книги из ГПНТБ / Швайнштейн А.М. Водосбросы зарубежных гидроузлов с высокими бетонными плотинами

размером 10X10 м. При выполнении носка-трамплина водосброса (рис. 32} учитывалось, что частое использование водовыпусков нежелательно, а в на­ чальный период эксплуатации сооружения возможны частые сбросы различных расходов воды. Поэтому носок-трамплин выполнен горизонтальным на сходе,

щая арочно-гр,авнтациониая плотина с расположенным в центре ее водосливом,

ню 400.«. Рассчитанный па пропуск расхода 2100 лг3/селс четырехпролетный водо­ сброс гидроузла Антоиивановци, оборудованный сегментными затворами раз­ мером 10,5X5,0 -и, расположен у левого берега. Строительные расходы гидро­ узла сбрасывались через два тунйеля диаметром 5,0 м, которые после соответ­ ствующих переделок используются как донные водоспуски.

91.

энергии.

Водосброс гидроузла с двумя сегментными затворами на гребне размером 11,6X10,6 м расположен у правого берега и снабжен носками-трамплинами, размещающимися на 50 м выше уровня воды в реке и отбрасывающими струи на значительное расстояние от сооружения. Пропускная способность водо­ сброса 2500 м31сек.

При проектировании гидроузла Бин-эль-Ундан предусматривалась возмож­ ность опорожнения водохранилища-. С этой целью в теле-плотины выполнен

Рис. 83. План гидроузла Сунда

/ —башенные водоприемники гидроэлектростанции; 2—здание гидроэлектро­

донный водоспуск, состоящий из двух труб диаметром 2,5 м. Обе трубы обору­ дованы плоскими затворами со стороны верхнего бьефа и игольчатыми — со стороны нижнего бьефа. Донный водоспуск рассчитан на пропуск расхода, равного 250 м3/сек.

В строительный период расходы р. Абид пропускались через два обводных туннеля, общая площадь поперечных сечений которых составляла 38 м2. Рас­ четный расход в строительный период достигал 650 ж3/сек.

Интересно -отметить, что столь высокая плотина, как Бии-эль-Уидан, воз­ ведена «а известняках, обладающих достаточной механической прочностью, но имеющих значительные тектонические нарушения (зоны дробления, линци разломов и сбросы). При этом особенно раздроблены породы в русле реки; тем не менее иа водосбросе были допущены значительные удельные расходы.

Гидроузел Сунда [220—222] возводился на р. Куилу-Ниари (республика Заир) в чрезвычайно благоприятных с точки зрения энергетики условиях (уз­ кий каньон, средний расход реки 1000 м3/сек, близость потребителя). Гидроузел

цоколе (полная высота плотины 125 м, высота ее арочной части 98 /{), приплотинное здание гидроэлектростанции (мощность всех агрегатов 1300 Мет) и размещающийся у левого берега водосброс. Узость створа гидроузла обусло­ вила своеобразную компоновку башенных водоприемников гидроэлектростан­ ции перед плотиной, фундаментом которых явился цоколь плотины, а также

92

расположение агрегатов гидроузла в шахматном порядке. Поверхностный водо­ сброс гидроузла совместно с глубинным рассчитан на пропуск расхода 3000 м*/сек. Строительные расходы гидроузла пропускались через два обвод­ ных туннеля.

Выше рассматривались гидроузлы с одним водосбросом, боковые стенки которого были практически прямолинейными. Такие водосбросы выполняются и криволинейными в плане. К этому типу относится водосброс гидроузла Каштелу ду Бодэ.

На гидроузле Каштелу ду Бодэ [15, 167, 168, 223] водосброс выполнен в виде виража. На этом гидроузле, запроектиро­ ванном фирмой «Конн и Белье», были существен­ ные затруднения, связан­ ные с созданием прием­ лемых условий гашения избыточной кинетической энергии сбрасываемого потока в нижнем бьефе гидроузла на сравнитель­ но узком участке между зданием гидроэлектро­ станции и левым берегом, а также с защитой лево­ го берега от размыва. В результате гидравличе­ ских исследований была предложена и осуществ­

лена компоновка сооружений гидроузла, представленная на рис. 84.

В состав этого гидроузла входит арочно-гравитационная плотина высотой 115 м, длиной по гребню 402 м (включая 100 м длины правобережного грави­ тационного устоя) н расположенное за плотиной здание гидроэлектростанции

93

(общая мощность гидроагрегатов 137 Мег — 3 основных агрегата и агрегат собственных нужд). При разработке компоновочного решения гидроузла зда­ ние гидроэлектростанции стремились разместить как можно ближе к правому берегу.

Водосброс гидроузла расположен у левого берега и рассчитан на пропуск расхода, равного 4000 м3/сек. Сегментные затворы водосброса размером 14Х ХЮ м установлены ниже его гребня (рис. 85). Носки-трамплины в обоих пролетах водосброса выполнены с таким поперечным уклоном дна, что в пре­

расположен поверхностный водосброс, оборудованный двумя сегментными затворами размером 14,4X9,1 м и рассчитанный на пропуск расхода 1900 м3/сек. В продольном направлении длина этого водосброса сравнительно невелика; каких-либо мероприятий по отбросу потока от сооружения не предусмотрено, что объясняется отсутствием в створе плотины гидроэлектростанции и доста­ точно прочным руслом (эта плотина возведена на гранитах).

Для опорожнения водохранилища Тумут в теле плотины предусмотрены два водоспуска диаметром 2,1 м каждый, снабженные на .выходе игольчатыми затворами и имеющие при напоре 75 м пропускную способность 200 м3/сек. Строительные расходы гидроузла пропускались через обводные туннели.

Водосбросы гидроузла Качи [226, 227], возведенного на р. Ревентасон в Коста-Рике, имеют значительную протяженность в продольном .направлении (рис. 88) несмотря на то, что гидроэлектростанция находится на расстоянии 6 км от плотины. Плотина этого гидроузла построена в очень узком створе и при высоте 82 м имеет длину по гребню 60 м. Водосброс гидроузла, располо­ женный у левого берега реки, представляет собой двухпролетный быстроток, оборудованный на входном участке двумя сегментными затворами размером

94

15x10 м. На концевом участке быстроток снабжен носками-трамплинами для отброса струн от сооружения. Пропускная способность водосброса составляет •3835 м3/сек.

Во время строительства гидроузла Качи расходы воды пропускались через два отводящих туннеля. Один из них используется после переоборудования как

I 3

І-І

у1 Щ 0 _ ' ѴІ153М

Рис. 87. Плотина Тумут-Понд

донный водоспуск. Плотину Качи во вторую очередь строительства предпола­ гается достроить до высоты 102 м; мощность гидроэлектростанции при этом ■будет увеличена с 64 До 196 Мет.

В заключение нужно отметить, что рассмотрение гидроузлов с водосбро­ сами, размещающимися в боковых примыканиях арочных и арочно-гравита­ ционных плотин, показывает следующее.

1. Этот тип водосбросов может применяться в весьма узких створах (на плотине Контра Іг/Н около 1,7, на гидроузлах Новилла и Качи соответственно 1,3 и 0,7).

2. В створах, относительная ширина которых больше 2,0, в ряде случаев удалось совместить с плотиной не только открытый водосброс, «о гидроэлектро­ станцию (гидроузлы Бин-эль-Уидан, Сунда, Каштелу ду Бодэ). На некото­ рых из этих гидроузлов сбросные расходы водосбросов могут быть весьма значительными (гидроузел Рейпл).

3. Ширина открытых водосбросов в боковых примыканиях обычно не пре­ вышает 40—50 м (из рассмотренных гидроузлов исключение составляют водо­ сбросы гидроузлов Верцаска и Новилла), а удельные расходы достигают на гидроузле Каштелу ду Бодэ 250 м21сек, а на гидроузле Качи — 380 м2/сек.

95

4. Сбросные расходы водосбросов рассматриваемого типа до недавнего' времени не превышали 4000 л3/сек, после же постройки гидроузлов Рейпл и- Новилла расходы через водосбросы рассматриваемого типа превысили; 10 000 иі3/сек.

18. ТУННЕЛЬНЫЕ ВОДОСБРОСЫ

Туннельные водосбросы, как уже указывалось, широко используются » составе гидроузлов с арочными и арочно-гравитационными плотинами. Такие компоновки в ряде случаев имеют ряд существенных преимуществ, которые заключаются в следующем:

1.Непосредственно за плотиной возможно располагать гидроэлектростан­ цию большой мощности.

2.В связи с тем, что паводковые расходы отбрасываются в нижний бьефна большое расстояние от плотины, в значительной мере могут улучшиться условия эксплуатации гидроэлектростанции и упроститься мероприятия, обеспе­ чивающие приемлемые условия сопряжения бьефов.

3.Обеспечивается широкий фронт,строительных работ.

4.Отсутствие в плотине прорезей для водосбросов обеспечивает лучшеераспределение напряжений в ней.

Ввиду того, что стоимость туннельных водосбросов может быть значитель­ но выше стоимости открытых водосбросов, указанные преимущества должныбыть обоснованы технико-экономическими расчетами. Наиболее целесообраз­ но использовать туннельные водосбросы в составе гидроузлов с плотинами арочного типа. В США последнее время такие водосбросы часто выполняются, и ® составе гидроузлов с арочно-гравитационными плотинами. Данные о гидро­ узлах с туннельными водосбросами приведены в табл. 16. Рассматриваемые гидроузлы имеют в своем составе туннельные водосбросы трех типов:

1)безнапорные с поверхностным водозабором и наклонной шахтой, со­ единяющей входной оголовок с отводящим трактом;

2)шахтные;

3)с глубинным водозабором.

96

Водосбросы первого из указанных типов используются на гидроузлах Глен Каньон, Иеллоутейл, Навагадо, Флеминг Гордж, Кабрил, Сотэ.

Гидроузел Глен Каньон [16, 51, 62, 228—231] на р. Колорадо в США яв­ ляется наиболее крупным гидроузлом с туннельными водосбросами. Комп-онов-

Рис. 8У. План и разрезы гидроузла Глеи Каньон

/-плотина; 2—здание гидроэлектростанции; 3—туннельные водосбросы; -/—глу­ бинные водосбросы; 5 —водоприемники гидроэлектростанции; б —водоприемники глубинных водосбросов; 7—водоприемники туннельных водосбросов; 3—строи­ тельные туннели; 9—мост; 10—турбинпыб водовод; / / —засыпка; 12—пробка в строительном туннеле. Отметки в срутах.

ка гидроузла и разрезы по плотине и водосбросу приведены на рис. 89. Основ­ ным подпорным сооружением этого гидроузла является арочно-гравитацион­ ная плотина высотой 216 м и длиной по гребню 458 м. Здание гидроэлектро­ станции Глен Каньон расположено за арочно-гравитационной плотиной; в нем установлено восемь гидроагрегатов общей мощностью 900 Мет. Общий рас­ ход турбин составляет около 600 ж3/сек. Водозаборные отверстия турбинных водоводов находятся на верховой грани плотины.

Основными водосбросными сооружениями гидроузла Глен Каньон являют­ ся расположенные по обоим берегам реки два туннельных водосброса: левобе-

98

;режный длиной 885 м, правобережный — 835 м. Наклонные участки водосбро­ сов корытообразного поперечного сечения шириной 27,2 м и высотой 15,2 м на

.верхних отметках, а на нижних отметках — круглого поперечного сечения диа­ метром 15,4 м. Горизонтальные участки водосбросов также круглого попереч­ ного сечения диаметром 12,5 м. Водосливной оголовок каждого из эксплуатаци­ онных туннельных водосбросов перекрывается двумя сегментными затворами размером 12,2X16,6 м. В конце каждого эксплуатационного водосброса уста­ новлен носок-трамплин, с помощью которого струи воды отбрасываются от со­ оружения. Пропускная способность обоих эксплуатационных водосбросов гид­ роузла Глен Каньон составляет 7820 ж3/сек. Скорости потока при этом достига­ ют на тракте водосбросов 50 м/сек.

В теле плотины Глен Каньон у левого берега имеются также четыре водо­ спуска диаметром 2,44 м каждый; в конце этих водоспусков, максимальная пропускная способность которых 426 м3/сек, установлены конусные затворы.

Строительные расходы гидроузла пропускались через два расположенные яю обоим берегам реки туннеля, пропускная способность которых составляла

ЧЯГ О1

s i

2 3

Рис. 90. Продольный разрез по водосбросу гидроузла Иеллоутейл

/-ось плотины; 2 —верховой участок строительного туннеля; ./—бетонная пробка; 4 - водобойный колодец; 5 —сегментный затвор; Отметки

в метрах.

-5600 м3/сек. Строительные туннели были облицованы лишь на участках, кото­ рые использовались позднее как отводящие участки эксплуатационных тунне­ лей. После возведения основных сооружений гидроузла строительные туннели перекрывались бетонными пробками. Заполнение водохранилища было рассчи­ тано на четыре года. В начальный период временной эксплуатации гидроузла попуски в нижний бьеф производились через три водоспуска, размещающихся в пробке левобережного строительного туннеля, а затем до ввода агрегатов через постоянные водоспуски. Основание плотины Глен Каньон сложено пес­ чаниками.

На другом гидроузле США — Иеллоутейл [51, 232, 233] также построен безнапорный туннельный водосброс. Гидроузел Иеллоутейл возведен на р. БигХорн— притоке р. Миссури — в составе арочно-гравитационной плотины вы­ сотой 158,5 м и длиной по гребню 444 м, приплотшшого здания гидроэлектро­ станции и расположенного на левом берегу эксплуатационного туннельного водосброса, который состоит (рис. 90) из двух участков: первый — с большим уклоном дна (угол с горизонтом 55°); второй — с небольшим уклоном. Наклон­ ный участок водосброса по длине сужается и, начиная с участка поворота в вертикальной плоскости, имеет диаметр 9,8 м. Для отводящего участка тракта используется часть строительного туннеля.

Нормальный подпертый уровень воды в водохранилище гидроузла поддер­ живается двумя сегментными затворами размером 19,7x7,5 м. Максимальный напор воды на входном водосливном оголовке водосброса составляет 10,5 м. Пропускная способность основного водосброса гидроузла Иеллоутейл дости­ гает 2600 м31сек. В теле плотины Иеллоутейл имеются два водоспуска.

Во время строительства гидроузла после перекрытия реки ее расходы про­ пускались через строительный туннель длиной 640 м. Верховой участок этого

99

туннеля на длине 259 м был выполнен диаметром 8,5 м; на остальной длинетуннеля диаметр равнялся 9,8 м. Основание плотины Иеллоутенл в основном представлено массивными известняками; в верхней зоне пласта известняковимеются переменные по мощности зоны 'известковых сланцев и алевролитов, которые по прочности не уступают известнякам.

Безнапорные туннельные водосбросы гидроузлов Глен Каньон и Иеллоутенл прямолинейны в плане; в ряде случаев подобные водосбросы выполняются с поворотом тракта в горизонтальной плоскости. Такие водосбросные туннеливыполнены на португальском гидроузле Кабрил и французском гидроузле Сота» (91, 163].

в метрах.

Наличие поворотов тракта, позволяя, с одной стороны, значительно умень­ шить длину туннельного водосброса, может способствовать уменьшению его стоимости; с другой стороны, при значительных скоростях водного потока (40—50 м/сек) повороты могут осложнить гидравлические условия работы во­ досброса и обусловить увеличение площади его поперечного сечения для обес­ печения достаточного расстояния между свободной поверхностью -воды и по­ толком водосброса. Поэтому плановое очертание тракта такого водосброса должно назначаться на основании топографических и геологических данных,, гидравлических расчетов и исследований и технико-экономических сопостав­ лений.

Гидроузел Кабрил [15, 234—236] на р. Зезери (рис. 91) возведен в сле­ дующем составе: арочная плотина двойной кривизны высотой 135 м (высота арки над цокольной частью плотины 111 м) и длиной по гребню 392 м (длинаарочной части плотины без гравитационных устоев 292 м), приплотинное зда­ ние гидроэлектростанции (мощность двух гидроагрегатов ПО Мет) и два рас­ положенных по обоим берегам реки туннельных водосброса.

Входные оголовки водосбросов размещаются в береговых устоях плотины. Напор на пороге водосбросов может достигать 18,3 м. Безнапорный режим’

100