Основные типы водопропускных сооружений. Расчетные расход и уровни.

В составе напорного гидроузла обычно имеются следую­щие водопропускные сооружения:

- водосбросы - для про­пуска максимальных расходов паводка;

- водовыпуски - для осу­ществления пропусков воды в межень;

- водоспуски - служащие для полного и частичного опорожнения водохранилища в целях осмот­ра, ремонта сооружений и по санитарным требованиям.

Кроме того, в составе гидроузла могут быть водопропускные сооружения, предназначенные для подачи воды водопользователям и водопотребителям - для подвода воды к турбинам ГЭС, подачи воды в оросительную систему или систему водоснабжения.

Если это требуется по условиям эксплуатации, то водосбросные Сооружения    должны обеспечивать   пропуск    из верхнего бьефа в нижний льда, шуги, сора и плавающих тел, а водоспускные - промыв наносов, отложившихся в верхнем бьефе перед сооруже­нием. Через гидроузел также пропускают воду («строительный расход») в различные стадии его строительства, для чего пре­дусматривается устройство временных (строительных) водосбросов, или по возможности использование в качестве строительных дру­гих водопропускных сооружений.

По расположению в гидроузле (рис. 2.13) водосбросы деляг на плотинные, расположенные в теле плотины, и береговые.

Плотинные водосбросы могут быть поверхностными, глубин­ными и донными. В поверхностный водосброс вода из верхнего бьефа поступает через водосливное отверстие, в глубинный – через отверстие, погруженное  под уровень   воды, в   донный - через отверстие у дна.

 
Рис. 2.13 Отверстия водопропускных соору­жений гидроузла: 1 - поверхностный водосброс без затворов (водо­слив с гребнем на уровне НПУ); 2 - поверхност­ное отверстие (водослив с затвором); 3 - поверх­ностное глубокое отверстие; 4 - глубинное отвер­стие; 5 - донное отверстие (водосброс, водоспуск); 6 - туннель; 7 - отверстие в голове берегового водосброса (открытый канал с большим уклоном)

Пропуск через гидроузел максимальных расходов па­водка производится при пол­ном открытии всех водо­сбросных и водовыпускных сооружений, отверстий водо­заборных сооружений ороси­тельных систем, через все турбины ГЭС и по возмож­ности через судоходные шлюзы и водоспускные от­верстия.

Расчетный максимальный расход воды (Q_мах паводка определяют методом гидрологии, исходя из естественного незарегулированного состояния реки с учетом трансформации расхода во­дохранилищем, проектируемым для данного объекта, и действую­щими вышележащими водохранилищами.

Выбор расчетной ежегодной вероятности превышения макси­мальных расходов воды р (%) производят с учетом класса капи­тальности сооружения.

 
При расчете сооружений I класса капитальности к величине максимального расхода воды прибавляют гарантийную поправку, учитывающую гидрологическую изученность реки, характер измен­чивости максимального стока и число лет наблюдений за стоком.

При проектировании временных сооружений принимают р = 10%, для сооружений, отнесенных к IV классу,- 1%, при этом вероятность превышения расчетного максимального строительного расхо­да (определяют на основе режима водотока, который будет иметь место в данный момент строительства.

Если в период паводка водовыпуски пропускают расход , прочие сооружения гидроузла - расход , турбины и водосбросы совмещенной ГЭС - , то расчетный расход водосбросов плотины должен быть равен:

             (2.27)

 
Расчетное количество работающих агрегатов ГЭС устанавлива­ют с учетом намеченных этапов (очередей) освоения установлен­ной мощности и режима эксплуатации.

Донные водовыпуски, расположенные глубоко, используются для пропуска расхода паводка лишь в тех случаях, когда предусмот­рена надежная возможность открытия глубинных затворов, нахо­дящихся под воздействием максимального напора воды.

Расчет водопропускных сооружений гидроузла на пропуск па­водка ведут по наивысшему уровню верхнего бьефа, который мо­жет быть принят для чрезвычайных условий эксплуатации гидро­узла, т. е. форсированный подпорный уровень (ФПУ). Если форсировка уровня не предусматривается, то при расчете принима­ют нормальный подпорный уровень (НПУ), т. е. наивысший проектный подпорный уровень в нормальных условиях эксплуатации.

При расчете водовыпусков исходят из уровня верхнего бьефа, сработанного до заданной минимальной отметки.

Уровень воды в нижнем бьефе принимают в соответствии с пропускаемым расходом воды (по кривой связи между расходами и уровнями воды для данного створа водотока). При этом необхо­димо учитывать влияние на пропускную способность возможного подтопления водопропускных сооружений со стороны нижнего бьефа.