6 Гидроузлы на малых реках: назначение, основные элементы и сооружения

Гидроузлом называют группу гидротехнических сооруже­ний, объединенных условиями совместной работы и местополо­жением. Под компоновкой понимают схему размещения со­оружений в гидроузле, их взаимосвязь.

В состав гидроузла входят основные и вспомогательные со­оружения; их типы определяются назначением гидроузла.

Разновидности гидротехнических сооружений: Гидротехнические сооружения располагают в зависимости от рельефа местности и качества грунтов вблизи источников водоснабжения. Гидроузел, комплекс ГТС построены на одном участке реки и связаны между собой назначением и работой. Гидроузел создается на малых реках для поднятия уровня воды до нужной отметки, обеспечивая самотечную подачу воды для полного спуска воды с водохранилища и для сброса излишков паводковых вод из верхнего бьефа в нижний. Все сооружения гидроузла связаны между собой, поэтому проектирование начинают с компоновки, которая заключается в выборе створа земляной платины, мест расположения водозаборных и водосбросных сооружений и увязке основных отметок. Створ платины выбирают в узком месте поймы реки с таким расчетом, чтобы обеспечить удобный сбор излишек воды. Тип и место водосбросного сооружения выбирают методом сравнения при сопоставлении различных вариантов и от величины сбрасываемой воды. Водозаборные сооружения располагают в местах сопряжения плотин с берегами на крупных реках России. ГТУ — являются комплексными, т. е. предназначенными для полной энергии, обеспечения судоходства, осуществления орошения, водоснабжения городов и поселков и пропуска рыбы к местам нереста. Следовательно, гидроузел обязательно входит в рыбопропускное сооружение. 

Всего выделяют 10 групп гидротехнических сооружений: 1. Сооружения для водоснабжения: водозаборные сооружения; шлюзы регуляторы; водоподающие каналы лотки; трубопроводы; регулирующие сооружения; водовыпуски; сопрягающие переходные сооружения; аэраторы; отстойники; фильтры. 2. Плотины, дамбы; различают плотины: земляные; насыпные; низконапорные. 3. Водосбросные сооружения в теле платины или в обход ее. 4. Водоспуски, сбросная система. 5. Комплекс ГТС с механической подачей воды. 6 .Специальные сооружения. 7. Причалы. 8. Рыбозащитные сооружения. 9. Рыбозаградительные сооружения. 10. Рыбопропускные сооружения. Также следует различать ГТС временные и постоянные. При проектировании станции следует предварительно изучить местность, так как особенности рельефа, уровня воды в водоеме, климатических условий играют важную роль в работе сооружения.

7 Зимний режим рек

Образование на реках в зимнее время ледяного покрова изменяет режим течения. Особенности зимнего режима, характер процессов образований, которые имеют место, следует учитывать при проектировании различных видов сооружений и прежде всего водозаборных сооружений. Зимний режим, условия его протекания зависят от географического положения и климата. Ледяной покров в начале возникает на мелководье, у берегов, в заливах. Здесь вода охлаждается наиболее интенсивно и образуются забереги – полосы льда вдоль берегов. Ширина заберегов постепенно растет, на некоторых участках они смыкаются, образуя отдельные ледяные поля по всей ширине реки. Наконец, остаются только небольшие участки без ледяного покрова, их называют полыньи. В зависимости от различных условий полыньи могут сохраняться на протяжении всей зимы. С быстрым течением на открытых участках и интенсивным перемешиванием может привести к образованию кристаллов внутриводного льда. Наиболее характерны в этом отношении перекаты. Ниже по течению отдельные кристаллы льда слипаются, образуя шугу – комья губчатого льда. Если не отделенные поверхностные струи отклоняются ко дну, то отдельные камни с относительно высокой теплопроводностью могут служить очагами кристаллизации донного льда. При определенных условиях его образования могут достигать свободной поверхности. А шуга обычно плавает по поверхности. Ниже места ее образования она может останавливаться на участках с медленным течением, у поворотов реки, слипаться с ледяным покровом, постепенно накапливаясь и уплотняясь. Скопление остановившейся шуги называют шугозажором. Плотность шуги в зажоре примерно в 2 раза ниже плотности воды – 0,45-0,55 т/м³. При росте перепада уровней воды происходит периодическое перемещение зажора вниз по течению. Наличие шугозажоров сказывается на проектировании мостов, переходов и т.п.

Образование сплошного или с полыньями ледяного покрова называют ледоставом. Неодновременность остановки на разных участках может привести к ломке, нагромождению льдин, образованию торосов. Это торошение резко увеличивает неровность как верхней так и нижней поверхности льда, со временем она сглаживается. Ледостав увеличивает смоченный периметр воды, движение воды становится напорным.

Период вскрытия начинается с весенним потеплением. Увеличение расхода реки и уровня воды под ним. Ледяной покров между берегами и всплывшим льдом образует закраины. В местах с быстрым течением и выходом теплых вод возможно появление чистой воды – промоины. По мере отрыва от берегов и под действием увеличения скорости течения, периодически происходят подвижки сплошного ледяного покрова или отдельных больших полей. Нарастание горизонта и крошения ледяных полей вызывают ледоход – движение льдин по всей реке или на значительных ее участках.