6. Судоходные шлюзы как элемент гидроузлов

Гидротехнические сооружения в виде плотин и гидроэлект­ ростанций, возводимые на судоходных реках, прерывают транс­ портные магистрали, если не выполнить в комплексе гидроуз­ лов специальные конструкции, обеспечивающие пропуск су­ дов и плотов из верхнего бьефа в нижний.

Эти сооружение носят название судоходных шлюзов (рис. 197).

Рис. 197. Схема судоходного итюза с подходными каналами и причаль­ ной стенкой: 1 - верхний подходной канал; 2 - нижний подходной канал; 3 - камера итюза; 4 - причальные стенки; 5 - направляющие палы; 6 - верхняя голова шлюза; 7 - стены камеры; 8 - нижняя голова итюза; ГВБ - гори­ зонт верхнего бьефа; ГНБ - горизонт нижнего бьефа

При плотинах значительной высоты применяются судоподъ­ емники.

Судоходные шлюзы состоят из одной, двух или нескольких камер, ограниченных с верхнего и с нижнего бьефа головами (верхняя и нижняя головы).

Шлюзы могут иметь одну или две линии шлюзования пла­ вающих судов, плотов.

В головах ворот размещаются шлюзовые ворота, в функ­ цию которых входит поддерживание уровней верхнего и ниж­ него бьефа, а после их выравнивания - открытие судового хода и пропуск судов в следующую камеру и бьеф (рис. 198).

■V

Рг/с. 79#. Принципиальная схема однокамерного итюза: 1 - камера; 2 - верхняя голова; 3 - нижняя голова; 4 - ворота; 5 - входные стены; 6 - обратная стена (крылья); 7 - шкафные стены; 8 - водопроводные галереи; 9 - затвор водопроводной галереи; 10 -упорные стены; 11 - камерная стена; 12 - флют-

бет; 13 - король (порог)

В головах или воротах находятся устройства для наполнения или опорожнения камер водой.

К верхним и нижним головам шлюза примыкают подходные каналы, оборудованные палами для причаливания судов, ожидаю­ щими шлюзования. В головах могут размещаться аварийные во­ рота, имеющие возможность закрываться при прямом (аварий­ ном) потоке воды в камеру шлюза.

Конструкции боковых стен и днища шлюзов могут иметь раз­ личные особенности для галерей, обеспечивающих наполнение камер водой, в зависимости от условий эксплуатации конкретного сооружения.

Головы шлюзов имеют три основных части: входную, шкаф­ ную, упорные стенки.

Проход судов через шлюз называют шлюзованием, оно состо­ ит из следующих операций:

1. Сравнивание горизонта воды с верхним или нижним бьефом, открытие входных (верхних или нижних) ворот.

2. Ввод судов в камеру шлюза и причаливание их к стенкам камер.

Эти устройства должны безопасно и в расчетные сроки напол­ нять или опорожнять камеры судоходных шлюзов, при спокойном гидравлическом режиме движения потока по водоподводящим

галереям (рис. 205).

Рис. 205. Схема водопровод­ ных галерей судоходного шлю­ за: а - пуск воды в камеру через отверстия в боковых стенках головы; б - пуск воды в камеру фронтально через стенку> каме­ ры с устройством специальных гасителей энергии падающего потока; в - пуск воды произво­

дится через отверстия водоподводящих галерей, расположенных по всей длине камеры с регулировкой потока затворами, установленными в головах камеры

Наиболее широко распространено устройство водопроводящих галерей под камерами шлюзов и устройство отверстий для запол­ нения камер в дне шлюза (рис. 206).

Рис. 206. Схема судоходного

ишюза с донными галереями

Подача воды в камеры может осуществляться непосредственно через небольшие отверстия в воротах, которые перекрываются специальными устройствами, называемыми клинкетами.

Клинкеты устанавливаются в нижней части ворот, чтобы струя воды, поступающая в камеру, выходила ниже отметки нижнего бьефа и не создавала гидравлического воздействия на шлюзуе­ мые суда. Система клинкет-наполнения шлюзовых камер внедре­ на на судоходном шлюзе Камского гидроузла.

Для наполнения верхних камер судоходных шлюзов применя­ ются методы перелива воды через опускающиеся - плоские или сегментные - ворота верхних голов (рис. 207).

Камеры судоходных шлюзов могут быть с фильтрующим дни­ щем (при высоте напора не более 5-6 м) и непроницаемым дни­ щем. Непроницаемое днище выполняется из железобетона или бетона и представляет собой сплошную плиту.

Стены судоходных шлюзов могут выполняться из различных материалов и иметь разные конструктивные решения (рис. 209).

Рис. 209. Схемытипов ка­ мерныхстенсудоходныхшлю­ зов: а - ряжевые; б - бетон­ ная или каменная на раство­ ре; в- бетоннаяс проходящей внутри водопроводной гале­ реей; г - железобетонная контрфорсная с фундамент­ ной плитой; д- армированная бетоннаянасвайномроствер­ ке; е - шпунтовая, анкерная типа больверк; ж - докового типа изжелезобетона илиар­ мированного бетона; з - из армированного бетона свирского типа

Расположение судо­ ходного шлюза по отно­ шению к водосливной плотине и ГЭС зависит от местных условий и может быть нескольких видов:

-шлюз находится в реке и вынесен в сторону верхнего бьефа (рис. 210, а);

-шлюз находится в реке и вынесен в сторону нижнего бьефа

(рис. 210, б); - шлюз находится вне русла в обходном канале (рис. 211).

Если выдвигать шлюз в сторону верхнего бьефа, то сокра­ щается длина подходных устройств, она может быть немного больше длины камеры судоходного шлюза, что обеспечивает нормальное шлюзование судов, удобное расположение мосто­ вого перехода через камеру шлюза, но шлюз должен соору­

жаться при возведение перемычек, а это значительно удорожает стоимость строительства.

Если шлюз вынести в сторону нижнего бьефа, то ситуация меняется: возникают сложности с устройством мостового пе­ рехода, увеличивается протяженность верхового подходного ус­ тройства.

В каждом конкретном случае проектирования расположение шлюза в составе гидроузла определяется исходя из местных ус­ ловий строительства и экономической целесообразности.

Вариант расположения судоходного шлюза вне русла реки, в обходном канале принято считать наиболее удобным, так как име­ ется возможность возводить шлюз без устройства перемычек, располагать его в отдалении от водосливных устройств, а суда, проходя через шлюз, не попадают в зону гидравлического воздей­ ствия работы ГЭС.

Берег

Рис. 210. Схемарасположе­ ния шлюза: а - выше плотины; б - ниже плотины

Берег