2.4. Сооружения речного гидроузла и его компоновка

Группа сооружений, объединенных общим местом расположения на водном пути, решением водохозяйственных целей и условиями совместной работы, называют узлом гидротехнических сооружений или гидроузлом.

По назначению гидроузлы можно разделить на комплексные, предназначенные для решения нескольких водохозяйственных задач, например, транспортно-энергетические гидроузлы, и специальные, предназначенные для решения конкретной водохозяйственной цели – гидроэнергетические, воднотранспортные, водозаборные, ирригационные и т. п.

В состав гидроузла комплексного назначения могут входить следующие сооружения:

– бетонная (глухая или водосливная) плотина, представляющая собой подпорную стенку, предназначенную для создания подпора воды и поддержания уровня верхнего бьефа на определенной отметке, а также для пропуска паводковых вод из верхнего бьефа в нижний;

– земляные плотины и дамбы – напорное или безнапорное сооружения, служащие для сопряжений бетонных сооружений гидроузла между собой и с берегами русла или поймы реки;

– судопропускные сооружения (шлюзы или судоподъемники), предназначенные для преодоления судами сосредоточенных падений уровней воды при переходе из одного бьефа в другой;

– гидроэлектростанция (ГЭС), использующая энергию речного потока для выработки электроэнергии;

– другие гидротехнические сооружения целевого водохозяйственного назначения: для пропуска через гидроузлы ценных пород рыб, древесины в пучках или плотах, для забора воды на различные хозяйственные нужды, для подъема, сброса и полезных попусков воды из водохранилищ.

Основными вариантами компоновки сооружений в речных гидроузлах – являются русловая и пойменная.

При русловой компоновке основные сооружения гидроузла размещаются преимущественно в русле реки. При недостаточной ширине русла отдельные сооружения (чаще всего судопропускные) могут располагаться и вдоль берега. По этому принципу построены гидроузлы на реках с крутыми берегами и сравнительно узким руслом, образованном в скальных породах: Волхов (рис. 2.31), Ангара, Енисей и др.

Пойменная компоновка предусматривает расположение основных сооружений не только в русле, но и в пойме реки. Этот вариант компоновки характерен для сооружений, возводимых на равнинных реках с широкой долиной, где меженное русло может свободно перемещаться между берегами долины (Волга, Кама, Днепр и др.).

Рис. 2.31. Схематический план Волховского гидроузла:

1 – судоходный шлюз; 2 – подходные каналы; 3 – гидроэлектростанция; 4 – бетонная водосливная плотина; 5 – ледозащитная стенка

Примером пойменной компоновки может служить план расположения сооружений Самарского гидроузла, представленный на рис. 2.32.

Рис. 2.32. Схематический план Самарского гидроузла:

1 – судоходный шлюз; 2 – бетонная водосливная плотина; 3 – гидроэлектростанция; 4 – земляная плотина; 5 – аванпорт; 6 – дамбы аванпорта; 7 – межшлюзовой бьеф; 8 – нижний подходной канал

Русловая и пойменная компоновки гидроузлов отличаются между собой не только местом расположения основных сооружений, но и эксплуатационными, экономическими, экологическими и другими особенностями. Основными достоинствами русловой компоновки являются:

– компактное расположение и удобное обслуживание сооружений;

– небольшая длина напорного фронта, меньшая зона затопления земель, а, следовательно, и стоимость сооружений гидроузла.

К недостаткам можно отнести стесненные условия для производства работ, пропуска судов, льда и паводков. Поэтому строительство сооружений гидроузла приходится выполнять в два этапа. На первом этапе возводится судопропускное сооружение, располагаемое вдоль берега или на берегу (судоходство в этом случае осуществляется по основному руслу реки), а на втором этапе, когда пропуск судов и строительных расходов может производиться через судопропускное сооружение, – плотина, ГЭС и другие гидротехнические сооружения.

Пойменная компоновка имеет ряд существенных недостатков, определяемых большой длиной напорного фронта, но она обеспечивает более благоприятные условия для производства работ, пропуска судов и паводков. Сооружения гидроузла в этом случае могут возводиться независимо друг от друга, и поэтому общий срок строительства гидроузла может быть несколько меньшим, чем в условиях русловой компоновки.