12. Размеры водосливного фронта бетонной плотины

Максимальный расчетный расход воды в реке пропускается через турбины гидроэлектростанции, частично через водосбросные отверстия в здании ГЭС, но основная его часть сбрасывается в нижний бьеф через водосливные отверстия бетонной плотины. Поэтому при проектировании плотин очень важно установить размеры водосливного фронта.

Водосливной фронт плотины (рис. 14) включает: водосбросные пролеты шириной ; быки, необходимые для размещения затворов, механизмов для их обслуживания и устройства транспортных переходов; температурно-осадочные швы, разделяющие плотину на отдельные секции; устои, примыкающие к берегам или другим сооружениям гидроузла. Водосбросные участки плотин (гребень и ее сливная часть) обычно выполняются в виде водослива практического профиля.

Рис. 14. Схема водосливного фронта плотины на нескальном основании: а) фасад; б) план

1 ‒ Затвор; 2 ‒ паз рабочего затвора; 3 ‒ паз ремонтного затвора

При известной величине напора на гребне водослива его удельный расход определяется по зависимости

, м²/с (28)

где ‒ коэффициент подтопления (при истечении в атмосферу );

‒ коэффициент расхода, зависящий от формы водослива (для безвакуумного профиля );

, м ‒ напор на гребне водослива.

Зная общий расход воды , пропускаемый через отверстия плотины, и величину удельного расхода на гребне , можно определить сжатую ширину потока и полную ширину водосливного фронта в

свету между устоями плотины.

Общая сжатая ширина потока считается равной

, м

а общая ширина водосливного фронта в свету определяется по зависимости

, м (29)

где ‒ коэффициент, учитывающий сжатие потока между бычками и зависящий от их формы на входе потока в водосливное отверстие. Для бычков с криволинейной формой ;

‒ число отверстий в свету, принимаемое в зависимости от величины сжатой ширины потока и ширины пролета

.

Ширину пролета рекомендуется принимать в зависимости от величины пропускаемого расхода :

= 4; 6; 8; 10 м при до 5000 м³/с;

= 12; 14; 16; 20 м при от 5000 до 10000 м³/с;

= 22; 24; 26; 28; 30 м при более 10000 м³/с.

Полученное значение “n” следует округлять до целого числа. Тогда полная ширина водосливного фронта между устоями плотины определяется равной

, м (30)

где ‒ число бычков, соответственно, разрезных и неразрезных, а – их ширина;

Ширина неразрезных бычков равна

, м (должна быть не менее 2–3 м)

а разрезных

, м (не менее 4–6 м).

Неразрезные быки представляют собой монолитные бетонные (железобетонные) конструкции, не имеющие температурно-осадочных швов (ТОШ), а разрезные – имеющие ТОШ, при помощи которых плотины на нескальных основаниях разделяются на отдельные секции длиной от 20 до 45 м.

Неразрезные бычки устраивают с целью уменьшения ширины пролетов затворов, перекрывающих водопропускные отверстия плотин (обычно при >10 м). При <10 м их можно не предусматривать. Тогда ширину секции плотины следует принимать равной

, м ‒ при наличии неразрезных бычков;

, м ‒ при отсутствии неразрезных бычков.

Здесь ‒ число пролетов в секции, а ‒ число неразрезных бычков в секции.

Водосливные пролеты плотины перекрываются затворами различной конструкции (плоские, сегментные, вальцовые, секторные, мостовые и др.). Наиболее компактными и удобными в эксплуатации считаются плоские затворы, располагаемые в пазах между бычками. Их высота с учетом ветровой волны должна быть на (1–2) м выше напора воды на гребне водослива , а возвышение бычков над НПУ верхнего бьефа должно быть достаточным для подъема затворов на заданную высоту при пропуске расчетного расхода. Высоту бычков рекомендуется принять в пределах (1,5–2,0) .

Схема водосливного фронта плотины (фасад и план) вычерчивается в произвольном масштабе (см. рис. 14).