Водосбросные каналы и другие поверхностные водосбросы. Быстроток

Из числа поверхностных береговых водосбросов наибольшее распространение получили водосбросные каналы, состоящие из подводящего канала, головной части в виде водослива, собственно быстротока и того или иного типа концевого участка. Иногда между головной частью и быстротоком имеется промежуточный канал (рис. 17.3).

Головная часть в виде водослива (с широким порогом или практического профиля) может быть с затворами (рис. 17.4) или без затворов. При отсутствии затворов применяют водосливы с развитым по длине криволинейным гребнем (рис. 17.5, а), обеспечивающим заданную пропускную способность при минимальном форсировании уровня воды в верхнем бьефе. Водосливы с гребнем криволинейным в плане или полигональным могут применяться из условия наиболее экономичного (по объему выемки грунта) вписывания сооружения в береговой рельеф. При крутых склонах берега находит применение головная часть в виде траншеи (см. рис. 17.2, а), располагающаяся вдоль склона, что позволяет выполнить водосливной фронт нужной длины без увеличения врезки сооружения в склон.

Рис 17.3 Быстроток:
1 - подводящий канал; 2 - головная часть в виде прямого водослива; 3 - промежуточный канал; 4 - сбросная часть (быстроток); 5 - концевая часть; 6 - русло реки; 7 - грунтовая плотина

Сифонные водосбросы в головной части применяются для обеспечения автоматического включения водосброса в работу.

Промежуточный канал иногда вводится в состав водосброса для сопряжения головной и сбросной частей. Чтобы избежать образования волн, которые обычно имеют место при взаимодействии бурного потока и твердых границ при сужении и повороте русла, каналу придают уклон меньше критического.

Быстроток (сбросная часть) может быть в плане прямолинейным или криволинейным, постоянной (рис. 17.5, а) ширины или переменной (сужающимся (а) или расширяющимся (б)], в поперечном сечении прямоугольный или трапецеидальный (рис. 17.6). Уклон может изменяться по длине в соответствии с уклоном местности и с учетом устойчивости склона, на котором расположен быстроток. 

Рис. 17.4 Быстроток с водосливом в головной части:
1 - водосливные отверстия в пяте арочной плотины; 2 - сбросная часть в виде двух параллельных каналов; 3 - трамплин; 4 - пята; 5 - арочная плотина

Обычно уклон равен 3-8%, но может быть большим; на скальных грунтах имеются быстротоки с уклоном 1:1.

Быстроток прямоугольного поперечного сечения имеет по бортам обычные подпорные стенки (рис. 17.6, б), трапецеидального поперечного сечения имеет откосы, укрепленные одеждой (рис. 17.6, а), или подпорные стенки (рис. 17.6, в, г), в том числе лежачие (с наклоном больше угла естественного откоса грунта). Поперечные сечения быстротока на повороте принимаются в соответствии с поведением бурного потока на повороте под действием центробежных сил в виде виража (рис. 17.6, д).

При неравномерном открытии затворов в голове быстротока возникает на быстротоке сбойное течение. Широкие криволинейные в плане быстротоки в этом случае иногда на некоторой длине делят продольными стенками.

Облицовка быстротока выполняется толщиной от 0,15 до 1,0 м из бетона или железобетона. Под облицовкой предусматривается дренаж. На скальном грунте облицовка может иметь анкерное скрепление.

Рис. 17.5 Быстротоки:
а – сужающийся; б – расширяющийся

 Рис. 17.6 Поперечные сечения быстротока:
а, в - в нескальном грунте; б, г, д - в скальном грунте; 1 - дренаж; 2 - анкеры

Концевой участок быстротока на нескальных грунтах обычно выполняется в виде водобойного колодца, на скальных грунтах при достаточно большой скорости воды в конце быстротока применяется трамплин одного из возможных видов, чаще всего отбрасывающий воду сосредоточенной струей (см. рис. 17.4). Рассеивающий трамплин (см. рис. 2.25) чаще применяется при нескальных грунтах, например за быстротоками, оканчивающимися консолью (см. рис. 17.1, в).

Подводящий канал, если он требуется, обычно имеет сечение, обеспечивающее неразмывающие скорости без крепления русла.