Проектирование крепления нижнего бьефа
Крепление нижнего бьефа устраивают с целью защитить его дно от опасного размыва. Одновременно крепление некоторым образом может воздействовать и на поток воды, в связи с чем он изменяет свою структуру. Рассматриваемое крепление должно удовлетворять следующим дополнительным требованиям: 1) не разрушаться потоком воды; 2) не разрушаться льдом и другими плавающими телами; 3) не нарушать режим движения воды в нижнем бьефе настолько, чтобы при этом возникали какиелибо затруднения в период, например, судоходства. Главнейшим дополнительным требованием является первое из трех указанных. Со вторым требованием часто можно не считаться, поскольку лед относительно редко сбрасывается в нижний бьеф. В связи с третьим требованием заметим, что вопрос о режиме движения воды в нижнем бьефе приходится рассматривать с учетом не только роли крепления, но главным образом с учетом влияния компоновки всего узла в целом на условия протекания воды в нижнем бьефе.
При проектировании устройства нижнего бьефа следует различать две задачи: 1) гидравлическая — определение геометрических форм главнейших размеров крепления, а также установление значений сил, действующих со стороны потока воды на элементы крепления; 2) конструктивная — разработка конструкции крепления, обеспечивающей устойчивость и прочность его.
Касаясь конструкции устройств нижнего бьефа, придется преж де всего пояснить различные типы гасителей энергии, которые часто создают в пределах крепления нижнего бьефа. Из курса «Гидравлики» известно, что обычно здесь различают: а) так называемые простейшие гасители энергии, поддающиеся гидравлическому расчету, в виде водобойных стенок и водобойных колодцев; б) специальные гасители энергии, не поддающиеся обычному гидравлическому расчету.
При рассмотрении вопросов сопряжения бьефов различают два типа сопряжения ниспадающей струи с нижним бьефом: с помощью отогнанного и затопленного гидравлического прыжка.
Крепление нижнего бьефа в случае затопленного прыжка получается более экономичным. При появлении отогнанного прыжка за какимлибо открытым пролетом плотины отметка уровня воды на водобое за этим пролетом редко снижается по сравнению с отметкой уровня воды за соседними закрытыми пролетами плотины (где нет отогнанного прыжка), а также по сравнению с отметкой уровня воды в нижнем бьефе (например, на рисберме). Благодаря такому местному снижению уровня воды водобойная плита за открытым пролетом начинает испытывать в данном месте большое противодавление, причем толщина ее согласно расчету на всплывание оказывается весьма значительной. Кроме того, и длина крепления при наличии отогнанного прыжка получается большой.
В связи со сказанным нижний бьеф плотины при наличии нескального основания проектируют с расчетом получить затопленный прыжок. Учитывая это обстоятельство, далее случаи отогнанного прыжка не рассматривают.