10416

11

В зависимости от назначения гидроузлов в них могут входить также здания ГЭС, водозаборы, насосные станции и другие сооружения.

Водоподпорные сооружения создают и поддерживают перепад уровней между верхним и нижним бьефами (напор).

Водосбросные сооружения должны обеспечивать:

-пропуск расходов половодья и дождевых паводков и других неиспользуемых расходов воды во избежание превышения проектных уровней воды в верхнем бьефе;

-пропуск льда, шуги, мусора и других плавающих предметов из верхнего бьефа в нижний, если это требуется по условиям эксплуатации гидроузла.

Эти функции водосбросных сооружений могут осуществляться как в период эксплуатации гидроузла, так и в период его строительства. В первом случае водосбросные сооружения называются эксплуатационными, во втором случае – строительными или сооружениями для пропуска строительных расходов. Водосбросные сооружения могут иметь эксплуатационные и строительные функции совместно.

Водоспускные сооружения служат для полного или частичного опорожнения водохранилища в целях осмотра, ремонта, удаления наносов, отлова рыбы и других целей.

Водовыпускные сооружения необходимы для осуществления попусков воды из водохранилища, в частности, для поддержания в нижнем бьефе определенных санитарно-экологических условий (так называемые санитарные расходы воды, устанавливаемые санитарными правилами и нормами [19].

Взаимное размещение сооружений гидроузла принято называть компоновкой. Компоновка гидроузла создается с учетом следующих требований:

-каждое сооружение гидроузла должно функционировать наилучшим образом, не мешать работе других сооружений;

-размещение других сооружений должно обеспечивать благоприятный гидравлический режим и удобную эксплуатацию;

12

-конструкции сооружений должны быть удобными для производства строительных работ и обеспечивать надежный пропуск строительных расходов.

Последнее обстоятельство, т.е. пропуск строительных расходов, имеет весьма существенное значение для компоновки гидроузла.

Возведение гидроузлов на малых реках осуществляют при двух основных способах пропуска строительных расходов:

-с отводом воды из русла реки;

-без отвода воды из русла.

По первому способу вначале отводят воду, например, по строительному каналу; далее русло реки огораживают временными дамбами - строительными перемычками, под защитой которых возводят водосбросное сооружение; по готовности последнего, речную воду направляют в это сооружение, а строительный канал перегораживают подпорными сооружениями.

По второму способу водосбросное сооружение возводят на пойме или в части русла; речная вода в это время проходит или по всему сечению русла, или по свободной его части; при готовности водосброса воду направляют в него, а в русле возводят подпорные сооружения.

В соответствии с размещением водосбросного сооружения различают компоновку русловую, пойменную, береговую, смешанную.

По размерам создаваемой емкости подпорные гидроузлы можно разделить на два вида: водохранилищные и русловые.

Водохранилищные гидроузлы образуют значительное по объему водохранилище путем затопления русла и поймы реки; такое водохранилище может вести регулирование стока реки.

На рис. 2.1 представлена компоновка водохранилищного гидроузла. Гидроузел имеет энергетическое и рекреационное назначение. Долина реки перегорожена земляной плотиной. Здание ГЭС вместе с водоприемником расположено на левом берегу реки. На этом же берегу размещен ковшовый водосброс, рассчитанный на пропуск максимальных расходов реки.

14

Русловые гидроузлы характеризуются тем, что подпорный уровень в них не превышает бровки русла, при этом пойма реки не затопляется. Напор руслового гидроузла образуется за счет разницы между подпорным уровнем и уровнем воды в реке в межень; последний всегда ниже бровки русла. Напор в зависимости от высоты берегов может доходить до 5...6 м. Однако в период прохождения максимальных расходов воды (обычно в половодье) уровень воды перед створом гидроузла (уровень верхнего бьефа - УВБ) и уровень воды ниже створа (уровень нижнего бьефа - УНБ) практически выравниваются, что приводит к снижению напора почти до нуля.

Компоновки русловых гидроузлов разнообразны, пример компоновки представлен на рис. 2.2. Русло реки и часть правой поймы перегорожены глухой земляной плотиной. Для сброса расходов дождевых паводков предусмотрен водосброс на левом берегу. Максимальные расходы половодья сбрасываются по водосбросу и по оставшейся свободной части правой поймы. Для направления потока вдоль этой поймы и ее защиты и примыкания плотины от размывов предусматривается струенаправляющая дамба.

2.3.Водоподпорные сооружения

2.3.1.Типы водоподпорных сооружений

Вкачестве водоподпорных сооружений наиболее широко применяются плотины. В зависимости от назначения гидроузла подпорными сооружениями могут быть здания ГЭС и насосных станций, устои, подпорные стенки и др.

Плотины возводят из различных материалов: грунта (камня), бетона и железобетона, дерева, синтетических материалов. Наибольшее распространение

вгидроузлах на малых реках получили плотины из грунтовых материалов. В соответствии с [20] они подразделяются на типы (табл. 2.2).

15

Рис. 2.2. Гидроузел на р. Ведомость, с. Анисимово Ковернинского района Нижегородской области

1 – плотина; 2 – струенаправляющая дамба; 3 – водосброс; 4 – пойма, по которой пропускается часть максимальных расходов; 5 – углубление и расчистка поймы

Земляные насыпные плотины по конструкции тела и противофильтрационных устройств в теле и основании подразделяются на основные виды (рис.

2.3 и табл. 2.3) [20].

Намывные плотины в зависимости от грунтов тела плотины и способов возведения подразделяют на основные виды (рис. 2.4 и табл. 2.4) [20].

Для организации отвода воды, фильтрующейся через тело и основание плотины, предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос, снижения депрессионной поверхности и для других целей в теле земляных плотин могут устраиваться дренажи (рис. 2.5).

Каменно-земляные и каменно-набросные плотины по конструкции противофильтрационных устройств и способу производства работ подразделяют [20] на основные виды (рис. 2.6 и 2.7, табл. 2.5).

Кроме плотин из грунтовых материалов, в качестве водоподпорных сооружений гидроузлов на малых реках иногда применяются плотины бетонные и железобетонные. В зависимости от конструкции и технологического назначения эти плотины подразделяются [40] на основные виды (табл. 2.6).

17

Рис. 2.3. Виды земляных насыпных плотин

1 – тело плотины; 2 – поверхность депрессии; 3 – дренаж; 4 – крепление откосов; 5 – верховая грунтовая противофильтрационная призма; 6

(висячая); 16 – зуб; 17 – грунтовый экран; h – высота плотины; b – ширина плотины понизу; bum – ширина противофильтрационного устройства понизу; bup – ширина плотины по гребню; mh – коэффициент верхового откоса; mt – коэффициент низового откоса

Рис. 2.4. Виды намывных плотин

1 – крепление верхового откоса; 2 – дренаж; 3 – намывное ядро; 4 - намывные промежуточные зоны; 5 – намывные боковые зоны; 6 – намывная центральная слабоводопроницаемая зона; 7 – боковые насыпные призмы (банкеты); 8 – сейсмостойкое крепление откоса; 9 – насыпное глинистое ядро

19

Рис. 2.5. Схемы основных видов дренажа В русле: а – дренажный банкет; б – наслонный дренаж. На берегу: в – трубчатый дренаж; г – горизонтальный дренаж; д – ж – комбиниро-

ванные дренажи; 1 – дренажный банкет; 2 – поверхность депрессии; 3 – обратный фильтр; 4 – наслонный дренаж; 5 – труба; 6 – дренажная лента; 7 – отводящая труба; 8 – отводящая канава; df – максимальная глубина промерзания; mf – коэффициент низового откоса; bb – ширина банкета по верху