ВОДОЗАБОРОЧНЫЕ СООРУЖЕНИЯ


Дата добавления: 2014-06-18 | Просмотров: 1970


<== предыдущая страница | Следующая страница ==>

2.10.1 Общие сведения

Запасы воды, создаваемые в водохранилищах, используются для различных целей: орошения, водоснабжения, рыбоводства, гидроэнергетики и в других отраслях народного хозяйства.

Сооружения, при помощи которых вода забирается из водо­хранилища, подается в водоводы (чаще каналы) и дальше транс­портируется к потребителю, называют водозаборными (водоза­борами).

Водохранилища, используемые для культурных целей (ката­ния на лодках, купания и т.д.), водозаборных сооружений не имеют.

Существует два основных способа забора воды из водохранили­ща — машинный подъем и самотечная подача. Ниже будут рас­смотрены только водозаборные сооружения для самотечной пода­чи воды в каналы.

Открытые береговые водосбросы и водозаборы целесообразно размещать на разных берегах . Если же по мест­ным условиям это выполнить невозможно, в месте их пересече­ния устраивают водопроводящее сооружение (рис. 1), разме­щая его на канале, идущем от водозабора, так как его расход обычно меньше. При двух водозаборах с подачей воды на каж­дый из берегов и поверхностном береговом водосбросе устройство водопроводящего сооружения неизбежно.

 

Рис.1 Компоновочная схема при расположении водосброса и водозабора на одном берегу: 1— плотина; 2 — магистральный канал; 3 — дюкер на канале; 4 — водо­сбросной тракт; 5 — русло водотока

 

 

Закрытые водосбросы типа шахтных можно устраивать на од­ном берегу с водозабором, так как их пересечения не происходит, поскольку горизонтальный

тоннель (труба) водосброса проходит по низким отметкам.

Расходы водозабора определяются его назначением и изме­няются в соответствии с графиком водоподачи. Расходы воды, подаваемые потребителю, включая и орошение, меняются во времени. Изменение расходов, пропускаемых через водозабор, происходит как в течение суток, так и по месяцам, а иногда и по сезонам. Регулирование расходов в водозаборном сооружении достигается маневрированием затворами. При постоянном рас­ходе оно также необходимо, так как напор изменяется из-за по­степенного понижения уровня воды в водохранилище.

Следует иметь в виду, что в большинстве случаев расходы водозабора значительно меньше расходов водосбросного соору­жения, поэтому даже в самых благоприятных условиях водоза­борное сооружение затруднительно использовать для пропуска сбросных расходов, а также расходов строительного периода, хотя в некоторых случаях это возможно.

Тип водозаборного сооружения зависит от высоты плотины и расхода, подаваемого потребителю. Исходя из этих условий раз­личают водозаборы поверхностные и глубинные, по типу напор­ных или безнапорных труб, башенные и безбашенные. Далее рас­смотрим их более подробно.

 

 

2.10.2 Типы водозаборов

Поверхностный водозабор по типу шлюза-регулятора. В пло­тинах высотой до 5 м целесообразно устраивать поверхностные водозаборы, используя для них шлюзы-регуляторы. Такие водо­заборы часто применяют в прудовом рыбном хозяйстве для вы­пуска воды из водохранилища в канал, питающий рыбоводные пруды различного назначения.

Водозабор по типу шлюза-регулятора врезают в пределах пло­тины, располагая его подошву на коренных породах. Особен­ность шлюзов-регуляторов здесь заключается в подходных и от­водящих участках, стенки которых выполняют ныряющими с заложением, соответствующим заложению откосов плотины. Водозабор можно расположить и вне плотины, на берегу.

Водозабор по типу напорных труб с затвором на выходе. Во­дозабор такого типа применяют на небольших водохранилищах (прудах) при расходах не свыше 0,3...0,5 м3/с.

Водозабор (рис. 1) представляет собой трубу, уложенную под телом плотины на материковый грунт. Чаще применяют ме­таллические, железобетонные, а также асбестоцементные трубы заводского изготовления. Затвор типа задвижки размещают на выходном конце.

 

Рис. 1 Водозабор с затвором на выходе напорной трубы: 1 — труба; 2 — диафрагмы; 3 — затвор; 4 — водобойный колодец; 5 — отво­дящий канал
Трубы водозабора укладывают на материковый грунт. При по­вышенных расходах водозабора применяют две-три нитки труб с общим входным и выходным оголовком. Гашение энергии про­исходит чаще в водобойном колодце, вплотную примыкающем к выходному оголовку.

Башенные водозаборы. Это наиболее распространенные водо­заборы в грунтовых плотинах IV и III классов. Основные части башенного водозабора (рис.4):

• подходной участок в виде напорного водовода (трубы) или открытого канала;

• башня;

• отводящий безнапорный водовод;

• гасители энергии;

• служебный мостик;

• надстройка над башней (шатер).

Башня может занимать три характерных положения (рис. 5): у подошвы верхового откоса, примерно посреди него, и у бровки гребня плотины. Наряду с этим она может быть и в любом проме­жуточном положении. Водозабор работает в напорном режиме. Для гашения энергии за выходным сечением трубы устраивают водобойный колодец или гаситель другого типа. По длине трубы устраивают несколь­ко диафрагм, препятствующих фильтрации воды по стыку грун­та с трубой.Водозабор по типу безнапорных труб с затворами на входе.Установка затворов во входной части трубы (рис. 2) улучша­ет эксплуатацию водозабора. Гидравлический режим здесь мо­жет быть задан и безнапорным, в связи с чем уровень воды в ка­нале за водозабором при заданном УМО несколько повышается, следовательно,

 

командование над орошаемой площадью увели­чивается. Расход воды регулируют затворами, которые размещают во входном оголовке водозабора. Управление затворами происхо­дит со служебного мостика, поддерживаемого стойками, кото­рые опираются на бетонный оголовок. Такие водозаборы приме­нимы при сработке уровня воды в водохранилище до 7 м. Трубы водозабора укладывают на материковый грунт. При по­вышенных расходах водозабора применяют две-три нитки труб с общим входным и выходным оголовком. Гашение энергии про­исходит чаще в водобойном колодце, вплотную примыкающем к выходному оголовку.

Башенные водозаборы. Это наиболее распространенные водо­заборы в грунтовых плотинах IV и III классов. Основные части башенного водозабора (рис. 4):

• подходной участок в виде напорного водовода (трубы) или открытого канала;

• башня;

• отводящий безнапорный водовод;

• гасители энергии;

• служебный мостик;

• надстройка над башней (шатер).

Башня может занимать три характерных положения (рис. 3): у подошвы верхового откоса, примерно посреди него, и у бровки гребня плотины. Наряду с этим она может быть и в любом проме­жуточном положении. При расположении башни у подошвы верхового откоса (рис.3, а) отсутствует подходной участок, вода может заби­раться из верхних слоев водохранилища, менее насыщенных на­носами. Для этого по лицевой стенке башни устраивают окна и перекрывают их затворами или набирают стенку из шандор. Вме­сте с тем при таком расположении башни требуется длинный служебный мостик, башня будет менее устойчива, так как она по всей высоте находится под силовым воздействием волн, льда и ветра.

При расположении башни у гребня плотины (рис. 5, в) от­сутствует служебный мостик, устойчивость башни повышается, но появляется удлиненный напорный подходной участок, забор воды может происходить только из нижних слоев водохранили­ща, наиболее насыщенных взвешенными наносами. Башня, установленная примерно на середине верхового откоса (рис. 5, б), занимает промежуточное положение между указан­ными двумя. Эта схема чаще всего и встречается в практике гид­ромелиоративного строительства.

 

Рис. 2Водозабор по типу безнапорных труб: 1— подводящий участок; 2— бетонный оголовок; 3— затвор; 4— безна­порная труба; 5 — служебный мостик
Рис. 4Башенный водозабор: 1— башня; 2— затворы в башне; 3 — безнапорная труба; 4— водобойный колодец; 5 — отводящий канал; 6 —служебный мостик; 7— шатер (над­стройка над башней)
Рис. 3Варианты расположения башни: а— у подошвы верхового откоса; б— примерно посредине откоса; в— в при­мыкании к бровке гребня плотины

 

Башня предназначена для управления затворами. В ней ста­вят два затвора: один перекрывает отверстие подходного участка и предназначен для отключения башни в случае ремонта и осмот­ра, а другой размещен на противоположной стене башни и пере­крывает отверстие отводящего водовода — он используется для регулирования расходов, подаваемых потребителю. В башенных водозаборах применяют плоские затворы, пазы для них разме­щают в бетонных приливах, устраиваемых с внутренней сторо­ны башни. Подвижная часть затвора шарнирно соединена с ме­таллической штангой, обеспечивающей через лебедку подъем и опускание затвора. Штанга по высоте имеет направляющие, заанкеренные в стенку, благодаря им исключается продольный из­гиб штанги. Сечение башни может быть круглое, квадратное и прямоугольное.

Башня на уровне гребня плотины перекрывается плитой, при плановых размерах башни больше 3...4 м применяют ребристое перекрытие. Выше плиты над башней выполняют надстройку (шатер), используемую как служебное помещение, в котором расположены механизмы управления затворами.

В плите пере­крытия предусматривают люк, а по стенке башни ставят скобы для спуска к затворам. Служебное помещение связано с гребнем плотины или берегом служебным мостиком.

Отводящий водовод чаще выполняют в виде трубы прямо­угольного сечения. При заборе из водохранилища больших рас­ходов воды применяют многоочковые трубы, причем каждое от­верстие перекрывают самостоятельным затвором, размещаемым в башне. Режим потока в отводящем водоводе принимают безна­порным при скорости 2...4 м/с. Высоту трубы по эксплуатацион­ным условиям задают не менее 1,4 м, а ширину не менее 0,8 м, даже если по расчету для пропуска потока воды требуются мень­шие размеры. За выходным сечением трубы применяют устрой­ства для гашения энергии, чаще водобойный колодец.

Безбашенные водозаборы. С увеличением высоты плотин пере­ходят к безбашенным водозаборам (рис.6), так как выполнять и эксплуатировать башенные водозаборы становится трудно.

Составными частями безбашенных водозаборов служат:

• приемный колодец;

• галерея, примыкающая к колодцу и отделенная от него диа­фрагмой;

• камера управления;

• напорные водоводы, проложенные в галерее.

Рис. 5Варианты расположения башни: а— у подошвы верхового откоса; б— примерно посредине откоса; в— в при­мыкании к бровке гребня плотины

Приемный колодец обычно выполняют прямоугольного сече­ния, верх его располагают ниже НПУ. Вода поступает в колодец через горизонтальные или вертикальные отверстия, защищен­ные грубой решеткой.

Входные участки напорных труб пропускают через диафраг­му — железобетонную водонепроницаемую стенку. Входные от­верстия труб располагают в колодце ниже решеток не менее чем на 0,5 м.

Камеры управления, в которых размешаются затворы и подъ­емные механизмы, располагают обычно вблизи диафрагмы, но допускается размещать их в любом месте по длине галереи. Вода из напорных труб выпускается в водобойный колодец, где и про­исходит гашение энергии.

При расположении камеры управления вблизи диафрагмы текущее маневрирование затворами затруднительно, так как каждый раз приходится спускаться в камеру на значительную глубину. Исходя из эксплуатационных условий, целесообразно на выходном участке труб перед водобойным колодцем дополни­тельно установить затворы для текущего маневрирования.

 

Рис. 6 Безбашенный водозабор: 1 — приемный колодец, покрытый решеткой; 2 — камера управления с разме­щенными в ней затворами; 3 — безнапорная труба; 4 — водобойный колодец; 5 — отводящий канал

Разновидностью безбашенных водозаборов будут туннельные, в которых приемная часть расположена на берегу водохранилища, а отводящей частью служит туннель. Затворы в туннельных во­дозаборах размещают в шахтах, верх которых расположен выше уровня воды в водохранилище. Туннельные водозаборы приме­няют в гидроузлах при скальном основании.

 

2.11 ВОДОСПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

2.11.1 Общие сведения

Водоспускные сооружения (водоспуски) служат для полезных попусков воды из водохранилища в русло нижнего бьефа плоти­ны, а также для полного освобождения водохранилища от воды.

Полезные попуски воды в русло нижнего бьефа необходимы в следующих случаях:

для подачи воды потребителям, которые до возведения пло­тины снабжались водой из водотока (реки);подачи воды потребителям, появившимся после возведения плотины в связи с развитием промышленности и водоснабжения населенных пунктов, расположенных ниже по течению водотока (реки);подачи воды на орошаемые поля, расположенные за пло­тиной. Графики водоподачи водоспускными сооружениями зависят от потребителей и устанавливаются при водохозяйственных и гидрологических расчетах в процессе проектирования водохра­нилища.

 

Освобождение водохранилища от воды, необходимо при очист­ке его от отложившихся наносов, ремонте плотины и сооружений с низко расположенными порогами. Водоспуски — обязательные сооружения в прудовом хозяйстве, где освобождение от воды не­которых видов водохранилищ необходимо по условиям выращи­вания рыбы.

Водохранилища на местном стоке, запасы воды которых ис­пользуются для орошения, в большинстве случаев не имеют во­доспускных сооружений. Таким образом, надо иметь в виду, что водоспуски не всегда обязательны при плотинах из местных ма­териалов.

Исходя из задач, выполняемых водоспусками, их располага­ют в пониженных местах русла водотока. Это условие должно обязательно выполняться, если водоспуски предназначены для полного освобождения водохранилищ от воды. Такие водоспуски часто называют донными, подтверждая тем самым их высотное расположение.

В некоторых случаях водоспуски располагают и на более вы­соких отметках. Но тогда перевод потока воды за выходом из во­доспуска в русло водотока происходит при помощи сопрягающе­го сооружения.

Водоспуски полезно совмещать с другими водопропускными сооружениями — водосбросными сооружениями, а в некоторых случаях и с водозаборами.

Наиболее целесообразно эксплуатационные водоспуски со­вмещать с водоспусками для пропуска строительных расходов. С этой целью после возведения плотины строительные водоспус­ки дополнительно переоборудуют в эксплуатационные.

 

 

2.11.2. Типы водоспусков

Особенности работы водоспусков. Исходя из задач, выполняе­мых водоспусками, они работают непрерывно или периодически. Попуски воды из водохранилища для полезных целей (напри­мер, водоснабжения, потребности промышленных предприятий и т.д.) осуществляются независимо от времени года. Водоспуски, предназначенные для этих целей, работают без перерыва при всех уровнях воды в водохранилище. Следовательно, в конструк­ции таких водоспусков полезно иметь две и больше самостоятельно работающие нитки трубопроводов. При необходимости ремонт­ных работ одну из ниток отключают, а остальные продолжают действовать, обеспечивая непрерывную подачу воды потребителю.

Непрерывно работающие водоспуски в периоды высоких уров­ней воды в водохранилище находятся под большим напором, для гашения которого требуются мощные гасящие устройства. Кро­ме того, приходится учитывать появление кавитации и сопутст­вующей кавитационной эрозии.

 

 

Регулирование расходов осуществляют затворами, которые устраивают в начале водоводов, в средней части и на выходе, предусматривая для них камеры управления.

Открытые водоспуски. В плотинах небольшой высоты (на­пример, для рыбных прудовых хозяйств) устраивают открытые водоспуски, по конструкции представляющие собой шлюзы-ре­гуляторы.

Открытые водоспуски устраиваются как в теле плотины, так и в берегах при плотинах высотой до 6 м и небольших паводковых расходах. Днище водоспуска — флютбет — устраивается ниже нормального подпорного уровня воды на 2...4 м, необходимый подпорный уровень воды поддерживается затворами.

Благодаря такому расположению флютбета и наличию затворов водоспуски одновременно служат для сброса паводковых расходов и для вы­пуска воды из водохранилища полностью или до любого требуе­мого уровня.

Открытые водоспуски бывают деревянные, каменные, бетон­ные и железобетонные. Из дерева водоспуски устраиваются лишь в отдельных случаях, чаще на рыбоводных прудах, так как дере­во, находясь под переменным действием воды, быстро загнивает, что приводит к частым ремонтам деревянных водоспусков или полной их замене.

Составными частями открытого водоспуска являются береговые устои, промежуточные опоры-быки и днище-флютбет (рис. 1).

Со стороны верхнего бьефа быки могут иметь переднюю грань прямоугольную, полуциркульную, заостренную и криволинейно заостренную . Пролеты между опорами перекрывают­ся деревянными или металлическими затворами. На водоспуске обычно устраивается служебный мостик для подъема и опуска­ния затворов и проходит проезжая дорога.

Для уменьшения пролетов между быками и береговыми устоя­ми устанавливаются промежуточные деревянные или металличе­ские стойки. Стойки могут быть постоянными и съемными. Съем­ные стойки устраиваются в том случае, если предусматривается пропуск через пролеты льда. Ширина одного пролета, если исхо­дить из условия пропуска льда, должна быть не меньше 8 м.

Длину флютбета, а также необходимость предпонурной по­душки и забивки шпунтов устанавливают на основании фильт­рационного расчета.

Толщина предпонурной глинобетонной подушки составляет 0.5...1 м, толщина глинобетонного понура — не менее 0,5 м. У стыка с водобоем толщину понура увеличивают. Сверху пону­ра устраивается каменная мостовая или укладываются бетон­ные плиты. Толщина водобоя определяется фильтрационным расчетом (предварительно принимается 0,4...1 м). Нагрузка от земли по длине трубы неодинакова и, чтобы ослабить напряжение от изгиба, ее устраивают из нескольких звеньев. Звенья труб с башней и между собой сопрягаются швами, кото­рые обеспечивают раздельную их работу. Швы следует конструи­ровать так, чтобы при осадках не нарушалась их водонепрони­цаемость. На рис. 2 показаны отдельные виды конструкции стыков труб.

 

 

Рис.1 Открытый водоспуск: / — береговой устой; 2 — контрфорс; 3 — бык; 4 — водобой; 5 — рисберма; 6 — мост; 7 — стойки и затворы; 8 — понур; 9 — предпонурная подушка
Рис. 2 Конструкции стыков труб: а, б, в — стыки железобетонных труб; г — стык стальных труб; 1 — трубка для прогрева битума; 2 — входной и выходной патрубки; 3 — трубка для за­ливки битума в шпонку; 4 — стенка трубы; 5 — подготовка из бетона; 6 — наружная оклеенная гидроизоляция; 7 — цементная чеканка; 8 — битум; 9 — просмоленный войлок; 10 — мятая глина; 11 — железобетонный хо­мут; 12 — фильтр; 13 — арматура; 14 — битумный шов; 15 — стальная тру­ба; 16 — стальная диафрагма; 17 — сварной шов

 

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.097 сек.)