|
|||||||||||
ВОДОЗАБОРОЧНЫЕ СООРУЖЕНИЯДата добавления: 2014-06-18 | Просмотров: 1718
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.
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.
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.
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.
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.
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.
|
При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.043 сек.) |