Вакуумная водосливная стенка, имеющая гладкое сопряжение с дном нижнего бьефа
В случае вакуумной водосливной стенки, например в случае так называемой вакуумной стенки с эллиптическим оголовком (рис. 14.9), в некоторых местах водосливной поверхности, в частности в районе оголовка стенки, под струей возникает вакуум.
Рассматривая обычный случай работы плотины и сопоставляя для такого случая вакуумные водосливные стенки с безвакуумны ми, приходят к следующим выводам.
1. Площадь поперечного сечения вакуумной водосливной стенки, построенной исходя только из гидравлических условий, оказывается меньшей, чем площадь поперечного сечения безвакуумной стенки нормального очертания (вакуумная стенка является более обжатой). Для получения одинаковых коэффициентов запаса устойчивости плотины на сдвиг в случае вакуумной и безвакуумной стенок принимают одинаковые веса этих стенок а следовательно, и площади поперечного сечения; отсюда ясно, что стоимость двух рассматриваемых бетонных стенок должна быть практически одна и та же. Одинаковые веса вакуумной й безвакуумной стенок можно получить; а) применяя видоизмененный безвакуумный профиль, характеризующийся наличием консоли с верховой стороны оголовка стенки (см. рис. 14.7) или б) усиливая вакуумную стенку (см. рис. 14.6). Следует учитывать, что на устойчивость плотины в целом вакуум на водосливной поверхности стенки оказывает малое влияние.
2. Коэффициент расхода вакуумной стенки благодаря подсасывающему действию вакуума в районе оголовка стенки оказывается большим, чем коэффициент расхода безвакуумной стенки. Однако это обстоятельство обычно не позволяет в случае вакуумной стенки сократить ширину водосливного фронта.плотины, так как она назначается по заданному удельному расходу q. Сохраняя отметку ФПУ (V Ony=const) и значение удельного расхода q, можем, переходя от безвакуумной стенки к вакуумной, уменьшить за счет повышения коэффициента расхода только значение напора на водосливе Н (при пропуске QPac4). Снижая Н (при ФПУ—const), при этом будем несколько увеличивать (на V Н) высоту плотины (не изменяя, однако, ее веса) и тем самым уменьшать высоту затворов, располагаемых на гребне плотины (рис. 14.10).
Как видно, для обычных случаев вакуумная водосливная стенка по сравнению с безвакуумной имеет только одно преимущество: высота ее затворов получается несколько меньшей (до 5%), что является практически не существенным. Вместе с тем вакуумные стенки обладают следующими присущими им отрицательными качествами: а) при переливе воды через гребень плотины наружный воздух может периодически прорываться в пространство под струю (в зону вакуума); при этом возникают периодические удары, которые могут вызвать нежелательную вибрацию плотины; б) в зоне достаточно большого вакуума могут вырываться камни облицовки и металлические закладные части; в) в зоне вакуума может возникать кавитационная эрозия бетона.
Имея в виду поясненные отрицательные качества вакуумных водосливных стенок, их, как правило, нельзя рекомендовать для применения в практике. В СССР они почти и не использовались в строительстве. Существуют только исключительные случаи, когда безвакуумного профиля 3 с вакуумным ройстве вакуумной водосливной стен вакуумные стенки могут дать некоторый эффект. Например, водосбросное отверстие водосливного типа проектируют (при b=const) без затворов. В этом случае гребень водослива должен всегда располагаться на отметке НПУ. В связи же с большим коэффициентом расхода т при наличии вакуумного профиля получим меньший напор, а следовательно, более низкую отметку ФПУ (рис. 14.11), что обусловит меньшую площадь затопления земель в верхнем бьефе, а также снижение отметки гребня глухой части плотины.
