Грунтовые водосливные плотины

Перелив воды через тело грунтовой плотины ведет к неминуемому быстрому ее размыву. Однако если водосливную поверхность покрыть неразмываемой одеждой, способной деформироваться при осадках без нарушения целостности покрытия из-за сноса элементов покрытия и размывов, то такой водослив будет работать благополучно. При этом дренаж под покрытием должен предохранять откос от выноса грунта.

Большие исследования в этом направлении были, проведены П. И. Гордиенко, который разработал следующие принципы проектирования водослива земляной плотины: 1) откосы земляной плотины должны быть устойчивы при переливе воды через нее (1:7-1:10); 2) верховой откос, являющийся как бы понуром для водослива, укрепляется аналогично понурам; 3) гребень плотины покрывается бетонной плитой - порогом, а низовой откос - защитной гибкой одеждой из сквозных железобетонных плит на надежном обратном фильтре; 4) сопряжение сливающегося через плотину потока с нижним бьефом лучше делать по типу поверхностного режима; 5) кривая депрессии в плотине, когда нет перелива воды, должна быть заглублена во избежание промерзания откоса путем устройства внутреннего дренажа (рис. 17.26).

Плиты клиновидного профиля укладываются в шахматном порядке снизу вверх на спланированный откос, с напуском верхнего ряда на нижний (рис. 17.26, б). Ю. П. Правдивец, продолживший работу П. И. Гордиенко, рекомендует плиты выполнять для упрощения процесса их изготовления и укладки без напуска (рис. 17.26, в), а дренажные отверстия выполнять круглыми диаметром не более размера фракции верхнего слоя фильтра при общей площади дренажных отверстий не менее 5% от площади плиты. Для откосов из камня плиты крепления имеют такую же форму и размеры, но откос может быть круче (до 1:3, 1:4).

При испытании крепления плитами грунтового откоса, проведенном в натурных условиях, удельный расход достиг 60 м/с на 1 м длины при скорости течения 23 м/с.

Недопустимы в концевой части откоса, покрытого плитами, обратные течения, которые могут образовываться при сбойном течении на конце откоса (широкий водослив при неравномерном открытии затворов на гребне водослива). Избежать обратного течения при любой ширине водослива можно устройством в конце носка с отметкой, обеспечивающей образование поверхностного режима

 Рис. 17.25. Трубчатые водовыпуски и водозаборные устройства:
а - безбашенный трубчатый водовыпуск (труба для пропуска строительного расхода используется как галерея для трубы водовыпуска); б - трубчатый водоспуск и башня водозаборной системы водоснабжения, объединенные в одну конструкцию

 Рис. 17.26 Водосливная грунтовая плотина:
а - продольное сечение; б - плиты клиновидные с консолью без связи; в - то же, без консоли с гибкими связями; г - плоские плиты прямоугольного сечения

с затопленным прыжком или донного режима за носком, поэтому грунтовый водослив без носка требует режима пропуска воды, исключающего сбойность течения (водослив без затворов или одновременное открытие всех отверстий).

Характерной особенностью водосливной грунтовой плотины, изображенной на рис. 17.26, является сопряжение бьефов поверхностным режимом независимо от уровня воды в нижнем бьефе; начальное сечение гидравлического прыжка с повышением уровня воды в нижнем бьефе перемещается по откосу в сторону верхнего бьефа.

 Рис. 17.27 Зависимость толщины сборного крепления от удельных расходов и уклонов откосов

При возведении грунтовой водосливной плотины особое внимание должно быть уделено достижению высокой плотности грунта тела плотины, качеству обратных фильтров под плитами. Водосливной порог должен проектироваться с учетом возможных осадок гребня плотины.

Пропуск воды через грунтовые откосы, покрытые габионами (металлические сетки, заполненные камнем) или же покрытые крупным камнем, нашел применение при затопляемых перемычках и используется для грунтовых водосливных плотин с небольшими удельными расходами.

Успешно работают небольшие водосливные плотины с покрытием из плоских (дорожных) плит (см. 17.26, г). Дренажные отверстия в покрытии из таких плит образуются за счет прокладок между плитами. Материал верхнего слоя обратного фильтра должен быть крупнее высоты щелей между плитами.

Устойчивость в потоке плит клиновидной формы выше плит прямоугольного поперечного сечения за счет действия центробежных сил, возникающих при изгибе потока в придонной области. Определить толщину плиты клиновидной формы в зависимости от уклона откоса и удельного расхода, устойчивую в потоке на откосе, можно по графику на рис. 17.27. При известной толщине плиты  ее длина равна , ширина . При этом толщину плиты по концам рекомендуется принимать примерно , .