Глубинные водосбросы (водоспуски).

Тема: КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДОСБРОСОВ И ВОДОСПУСКОВ

Лекция №14

Общая классификация.

Вречных гидроузлах пропуск вод, не ис­пользуемых в специальных установках (гидроэлектростанции, рыбохо­ды, водозаборы для различных целей), производится плотинными водо­сбросами и водосбросами в других сооружениях гидроузла (здание гидроэлектростанции, судоходные шлюзы и др.), а при недостаточности или отсутствии указанных устройств — особыми водосбросами вне тела плотин.

Водосбросы вне тела плотин делятся на поверхностные, в которых сброс излишков воды из верхнего бьефа происходит через водосливные отверстия (водосливы), и глубинные.

Водосбросы, работающие в период эксплуатации гидроузла, называются эксплуатационными, а действующие в период постройки сооружений— строительными. Довольно часто эксплуатационные водосброс­ные устройства совмещаются со строительными, т. е. лотки, трубы или туннели, по которым отводилась вода в период строительства, в дальнейшем используются для выпуска воды из верхнего бьефа в период эксплуатации. Такое совмещение функций приводит к более экономичному решению.

Эксплуатационные водосбросы вне тела плотин могут оказаться целесообразными при средних и больших напорах в следующих случаях:

а) когда устройство водосбросов в теле плотин встречает некоторые конструктивные затруднения или оказывается дороже, чем вне плотины, например при земляных, каменно-набросных, каменно-земляных, арочных и многоарочных плотинах;

б) в случае узких ущелий и недостаточности водосбросного фронта в плотине и гидроэлектростанции или при наличии условий для благоприятного сброса воды в соседнюю долину или тальвег;

в) при устройстве строительных водосбросов в виде обходных туннелей, которые затем легко перестроить в эксплуатационные водосбросы.

Однако технико-экономическое сопоставление вариантов водосброса в теле и вне тела плотины для каждого конкретного объекта обязательно.

1. Поверхностные водосбросы (водосливы).Водосбросы, устраиваемые вне тела плотин, в обход ее в берегах, имеют значительное протяжение; поток в них движется то со свободной поверхностью воды (безнапорный), то как напорный. К ним относятся:

1) водосбросные каналы, в которых движение воды в обход сооружения совершается со свободной поверхностью;

2) водосбросы с боковым отводом воды, характеризующиеся распо­ложением водосливного фронта примерно по горизонталям берега и использованием для отвода воды траншеи, служившей для сброса стро­ительных расходов воды или специально устроенной, а иногда и строительного водосбросного туннеля;

3) шахтные водосбросы, в которых используется строительный водо­сбросный туннель, соединяемый с кольцевым водосливом специальной шахтой;

4) башенные (туннельные) водосбросы, в которых используется строительный водосбросный туннель для отвода воды, поступающей в него через водосливные отверстия особой башни;

5) сифонные водосбросы, где сброс воды производится сифонами.

 

Эти водосбросы отличаются тем, что забор воды из верхнего бьефа производится глубинными или донными отверстиями, т. е. расположенными под уровнем воды. Исполь­зуются они главным образом для выпуска части воды или полного опо­рожнения водоемов, т. е. как водоспуски. Отвод воды от места забора может производиться напорным туннелем —- туннельным водоспуском; если управление затворами водоспуска производится в специальной башне, то водоспуск называют башенным туннельным.

В низконапорных плотинах или как временная мера водоспуск мо­жет быть сделан в виде сифона; тогда он носит название сифонного.

По назначению различают следующие водопропускные устройства:
1) водосбросы, служащие для сброса излишней воды из водохранилища (из верхнего бьефа) во избежание его переполнения;
2) хозяйственные водоспуски, устраиваемые для осуществления полезных попусков воды из водохранилища в русло реки или в специально устроенный в нижнем бьефе канал или трубопровод, транспортирующий воду потребителю (в том числе и на ГЭС). Порог входного отверстия хозяйственного водоспуска закладывают несколько ниже УМО (уровня мертвого объема) с тем, чтобы при самом низком горизонте воды в водохранилище (при УМО) можно было бы подать потребителю необходимое количество воды; хозяйственный водоспуск именуют иногда рабочим водоспуском, или водоприемником, или водозаборным устройством;
3) аварийный водоспуск, служащий для полного опорожнения водохранилища в случае, например, аварийного состояния плотины; входной порог такого водоспуска устраивают на Уровне дна водохранилища.
Водосброс при плотине устраивают почти всегда. Хозяйственный водоспуск делают в том случае, когда из водохранилища приходится подавать (самотеком) воду потребителю. Что касается аварийного водоспуска, то его делают не всегда.
Перечисленные водопропускные устройства являются постоянными, их называют эксплуатационными.

Рисунок 14. Основные виды водосбросных плотин на нескальном основании

а - водосливная; б - с глубинными водосбросами: в - двухъярусная

 

Класс бетонных и железобетонных плотин следует устанавливать а соответствии со СНиП 11-50-74.

При определении класса плотины ее высота принимается равной высоте плотины в наиболее заглубленном участке створа. Длина такого участка вдоль гребня плотины принимается равной:

для плотин на нескальном основании — длине одной секции;

для плотин на скальном основании — длине одной секции или 1/50 длины плотины по гребню (принимается меньшее значение).

Высота плотины определяется по разности отметок гребня (исключая парапет) и подошвы сооружения под верховой гранью (без учета местных заглублений в основание для заделки крупных трещин, устройства зуба и т.п.).

Если наиболее глубокая часть створа выполнена в виде массивной пробки, служащей основанием для расположенной на ней плотины, то высота плотины определяется от верха пробки до гребня плотины.

Если отдельные участки напорного фронта выполнены из плотин разных видов, то класс их принимается равным классу плотины, расположенной в наиболее глубокой части створа.

 

Рисунок 15. Схема гидроузла с напорным водосбросом с вертикальным выходом потока.

1 – плотина, 2 – строительный туннель, 3,4 – варианты эксплуатационного водосброса,

5 – транзитная часть, 6 – концевой участок, 7 – вертикальный водовод, 8 – бычок,

9 – диск-отражатель