыпуски (водоспуски) по многим признакам напоминают закрытые водосбросы. Их всегда следует располагать на коренном грунте (в случае отказа от такой конструкции в пользу расположения частей водовыпуска на насыпном грунте необходимо иметь четкую аргументацию этого решения). При относительно малом диапазоне колебаний уровня верхнего бьефа водовыпуск может представлять открытый регулятор (открытый водовыпуск). В большинстве же случаев диапазон колебаний уровня ВБ оказывается значительным и водовыпуски (водоспуски) устраивают закрытыми. Различают водовыпуски, работающие в напорную (гидроэлектростанцию, насосную станцию, самотечную систему водоснабжения и т. д.) и в безнапорную открытую или закрытую (магистральный канал, напорные и безнапорные самотечные трубопроводы, туннели и т. д.) гидравлические системы.

По конструкции водовыпуски подразделяют на трубчатые, туннельные, комбинированные, сочетающие признаки трубчатых и туннельных.

По расположению регулирующих затворов различают водовыпуски: а) с затворами в начале водопропускного тракта (характерно для трубчатых водовыпусков); в этом случае обычно устраивают башню управления затворами, имеющую в нижней своей части камеру затворов, а в верхней—эстакаду с подъемными механизмами; в ряде случаев вместо башни предусматривают особое помещение с проходом в него либо со стороны нижнего бьефа, либо по специальной наклонной галерее, уложенной на верховой откос; б) с затворами в средней части водопропускного тракта (возможно как в трубчатом, так и в туннельном водовыпусках с устройством башни управления или без нее); в) с затворами в конце водопропускного тракта (характерно для водовыпусков, работающих в напорном режиме, а также для туннельных и трубчатых водовыпусков с напорными трубопроводами внутри галерей).


Требования, предъявляемые к водовыпускам (водоспускам) гидроузлов, приведены в главе 4.1.

Основные типы водосбросов, используемых в компоновках с глухими грунтовыми плотинами, имеют определенные области преимущественного применения (рис. 6.2). Эти области на графике В. М. Семенкова показаны в зависимости от мощности сбросного потока iV = 0,0098Q (MBT) и относительной ширины речной долины L/H, где L и Н — соответственно длина по гребню и высота плотины (м); Q — расчетный расход водосброса (м3/с); Н — перепад между УВБ и отметкой уровня воды в естественном русле в НБ при пропуске расчетного паводка с расходом Q (м). Наибольшее распространение в практике получили поверхностные водосбросы. В узких речных долинах при относительно небольших мощностях сбросного потока используют русловые поверхностные водосбросы; при больших мощностях преимущественно распространение получили береговые водосбросы. Туннельные водосбросы применяют в основном в относительно узких речных долинах, чаще всего в комбинации с другими типами русловых и береговых водосбросов.

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