Гидротехнические сооружения (Часть 2)
Виды средненапорных гидроузлов
Средненапорные гидроузлы бывают двух типов: первый на равнинных многоводных реках с широкими поймами, в которых основаниями сооружений, как правило, являются нескальные грунты, и второй тип - на реках горных и предгорных со сравнительно крутыми склонами долин, неширокими поймами или даже с отсутствием пойм, основаниями полускальными и скальными.
Компоновка сооружений в гидроузлах высоких напоров
Высоконапорные гидроузлы бывают двух типов:
1) на горных реках, несудоходных, в сравнительно узких ущельях, при почти отсутствии пойм, в условиях скальных оснований и берегов, при максимальных расходах воды не слишком больших (обычно до нескольких тысяч кубических метров в секунду);
Компоновка сооружений гидроузла в узких створах
Может иметь два основных решения:
1) строится бетонная, гравитационная, а чаще при подходящих условиях арочная плотина, и все водосбросы размещаются по возможности в ней или частично на берегу (открытые или туннельные); здание гидроэлектростанции располагается в теле плотины или непосредственно за плотиной, или же под землей;
Компоновка сооружений в широких створах на многоводных реках
Большие паводочные расходы воды в широких створах требуют устройства в русле бетонной водосбросной плотины. Здание ГЭС размещается в зависимости от напора гидроузла или по напорному фронту, воспринимая напор, но чаще располагается непосредственно за бетонной плотиной. Остальной участок фронта застраивается грунтовыми плотинами, если этот участок достаточно велик по длине, либо глухой бетонной плотиной, если расход бетона на нее меньше расхода на сопрягающий устой между грунтовой и бетонной плотинами. Судоходные сооружения шлюзы, судоподъемники) удобнее располагать в скальных берегах (см. ч. I, рис. 10.3, а и 25.8).
Выбор типа плотины в узлах высокого напора
Стоимость плотин в составе высоконапорного гидроузла составляет по данным мирового опыта 40-70% от стоимости строительства всех сооружений узла, поэтому выбору типа плотины следует уделять особое внимание.
Для чего предназначены водопроводящие сооружения?
Водопроводящие сооружения, или водоводы, предназначенные для подачи воды из одного пункта в другой, представляют собой открытые или закрытые искусственные русла, безнапорные, если поток воды движется в них со свободной поверхностью, и напорные; если не существует свободной поверхности потока.
Классификация каналов
По назначению каналы могут быть энергетическими, водопррводными, ирригационными, судоходными, лесосплавными, обводнительными, осушительными, рыбоводными и комплексного назначения (например, для судоходства и водоснабжения).
Формы и размеры живого сечения каналов и лотков
ивое сечение каналов имеет следующие формы (рис. 26.2): трапецеидальную, полигональную, прямоугольную, параболическую, полукруглую и другие более сложные.
Гидравлические расчеты канала и выбор допустимых скоростей течения
Гидравлические расчеты канала производят в предположении равномерного движения в нем потока. Кроме того, выполняются поверочные расчеты на неравномерные режимы движения потока в канале, возникающие при подпорах и спадах поверхности воды вследствие изменения по длине уклона, шероховатости, площади и формы поперечного сечения, а также в случае возникновения волн наполнения и излива в энергетических каналах при сбросе или набросе нагрузки.
Предельные скорости по заилению
Поток воды в канале часто несет во взвешенном состоянии некоторое количество твердых, частиц. Они поступают в канал либо вместе с водой, забираемой из источника, либо лоток обогащается взвешенными наносами в местах, где происходит размыв грунтового ложа канала. Процесс оседания твердых частиц в текущей воде, а также процесс насыщения потока продуктами размыва грунтового ложа зависит от многих факторов, характеризующих свойства грунта и потока.
Предельные скорости по размыву
Наибольшая величина скорости потока, при которой грунтовое ложе канала еще не размывается, т. е. от массы грунта еще не отрываются и не уносятся в виде взвешенных или влекомых наносов отдельные частицы, называется неразмывающей скоростью.Размыв является сложным процессом, зависящим от многих трудно учитываемых факторов, таких, как диаметр частиц грунта, его плотность, - связность, турбулентность и глубина потока, наличие взвешенных наносов, шероховатость ложа канала и др.
Предельные скорости по зарастанию каналов
При скорости течения воды в канале менее 0,3-0,5 м/с он быстро зарастает водолюбивой растительностью, особенно в неглубоких каналах. Так, в первые годы эксплуатации канала Северный Донец -Донбасс,
Особые требования, связанные с зимним режимом эксплуатации каналов
Поверхностный и донный лед нежелательны в каналах, работающих зимой.
Однако часто образование льда в канале является неизбежным. Это приводит к снижению его пропускной способности вследствие уменьшения живого сечения из-за ледяной корки и увеличению сопротивления движения воды в результате трения воды о лед.
Дополнительные ограничения к гидравлическому режиму канала
Назначение канала иногда предъявляет к его гидравлическому режиму специфические требования. Так, в энергетических каналах приходится устанавливать скорость течения и уклон исходя из экономических соображений: чем больше скорость течения, тем меньше объемы работ и стоимость канала; но с увеличением скорости и уклона канала теряется часть напора, используемого на установке.
Наиболее экономичное решение получается в варианте, для которого будут минимальными сумма ежегодных затрат на содержание канала - (ремонт плюс амортизация) и стоимость ежегодно теряемой на гидроэлектростанции энергии в результате увеличения уклона канала. Часто оказывается выгодным устраивать облицовки канала, допускающие повышение скорости течения до 1,5-2 м/с. В судоходных каналах по условиям экономичной тяги судов скорости течения принимаются не более 0,8 м/с.
Учет русловых процессов в крупных каналах
При расчете гидравлических режимов канала следует учитывать возможность переформирования русла потоком в процессе эксплуатации. Для крупных современных каналов характерно во многих случаях отсутствие облицовки на откосах и дне, большая - протяженность трассы (сотни километров), большие расходы воды (до сотен м3/с), разнообразие геологических и топографических условий по длине трассы, использование для прокладки трассы канала русл естественных водотоков, озер и др. Поэтому такие каналы, как Каракумский, Иртыш - Караганда и др., по существу являются крупными искусственными реками, в которых могут интенсивно протекать процессы руслообразования.
Виды и характер потерь воды из каналов
В открытых каналах вода теряется на испарение с поверхности воды и на фильтрацию через дно и стенки русла. Потери на испарение, зависящие от климатических условий и площади открытой поверхности воды в канале, относительно малы. Они измеряются слоем воды высотой 0,3-0,8 м, в год.
Потери воды в необлицованных каналах
В течение первой стадии происходит промачивание грунта под каналом. Фильтрационный поток, сплошь заполняя потери поры грунта, образует тело насыщения - область, заключенную между поверхностью канала и фронтом движения зоны промачивания (рис. 26,3, а). Эта стадия фильтрации длится до тех пор, пока фронт движения зоны промачивания 1 не сомкнется с существующим уровнем грунтовых вод 2 или поверхностью водоупора, и обычно скоротечна (сутки или недели после заполнения канала).
Потери воды в облицованных каналах
В облицованных каналах, когда проницаемость грунта во много раз больше проницаемости облицовки, первая стадия состоит из двух фаз:
а) фазы насыщения грунта, продолжающейся до тех пор, пока вода профильтруется через облицовку или швы и трещины в ней и несплошным потоком в виде отдельных струй и капель (рис. 26.3, в), пройдя через грунт под каналом, достигает уровня подземных вод;
Борьба с фильтрацией воды из каналов ведется путем образования водонепроницаемого слоя по периметру сечения канала
Этот слой может устраиваться двояким образом:
1) повышением водонепроницаемости грунта русла канала;
2) покрытием дна и откосов канала облицовкой из инородного материала.
Так же рекомендуем посмотреть:
-
Виды торговой мебели
Оборудование для торговли необходимо для того, чтобы осуществлять хранение и демонстрацию различного товара. -
Особенности алюминиевых и медных листов
Современная промышленность нуждается в качественных материалах, которые не будут окисляться и подойдут для штамповки любого типа. -
Использование облицовочной керамической плитки
Сегодня, пожалуй, использованием облицовочной керамической плитки уже и не удивишь совсем никого: встретить ее можно если и не в каждом доме, то в трети точно. -
Как сделать подвесной потолок в офисе
Когда на рынке появился гипсокартон, заниматься ремонтом стало проще. Раньше для отделки можно было использовать кафельную плитку, обои. -
Аренда экскаватора: особенности выбора техники и ее эксплуатации
В строительстве, при проведении дорожных работ, в процессе демонтажа зданий активно используется землеройная техника.