Предисловие
Тип устоя и его основные размеры выбирают с учетом следующих главнейших факторов: 1) конфигурации грунтового массива, к которому примыкает бетонная плотина; 2) типа и размеров затворов плотины; 3) размещения затворов, подъемных механизмов и транзитных мостов.
Условия статической работы отдельных стенок, образующих устой, должны быть наиболее выгодными, с тем чтобы объем бетона получился наименьшим. Объем бетона, потребного для возведения устоя, получается относительно большим, поэтому если земляная плотина, сопрягающая бетонную водосливную плотину с берегом, имеет небольшую длину, то иногда выгоднее, с экономической точки зрения, эту плотину заменить глухой бетонной плотиной и не устраивать сопрягающего устоя большой высоты, примыкающего к земляной плотине.
Проектируя устой, учитывают следующие гидравлические условия: 1) боковое сжатие потока и потери напора при истечении через отверстия плотины должны быть возможно меньшими; 2) удельный расход q должен распределяться по ширине водосливного фронта возможно равномернее; 3) плавающие тела (лед и т.п.) должны свободно проходить через отверстия плотины. Имея в виду сказанное, следует стремиться к тому, чтобы при подходе к отверстиям плотины не возникали водоворотные области, т. е. чтобы обеспечивалось безотрывное обтекание стенок устоев (и быков).
Как видно из формулы, ширина В не зависит от коэффициента расхода водослива т. От т зависит только высота затворов (см. § 14.6). Придавая устоям обтекаемую форму, уменьшаем только высоту затворов. Отметив это обстоятельство, рассмотрим вопрос о проектировании верховых и низовых открылков устоев.
Верховые открылки. Здесь можно дать следующие практические рекомендации: 1) в случае рис. 18.19, где Т — глубина воды в верхнем бьефе и Н—напор на водосливе, скорость подхода к водосливу получается столь малой, что с гидравлической точки зрения безразлично, какое очертание (в плане) будет придано верховому открылку. При таком соотношении вопрос об очертании верховых открылков следует решать только на основании экономических и конструктивных соображений (без учета гидравлических условий); 2) в случае рис. 18.19, б, необходимо учитывать гидравлические условия. Исходя именно из этих условий, нельзя рекомендовать следующие открылки: а) ныряющую откосную стенку ab при угле &=0 (рис. 18.20, а); при наличии такой стенки через нее будет переливаться вода, причем будем иметь невыгодную гидравлическую картину; б) открылки ab, показанные на рис. 18.20, б, в.
При наличии можно рекомендовать: а) открылок эллиптического очертания в плане (с отношением полуосей f: 2,25; рис. 18.20, г); б) комбинированный верховой открылок (рис. 18.20,6); в) открылок в виде обратной стенки со скругленным по возможности ребром а (рис. 18.20, е).
Конус земляной плотины, «выдвинутый» в пролет плотины, улучшает гидравлические условия (но до известного предела). В соответствующих случаях при малых отношениях в процессе проектирования очертание верховых открылков приходится проверять на модели сооружения в лаборатории.
Низовые открылки. Во избежание отрыва транзитной струи от низового открылка угол ан назначают, например, из условия tg и т. п. В некоторых случаях принимают ан = 90°. Вопрос о низовых открылках связан с проектированием нижнего бьефа (см. гл. 15 и 16). Здесь также часто приходится обращаться к специально поставленным лабораторным опытам.