10416

21

Рис. 2.6. Виды каменно-земляных плотин

Рис. 2.7. Виды каменно-набросных плотин

1 – тело плотины; 2 – цементационная завеса; 3 – бетонный зуб; 4 - железобетонный экран; 5

– подэкрановая кладка; 6 – верховая призма; 7 – диафрагма; 8 - переходные слои; 9 – низовая призма

Таблица 2.6

Виды плотин из бетона (железобетона)

2.3.2.Конструкции водоподпорных сооружений

Вгидроузлах на малых реках наибольшее распространение в качестве водоподпорных сооружений получили плотины из грунтовых материалов.

Основным параметром этих плотин является максимальная высота, отсчитываемая от отметки основания плотины в наиболее глубоком месте речной долины до отметки бровки гребня плотины. Максимальная высота плотины в соответствие с [12] определяет её класс (табл. 2.7)

Из различных типов грунтовых плотин наиболее часто в условиях Центрального Поволжья применяются земляные плотины – насыпные и намывные.

Конструкции земляных плотин разнообразны. Широко распространены однородные плотины в силу простоты конструкции и возведения.

23

Таблица 2.7

Класс плотин в зависимости от их высоты и типа грунтов основания

Примечание: грунт подразделяются на: А – скальные; Б – песчаные, крупнообломочные и глинистые в твердом и полутвердом состоянии; В – глинистые водонасыщенные в пластичном состоянии.

Однородные сооружения характеризуются тем, что их тело состоит из материала одного качества – песка, супеси, суглинка. При соответствующих условиях, как правило, для снижения фильтрационных потерь воды, возводят неоднородные плотины, в состав тела которых входят противофильтрационные элементы (ядра, экраны, диафрагмы). Последние чаще устраивают из грунтовых материалов с низкими значениями коэффициента фильтрации, реже из пленочных (полиэтилен) материалов, ещё реже – из дерева, бетона, железобетона, металла.

Земляные плотины конструктивно могут быть с уположенным верховым откосом, не требующим специального крепления от волнового воздействия воды верхнего бьефа (рис. 2.8), или с крепленым верховым откосом (рис. 2.9).

Конструкции плотин с уположенным верховым откосом высотой до 10

м разработаны в типовом проекте 820-0-5. Условия применения и характеристика этих плотин даны в табл. 2.7 Их строительство осуществляется механизированным способом с послойной укаткой грунта. Верховой откос выполняется некрепленым с заложением т1= 6…10, низовой откос с заложением т2≥2 крепится засевом трав по слою растительного грунта. Гребень плотины состоит из двух частей: основной, для устройства проезжей части шириной

24

в зависимости от вида и категории дороги, и размываемой, восстанавливаемой при эксплуатации.

Конструкции плотин с крепленым верховым откосом высотой до 15 м

разработаны в типовом проекте 820-0-01. Их применение ограничивается глубиной промерзания грунта до 2 м и высотой волны до 1,5 м; характеристика плотин приведена в табл. 2.8. Низовой откос плотин заложением т2 закрепляется посевом многолетних трав по слою растительного грунта, а верховой откос с заложением т1 - различными видами крепления в зависимости от местных возможностей. Характеристика крепления дана в табл. 2.9.

Втеле и основании земляной плотины происходит фильтрация воды из верхнего бьефа в нижний. С целью недопущения высачивания фильтрующейся воды на низовой откос для ее организованного перехвата и отвода в нижний бьеф в плотине устраивается дренаж: на русловом участке - в виде каменного банкета, на пойменных участках - трубчатый. Низовой откос прикрывается наслонным дренажом, верх которого располагается выше максимального уровня воды в нижнем бьефе (рис. 2.9).

Втеле и основании земляной плотины происходит фильтрация воды из верхнего бьефа в нижний. С целью недопущения высачивания фильтрующейся воды на низовой откос для ее организованного перехвата и отвода в нижний бьеф в плотине устраивается дренаж: на русловом участке - в виде каменного банкета, на пойменных участках - трубчатый. Низовой откос прикрывается наслонным дренажом, верх которого располагается выше максимального уровня воды в нижнем бьефе (рис. 2.9).

25

Таблица 2.8

Показатели плотин с уположенным верховым откосом на 100 м длины по гребню

26

Продолжение табл. 2.9

Таблица 2.10 Показатели крепления плотин на 100 м2 верхового откоса

27

Рис. 2.8. Земляные насыпные плотины с уположенным верховым откосом: а, б – однородные; в, г – неоднородные

2.4. Водосбросные сооружения

Главнейшим параметром водосброса является расход воды Qc6p, м3/с, который необходимо пропустить из верхнего бьефа в нижний в период паводка или половодья.

Сбросной расход определяется максимальными расходами реки, величина которых назначается по обеспеченности (табл. 2.11) в соответствии с [22].

Таблица 2.11 Обеспеченность расчетных максимальных расходов воды

29

К другим параметрам водосбросов в зависимости от их типа относятся: число и размеры водосбросных отверстий, длина водосбросного (водосливного) фронта, площади поперечного сечения отводящих сооружений, размеры гасящих энергию потока сооружений и др.

Вводосбросах принято выделять три основные части: головная, отводящая

игасящая.

Тип водосброса определяется, как правило, головной частью. В гидроузлах на малых реках наиболее распространены следующие типы водосбросов: водосливные плотины, водосбросы башенные, трубчатые, береговые, естественные. Водосбросы могут быть автоматического действия, когда сброс воды осуществляется при превышении уровня верхнего бьефа порога или гребня водосброса, и полуавтоматическими, в которых сброс воды происходит при открытии затворов.

Водосливные плотины выполняются обычно с широким и низким порогом, отверстия водослива перекрываются затворами (рис. 2.10). Такие плотины применяются при сравнительно больших сбросных расходах. Строятся по индивидуальным или типовым проектам. Например, в типовом проекте 413-1-1 представлена конструкция водосбросной плотины на расход воды до

160 м3/с.

При меньших сбросных расходах воды распространены башенные водосбросы. На рис. 2.11 показан башенный водосброс автоматического действия. Сброс максимальных расходов воды осуществляется переливом через гребень башни при форсировке уровня водохранилища до ФПУ. В башне имеется донное водоспускное отверстие с затвором, позволяющее подавать санитарные попуски в нижний бьеф и опорожнять водохранилище.

Из трубчатых водосбросов преимуществом пользуются водосбросы трубчатые с ковшовым верховым оголовком (рис. 2.12) по типовому проекту 820-208. Они рассчитаны на сбросной расход до 50 м3/с при перепаде уровня бьефов от 7 до 15 м. Водосбросы представляют собой железобетонные водоводы из одной, 2-х, 3-х или 4-х ниток круглых труб с входным и выходным ого-

30

ловками; диаметр труб 1,4 м. Сброс воды производится при форсировке уровня верхнего бьефа. Характеристика водосбросов дана в табл. 2.12.

Таблица 2.12 Основные показатели ковшовых трубчатых водосбросов

К береговым водосбросам относят быстротоки и многоступенчатые перепады. Они являются открытыми водосбросами. Могут снабжаться затворами или быть автоматического действия. На рис. 2.13 представлена схема быстротока. Быстротоки могут строиться по типовым проектам. Так, водосброс открытый автоматического действия при перепаде уровней воды бьефов 5÷15 м на сбросной расход 20÷50 м3/с, по типовому проекту 820-4-1, представляет собой открытый лоток; он состоит из подводящего и отводящего каналов, входного оголовка с мостом, быстротока и концевого участка. Сооружение запроектировано из сборно-монолитного железобетона с применением унифицированных изделий. Сброс воды осуществляется при форсировке уровня верхнего бьефа над НПУ на 0,6÷0,8 м.

В русловых гидроузлах используют пойму реки как естественный водосброс. По пойме может пропускаться как весь расход гидроузла, так и его часть (рис. 2.2). Плотина перегораживает русло и часть поймы и поддерживает уровень верхнего бьефа, равный НПУ. При подъеме уровня воды выше НПУ часть расхода вытекает на пойму между дамбой и склоном долины и уходит в нижний бьеф.

Весьма ответственным элементом бетонных водосбросов являются деформационные швы. Для примера на рис. 2.14 показаны конструкции применяемых уплотнений в швах.