Водозаборные плотинные гидроузлы
4. Водозаборные плотинные гидроузлы
4.1. НАЗНАЧЕНИЕ ПЛОТИН, СООРУЖАЕМЫХ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
В случаях недостаточности расхода воды в водотоке 1 > К > 0,3 следует созданием плотины предусмотреть регулирование естественного стока в пределах одного гидрологического года (сезонное регулирование) или многолетнего периода (многолетнее регулирование) K = Qв/Qmin (К - коэффициент водоотбора; Qв - расход водозабора, м3/c; Qmin - минимальный меженный расход воды в водотоке, м3/c).
Гидроузел, возводимый для целей водоснабжения, должен обеспечить забор расчетного расхода воды заданной категории системы водоснабжения с ее частичным сбросом в нижний бьеф.
В состав плотинного гидроузла могут входить: глухая, водосливная, щитовая или островная плотина.
Плотина, входящая в состав гидроузла, служит для создания и поддержания необходимого объема и уровня воды, обеспечивающих водоотбор в выбранном створе. Наиболее экономичными типами глухих плотин являются плотины из местных материалов - насыпные или намывные. В качестве вариантных решений могут рассматриваться бетонные плотины различных типов. Водосливная плотина или водосбросное сооружение, выполненное в виде быстротока, башенного водовыпуска и т. д., устраиваются в составе гидроузла с учетом обеспечения пропуска паводковых расходов, заданного процента обеспеченности.
4.2. ТИПЫ ВодозаборныХ плотинныХ гидроузлОВ
4.2.1. Гидроузлы на равнинных водотоках
На малых водотоках рекомендуется строительство плотин островного типа, обеспечивающих расчетные расходы и уровни, как в меженный период, так и в остальное время года. Расходы реки, превышающие расчетные, в том числе и паводковые, пропускают одновременно через плотину и пойму.
Выбор компоновки гидроузла обусловливается неразмывающей способностью грунтов, слагающих пойму. Если при пропуске паводка скорости потока на пойме не превышают неразмывающие, то компоновку гидроузла следует осуществлять по схеме, представленной на рис. 4.1. Участок поймы, примыкающий к плотине, необходимо закрепить для предотвращения местных деформаций ложа поймы в опасной близости от плотины.
При проектировании низконапорной плотины на равнинном участке реки может возникнуть необходимость полного перекрытия поймы дамбой в случае, если грунты поймы малопрочны или ширина поймы мала. Причиной полного перекрытия русла может служить и необходимость создания достаточных для обеспечения водозабора глубины или емкости водохранилища.
При необходимости перекрытия поймы следует применять наиболее экономичную схему компоновки, приведенную на рис. 4.2. Водосливная плотина устраивается без бычков и затворов, т.е. работает в автоматическом режиме
4.2.2. Гидроузлы на предгорных и горных участках рек
На предгорных участках русло рек обычно сложено из гальки, гравия и крупнозернистого песка. Скорости потока и уклоны близки к критическим Fr = 0,2-0,5.
На горных участках русла рек представлены скальными породами или сложены из обломков скал, булыжника, гальки. Скорости потока и уклоны могут превышать критические значения Fr и достигать величин Fr = 0,5-1,2.
Рекомендуемые материалы
В бьефах гидроузла происходят активные переформирования русел, обусловленные наличием в потоке обильных влекомых наносов. Здесь должны создаваться и автоматически поддерживаться запроектированные режимы движения потока во всем диапазоне расходов, пропускаемых через сооружение.
Для предгорных участков рек рекомендуется использовать компоновки водозаборов, представленные на рис. 4.3 – 4.5, которые обеспечивают минимальное вовлечение наносов в водоприемники. Этот минимум достигается искусственным созданием и использованием явления поперечной циркуляции в потоке в верхнем бьефе гидроузла перед входом в водоприемник или промывное отверстие.
На горных участках рекомендуется использовать различные варианты донно-решетчатых водоприемников, оборудованных донными наносоотбойными порогами и наносопромывными галереями (рис. 4.6 и рис. 4.7). Расход такого типа водозабора обычно не превышает 20 м3/с.
Устройство кармана (рис. 4.8) позволяет использовать образующуюся на изгибе потока поперечную циркуляцию потока для эффективного отделения наносов из воды и их сброса через галереи или траншеи в нижний бьеф.
Схемы горных бычковых водозаборов представлены на рис. 4.9.
Рекомендуем посмотреть лекцию "3 Короткое замыкание однофазного трансформатора".
В качестве коллектора могут быть использованы галереи или трубопроводы, поперечное сечение и уклоны которых должны обеспечивать транспорт наносов, поскольку их частичное попадание в водоприемник возможно на водотоках с обильными влекомыми наносами.
Наносонаправляющие пороги как средство управления донными наносами используют в сочетании с водоприемником или в качестве автономной конструкции. Оптимальное его расположение в плане - 30-50° к направлению потока. Ориентировочно высота порога назначается равной (0,2-0,4) Н, где Н - глубина потока в месте установки порога. Усилению эффекта самопромыва порога и его наносонаправляющих свойств способствуют устройство порога переменной высоты и криволинейное плановое очертание.
Для низконапорных гидроузлов целесообразно применение разборчатых плотин с низким порогом и затворами, открываемыми в паводок, которые обеспечивают эффективный промыв отложений наносов в верхнем бьефе.
Пропуск шуги на плотинных гидроузлах осуществляется с помощью сдвоенных или клапанных затворов путем сработки верхних, заполненных шугой слоев воды. Количество затворов, оборудованных для пропуска шуги, определяют компоновкой гидроузла и расположением водоприемника водозабора.
Водоприемник должен ограждаться запанью, отклоняющей шугу к шугосбросным отверстиям. В зависимости от степени шугоносности реки над верхней кромкой окна водоприемника должна обеспечиваться глубина 0,6-1 м. Просвет между нижней кромкой льда и верхом водоприемных окон не должен быть менее 0,3 м.
Улучшение процесса пропуска шуги достигается комплексом эксплуатационных мероприятий (маневрирование затворами плотин, промывных пролетов, затворов НПГ и т. д.).
