Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Пропуск льда через плотину

При толщине льда, покрывающего зимой реку, более 0,5 м проектирование ведут с учетом особых условий ее работы в период ледохода и устройства в пределах водосбросного фронта плотины так называемого ледосбросного фронта. При решении этих вопросов будем исходить из понятия о ледопропускной способности живого сечения потока.

1. Ледопропускная способность живого сечения Л° — максимально возможный объем льда, который может пройти в единицу времени через рассматриваемое живое сечение:


Из выражений (13.8) и (13.9) видно, что ледопропускная способность живого сечения в случае обычных русл при Q — const: а) вовсе не зависит от ширины В живого сечения поверху; б) прямо пропорциональна толщине льда 6; в) обратно пропорциональна глубине потока h (превышению нижней поверхности ледяного поля над дном русла h=h—0,9 6).

2. Аккумуляция льда в верхнем бьефе. Рассмотрим продольный разрез участка реки перед плотиной (см. рис. 13.6, а). Предйоло жим, что значение Q постоянно (как во времени, так и вдоль потока). В этом случае согласно зависимостям (13.8) и (13.9) значение при заданной 6 = const должно уменьшаться по течению реки, поскольку по мере приближения к плотине глубина, h увеличивается. Минимальное значение Лтгл должно иметь место в районе сечения 2—2 непосредственно перед плотиной; очевидно, для прямоугольного русла


В заключение отметим следующее:

1. В результате аккумуляции льда в отдельных сечениях потока можем получить перед этими сечениями подъем свободной поверхности потока, обусловливающий соответствующее временное затопление берегов, что иногда нежелательно.

2. Анализируя с указанных позиций движение льда через водохранилище, легко убедиться, что в самом начале водохранилища, где выклинивается кривая подпора и где глубины потока по течению начинают резко увеличиваться, может возникнуть аккумуляционный затор льда. Такие заторы льда не могут быть ликвидированы механическим разрушением крупных льдин.

3. Опасности, которые могут возникнуть в период ледохода:

а) при значительном, но не полном открытии поднимающихся затворов отдельные льдины, ныряя под затвор, могут повреждать его;
б) льдины, падая в нижний бьеф вместе с водой, могут повреждать крепление нижнего бьефа, а льдины при подходе к плотине е большой скоростью ударяются о быки и устои и повреждают их. С течением времени лед (в связи с таянием) делается уже не опасным в указанном отношении;
в) льдины, проходя над гребнем плотины (или над верхом затвора) в один, два или несколько слоев, могут ударяться о гребень плотины (или верх затвора) и повреждать его; лед может повреждать также и сливную поверхность плотины;
г) при относительно малой толщине слоя воды, переливающейся через плотину или затвор, а также малой ширине отверстия сама плотина может вызвать затор льда. В результате этого лед может забивать подходное русло, а также отверстия плотины, причем пропускная способность подходного русла и отверстий плотины будет уменьшаться и уровень воды в верхнем бьефе будет подниматься выше допустимого предела. Такого рода затор может быть назван вынужденным затором; по своей физической природе он принципиально отличается от аккумуляционного затора. Вынужденный затор может бытьликвидирован с помощью тех или других механических средств;
д) глубина воды h на гребне водослива всегда меньше глубины h2 перед плотиной. Поэтому можно считать, что при Q = const (вдоль водосбросного тракта) ледопропускная способность отверстий плотины Л отв всегда будет больше ледопропускной способности. В связи с этим в большинстве случаев при Q — const нет основания опасаться аккумуляции льда непосредственно перед плотиной. Однако могут быть условия, когда только часть расхода воды Q2 (в сечении 2—2) поступает в ледосбросные отверстия; другая же часть расхода воды Q2 поступает (без льда), например, на гидростанцию или в те или другие цодоспускные (погруженные) отверстия,При таких условиях может оказаться, что причем лед будет скапливаться непосредственно перед плотиной, образуя в этом месте аккумуляционный затор, который может снижать водопропускную способность подводящего русла и вызывать недопустимое поднятие уровня воды в верхнем бьефе.

Чтобы в этом случае (при снижении Q вдоль водосбросного тракта) перед плотиной не возник аккумуляционный затор, необходимо соблюдать соотношение ЛотвЛ2, которое в соответствии с формулой (13.9) может быть переписано в виде


Пренебрегая в зависимости (13.16) значением 0,96 и заменяя Я на Яшах, получаем

При напоре Я на водосливе, большем, чем Ятах, ледопропускная способность отверстий будет меньше ледопропускной способности в сечении 2—2, в связи с чем при таком напоре перед плотиной будет аккумулироваться лед, причем в некоторых случаях можно ожидать нежелательного подъема воды в верхнем бьефе.

4. Проектирование водосбросных отверстий с учетом пропуска через них льда. Чтобы предотвратить опасность, возникающую от ударов льда о гребень плотины, а также чтобы не допустить образования вынужденного затора перед плотиной, снижающего водопропускную способность отверстий, необходимо, чтобы в период ледохода для всех открытых отверстий плотины удовлетворялось соотношение


Опасаясь снижения водопропускной способности открытых во время ледохода отверстий плотины, ширину каждого из них во избежание возникновения вынужденного затора следует задавать достаточно большой, например не менее 15...20 м и т. п.

5. Проектирование специального ледосбросного фронта плотины. Такой фронт, образованный несколькими водосливными отверстиями, необходимо устраивать только в том случае, если при его отсутствии можно опасаться возникновения непосредственно перед плотиной аккумуляционного затора, обусловливающего недопустимый подъем воды верхнего бьефа. Такой аккумуляционный затор может возникнуть, когда плотина имеет небольшую высоту, отношение глубины водохранилища к глубине впадающей в него реки мало, длина водохранилища невелика, продолжительность ледохода большая, значительная часть воды сбрасывается из верхнего бьефа в нижний через водоспускные и водосливные хозяйственные отверстия. В каждом конкретном случае все перечисленные обстоятельства при обосновании необходимости устройства ледосбросного фронта плотин должны быть специально проанализированы с учетом приведенных выше соображений. В первом,приближении специальный ледосбросный фронт следует предусматривать только в случае, когда

Такой ледосбросной фронт должен устраиваться с целью разгрузки верхнего бьефа от накапливающегося в нем льда. При несоблюдении соотношения (13.19) можно считать, что лед верхнего бьефа может таять в верхнем бьефе, причем ёго можно не сбрасывать через плотину в нижний бьеф. В этом случае при проектировании обычных водосливных отверстий следует удовлетворять только условиям, отмеченным выше в п. 4, в частности, соотношению (13.18).


В случае приближенного соотношения (13.19) общую ширину Вл специального ледосбросного фронта следует назначать по обычной водосливной формуле, подставляя в нее:


а) с одной стороны, напор на водосливах должен быть такой, при котором льдины не ударялись бы гребень плотины;

б) с другой стороны, этот напор должен быть не больше, тогда перед плотиной не сможет образоваться аккумуляционный затор.

Если при указанном расчете значение Ятах окажется меньше, то в этом случае приходится увеличивать Qotb за счет уменьшения Q, добиваясь соотношения. Определив, исходя из указанных условий, далее приходится решать вопрос об отметке уровня воды в верхнем бьефе, при которой осуществляется сброс льда в нижний бьеф. Эта отметка должна быть увязана с установленными ранее отметками НПУ, ФПУ. Ширину b отдельных отверстий ледосбросного фронта принято назначать: в случае рек с тяжелым ледоходом 15...20 м; в случае рек с исключительно тяжелым ледоходом 20...25 м.

Ледосбросные отверстия должны располагаться по стержню реки (по динамической оси потока). В случае поворота стержень реки располагается у вогнутого берега. Отметки гребня водосливных стенок в пределах всех ледосбросных отверстий принимают одинаковыми, чтобы было обеспечено равномерное поступление воды в отверстия.

Гидротехнические сооружения. Учеб. пособие для студ. гидротехн. спец. вузов. В 2-х ч. — 2-е изд., перераб. и доп. Ч. II. Водосливные плотины. — М.: Агропромиз- дат, 1985. — 302 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????