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

Таблица 4

Гидроузлы с гравитационными плотинами, русловым расположением водосбросов и сопряжением бьефов посредством отброса струй носками-трамплинами от сооружения

1 Расход, равный ІУОО м3;сек, пропускается через глубинные водосбросы.

(рис. 22): гравитационная плотина, максимальная высота которой достигает 99,5 м; встроенная в плотину гидроэлектростанция, мощность восьми агрега­ тов которой 1100 Мет. Лево- и правобережные глухие части плотины криволи­ нейны в плане.

Расположенные в левобережной части русла реки водосбросные сооруже­ ния, рассчитанные на пропуск расхода, равного 4500 м3[сек, состоят из двух водосливных отверстий и 12 глубинных водосбросов (рис. 23). Глубинные водосбросы обеспечивают пропуск в нижний бьеф взвешенных наносов; по­ верхностные водосбросы служат также и для очистки верхнего бьефа от му­

60—100 м. Для того, чтобы избежать размыва вблизи плотины при относи­ тельно малых расходах, за водосбросной ее частью выполнено крепление дли­ ной 50 м. Породы, слагающие русло реки, представлены прочными, но тре­ щиноватыми диорит-порфиритами.

Пропуск расходов при строительстве гидроузла Саньмынься в первую очередь осуществлялся через правобережную часть русла; в это время за пе­ ремычкой строилась водосбросная часть плотины и устой между зданием гид­ роэлектростанции и плотиной. Устой во второй очереди строительства являлся продольной перемычкой. В правобережной части русла, огражденной перемыч­ ками, во вторую очередь возводилось здание гидроэлектростанции, а расходы реки пропускались через временные донные водосбросы в основании водосброс­ ной части плотины (рис. 23).

В состав гидроузла Риханд [30, 31, 70—75], построенного на реке того же названия в Индии, входят (рис. 24): бетонная плотина высотой 91 м и длиной

30

по гребига 934 м и приплотшпюе здание гидроэлектростанции, установленная мощность которой в перспективе предусматривалась равной 300 Мет (6 гидро­ агрегатов). Глухие участки этой плотины изогнуты в плане.

/ —гидроэлектростанция; 2 —монтажная площадка; ./—водосливная плотина; 4 —правобе­ режная глухая плотина; 5 —левобережная глухая плотина. Размеры в метрах.

Водосливная часть плотины, рассчитанная на пропуск паводковых расхо­ дов, достигающих 11300 ліэ/сек, при ширине 190 м перекрывается 13 сегмент­ ными затворами размером 12,0x9,6 м. Расположенные в водосливной части

''Рис. 23. Поперечные разрезы по водосбросной части плотины Саньмынься

'/—донные строительные водосбросы; 5 —пазы затворов для перекрытия строительных водо­ сбросов. Размеры в метрах.

плотины два глубинных водоспуска, перекрывающиеся плоскими скользящими затворами размером 1,2x2,7 м, могут пропускать в нижний бьеф суммарный расход, равный 170 мг)сек. Затворы водоспусков работают под напором около 55 м.

31

жения на расстояние до 135 м. При малых расходах через водосброс (500— 600 м3/сек) на носке-трамплине наблюдается валец гидравлического прыжка,, и в этом случае поток не отбрасывается от сооружения. Водосбросные соору­ жения отделены от гидроэлектростанции стеноп длиной 40 м.

Основанием плотины Риханд являются филлиты, в которых имеются про­ слойки гранито-гнейсов. Породы эти прочные и не имеют каких-либо наруше­ ний.

В строительный период большая часть русла была ограждена перемычка­ ми небольшой высоты. Перемычки и расчистки для пропуска воды в правой части русла были рассчитаны на расход около 300 м3/сек. В дальнейшем рас­ ходы пропускались через временный дойный водосброс диаметром 0,6 м, пре­ дусмотренный в теле водосливной части плотины.

Рис. 24. Вид с нижнего бьефа и план гидроузла Риханд

водосливная плотина; 2 —здание гидроэлектростанции; 3- распределительное уст­ ройство; 4—левобережная глухая часть плотины; 5 —правобережная глухая часть

плотины; 6—выход глубинных водоспусков.

Из рассмотренных примеров гидроузлов, возведенных в широких створах, видно, что в этом случае совмещение с плотиной гидроэлектростанции и водо­ сбросных сооружений не вызывает каких-либо затруднений. Сейчас имеются примеры гидроузлов, когда при сопряжении бьефов посредством отброса струй носками-трамплинами указанное выше совмещение достигается при возведениигидроузлов и в значительно более узких створах (Іг/Н до 4,0). К такого рода сооружениям относятся гидроузлы Срисайлам и Синьаньцзян.

Гидроузел Срисайлам [30], возведенный на р. Кришна в Индии, состоит изгравитационной плотины высотой 122 м, длиной по гребню 510 м и приплотинного здания гидроэлектростанции (семь агрегатов по ПО Мет). Водосливная часть плотины, длина которой 250 м, состоит из одиннадцати пролетов, пере­ крываемых плоскими затворами размерами в свету 20X15 м с индивидуаль­ ными подъемниками. В плотине имеется 18 глубинных водосбросов диамет­ ром 2,4 м; они расположены в два яруса. Полная.пропускная способность водо­ сбросов гидроузла 33 000 м3/сек.

■Гидроузел Синьаньцзян [76], построенный на реке того же названия в КНР, по проектному заданию 1956 г. состоял из следующих сооружении (рис. 25): плотины, здания гидроэлектростанции и судоподъемника. Гравитационная плотина предусматривалась высотой 105 м при длине по гребню 435 м. Водо­ сливная ее часть длиной 180 м была разделена на девять .пролетов, перекры­ ваемых плоскими затворами размером 12X12 м. Пропускная способность водо­ слива 14 000 м /сек. Гидроэлектростанция гидроузла проектировалась встроен­ ной в водосливную плотину, с пропуском расходов воды над зданием гидро­ электростанции и отбросом струи на 100 м от сооружения. В здании гпдро-

32

электростанции предусматривалась установка восьми гидроагрегатов. Корен­ ные породы в створе этого гидроузла представлены крепкими кварцевыми песчаниками. В трещинах этих пород местами имеются межпластовые глины и другие заполнители.

І-Іа примерах гидроузлов Срисайлам н Синьаньцзян можно убедиться в том, что совмещение гидроэлектростанции и водосбросных сооружении с пло­ тиной при сопряжении бьефов отбросом струй носками-трамплинами возмож­ но и в сравнительно узком створе, но при этом может появиться необходи­ мость в специальных решениях (например, встроенная гидроэлектростанция гидроузла Синьаньцзян). Эксплуатация гидроэлектростанции в рассматривае­ мых условиях может существенно усложниться, что должно учитываться при рассмотрении компоновок такого типа.

Примерно такую же относительную длину по гребню, как на гидроузлах Срисайлам и Синьаньцзян, имеет плотина Панн Флет [37], построенная на

Рис. 25. Гидроузел Синьаньцзян

л —план гпдроѵзла: ö -поперечный разрез плотины и здания гидроэлектростанции; / —здание гидроэлектростанции; 2—трансформаторы; 3—судоподъемник; 4—распреде­ лительное устронстпо; 5—шинные шахты.

р Кингс в США. Шестипролетный водослив этой плотины, оборудованный сег­ ментными затворами размером 12,8X11,3 л«, рассчитан на пропуск 11 200 м?Ісек воды. Носок-трамплин водослива отбрасывает струи воды от плотины на рас­ стояние 100 м.

В более узких створах (/Г/Я около 3,0) при совмещении водосбросов с плотиной гидроэлектростанция выносится за пределы плотины. К такого рода сооружениям относятся гидроузлы Окутадами (Япония), Саринар (Тур­ ция) и Бао (Испания).

Гидроузел Окутадами [34, 77, 78] на р. Тадами состоит из гравитационной плотины высотой 157 м, длиной по пребню 475 м и подземной гидроэлектро­ станции мощностью 360 Мет, расположенной вблизи плотины. Пропуск павод­ ковых расходов осуществляется через двухпролетный водослив, имеющий но­ сок-трамплин. Водослив оборудован двумя сегментными затворами размером 10X11,5 м. Максимальный расход через водосброс достигает 2000 м31сек. В те­ ле плотины имеется работающий под напором 93,5 м водовыпуск, диаметр ко­ торого равен 2,1 м. Вода от здания гидроэлектростанции Окутадами отводит­ ся безнапорным туннелем, выход из которого расположен примерно на 350 м ниже плотины по течению. Во время строительства расходы р. Тадами отво­

дились туннелем.

В составе гидроузла Сарийар [79—81] на р. Сакария так же. как и в со­ ставе гидроузла Окутадами, имеется деривационная гидроэлектростанция, она расположена на расстоянии около одного километра от плотины. Плоти­

на гидроузла при высоте 108 м имеет длину по гребню 268 .и. Через шестипролетный водослив, оборудованный сегментными затворами, пропускается расход воды до 7300 м31сск. С помощью носка-трамплина струп воды отбрасываются на значительное расстояние от сооружения. Напорная деривация гидроэлектро­ станции в период строительства плотины использовалась как строительный туннель.

Гидроузел Бао [82] возведен на р. Бнбей. Водосбросные сооружения гидро­ узла расположены в центральной части плотины, имеющей высоту 107 м н длину по гребню 250 м. Два пролета водослива, расстояние между осями кото­ рых 22,0 м. оборудованы двумя сегментными затворами размером 12,5X8,0 м.

Носки-трамплішы обоих пролетов водослива имеют двоякую кривизну и рас­ пределяют поток по площади русла реки в нижнем бьефе сооружения. Два дон­ ных водоспуска диаметром 1,6 „и каждый расположены между пролетами водо­ слива. Кроме того, по обе стороны от водосливных пролетов в плотине имеются два вспомогательных водоспуска, оборудованные колесными плоскими затвора­ ми размером 2,0X 3,0-к. Гидроэлектростанция гидроузла Бао деривационного

типа. В строительный период расходы реки пропускались с помощью обводного туннеля, расположенного на правом берегу реки.

В заключение, не останавливаясь подробно на водосбросе с носком-трам­ плином водохрашілищной плотины Кливленд [37, 83—85], рассчитанном на

сравнительно небольшой расход, отметим особенности гидроузла Мантаро, возведенного па реке того же названия в Перу. В состав гидроузла Мантаро [86, 87] входит несколько изогнутая в плане гравитационная плотины высотой 80 м и деривационная гидроэлектростанция, мощность которой в трех агрега­ тах 330 Мет. Для пропуска паводковых расходов на гребне плотины предус­

мотрены четыре водосливных отверстия, перекрытых сегментными затворами размером 15X7 м, а в теле плотины — три глубинных водосброса с размера­ ми поперечного сечения 4X6 м. оборудованные сегментными затворами. Напор

полной пропускной способности. И поверхностные, и глубинные водосбросы этого гидроузла снабжены носками-трамплинами, отбрасывающими паводко­ вые иасходы воды от сооружения.

Гидроузел Мантаро и упомянутый выше гидроузел Саньмыпься — два из известных нам высокопапорных гидроузлов с гравитационными плотинами, па которых значительная часть сбросного расхода пропускается через глубинные водосбросы в теле плотины. Как правило, такие водосбросы в составе гидро­ узлов с гравитационными плотинами играют лишь вспомогательную роль.

Таким образом, рассмотрение ряда гидроузлов с гравитационными плоти­ нами показывает, что схема сопряжения бьефов с отбросом струй от сооруже­ ния при расположении водосбросов, совмещенном с плотиной, является доволь­ но распространенной. Эта схема используется и для гидроузлов с очень боль­ шими сбросными расходами (до 10 000 м3)сек и более), но в этом случае при соотношении между длиной по гребню и высотой плотины, меньшем 4,0—4,5, гидроэлектростанция, как правило, выносится за пределы створа плотины. Удельные расходы как на сходе с носка-трамплина, так и при входе отбрасывае­ мого потока под уровень нижнего бьефа могут достигать 100—130 м21сек. При этом только на гидроузле Бао использовались носки-трамплины двоякой кривизны для расширения струй в плане *. Мощность отбрасываемого потока

.может достигать, как и в случаях, рассмотренных выше, 10—30 млн. кет.

В работе рассматривались гидроузлы с водосбросами, совмещенными с гравитационными плотинами. Гравитационные плотины, как указывалось ранее, очень удобны для совмещения с поверхностными водосбросами, но в некото­ рых случаях оказывается целесообразным размещать водосбросы за предела­ ми плотины.1

1 На плотинах Пайн Флет и Кливленд используются расще­ пители, но с их помощью достигается только некоторое распреде­ ление потока по длине русла реки.

34

8.ГИДРОУЗЛЫ С ГРАВИТАЦИОННЫМИ ПЛОТИНАМИ

ИС БЕРЕГОВЫМИ ВОДОСБРОСАМИ

Береговые водосбросы в компоновках гидроузлов с гравитационными пло­ тинами обычно применяются в случаях весьма узких створов (1../Я около 2). В случаях широких створов они также могут оказаться целесообразными при благоприятных топографических условиях. Последнее относится в основном к случаю открытых водосбросов, когда гидроузлы расположены у резкого по­ ворота реки, либо имеется возможность организовать сброс излишних рас­ ходов поды в соседний водоток.

Таблица 5

сброса входят: водосливной оголовок, оборудованный пятью плоскими Катко­ выми затворами размером 10,9X7,2 м; водосливной лоток, уклон которого ра-1

1 По некоторым источникам Огачи.

вен 1 : 20, и водобойный колодец с установленной в конце его водобойной стен­ кой. В теле плотины Огати имеется несколько водоспусков. От совмещения водосброса с плотиной на этом гидроузле отказались из-за неудовлетворитель­ ного качества грунтов перед поворотом русла реки в нижнем бьефе гидроузла.

Гидроузел Кемер [79, 80, 89] па р. Акчай в Турции состоит (рис. 26) из гравитационной плотины высотой 109 м и длиной по гребню 310 м, прпплотинного здания гидроэлектростанции, в котором установлены три турбины общей мощностью 48 Мет, и расположенного на правом берегу на значительном рас-

Рис. 27. План гидроузла Женпссна

стоянии от плотины водосброса, который при длине по гребню 400 м рассчи­ тан на пропуск расхода 5000 .«3/се/с. Строительные расходы р. Акчай пропуска­ лись через два временных водосброса, расположенных в теле плотины и имею­ щих поперечное сечение 3,75 X 3,75 м. Они были рассчитаны на пропуск павод­ кового расхода 5—7%-й обеспеченности, равного 814 лРІсек.

Рис. 28. Левобережный туннельный водосброс гидроузла Жегщ£,сна

/ —рабочий затвор; 2 —аварийно-ремонтный затвор; 3 —аэрационная шахта; 4 — носок-трамплин.

Водосбросные сооружения нескольких типов входят в состав французско­ го гидроузла Жениссиа [90—93], возведенного на р. Рона. Криволинейная в- плане гравитационная плотина гидроузла (рис. 27) имеет высоту 104 за плотиной расположено частично встроенное в нее здание гидроэлектростанции (шесть агрегатов общей мощностью 420 Мет). Правобережный водосброс гидроузла, предназначенный для пропуска 2700 м3/сек воды, представляет со­ бой длинный открытый лоток, оборудованный на начальном участке тремя плоскими сдвоенными затворами. Верхние затворы размером 9,5X3,3 м опи­

36

раются по трем сторонам, нижние — размером 9,5X5,5 .и— по всему контуру. Полная длина водосбросного лотка 485 м\ на большей части длины он имеет уклон 0,0024. В конце лотка имеется участок с большим уклоном дна и носок-трамплни, отбрасывающий поток от сооружения. Па левом берегу гидро­ узла расположен туннельный водосброс с глубинным водозабором (рис. 28). Он перекрывается тремя плоскими затворами размером 2,75x6,50 м и рассчи­ тан на пропуск расхода 1300 м*/сек.

При максимальных паводковых расходах на гидроузле Жениссиа допус­ кается перелив через здание гидроэлектростанции расхода, равного 500 м31сек. Расходы гидроузла Жениссиа во время строительства пропускались через два туннеля, расположенных на обоих берегах реки. Необходимо отме­ тить, что гидроузел Жениссиа возведен в сравнительно плохих геологических условиях, на дислоцированных закарстованных известняках.

Если открытые береговые водосбросы применялись на гидроузлах, по­ строенных сравнительно недавно, то туннельные водосбросы в составе вновь строящихся гидроузлов с гравитационными плотинами в настоящее время по существу не используются. Все гидроузлы с туннельными водосбросами постро­ ены 25—40 лет назад (табл. 6). Тем не менее интересно остановиться на рас­ смотрении их, учитывая, что в литературе содержится ряд данных, касающих­ ся опыта эксплуатации гидроузлов Боулдер н Фонтана.

Таблица 6

Гидроузлы с гравитационными плотинами и туннельными водосбросами

Гидроузел Боулдер (плотина Гувера) построен в узком ущелье с обрыви­ стыми берегами на р. Колорадо. В состав этого гидроузла {62, 94] входят (рис. 29): криволинейная в плане гравитационная плотина высотой 222 м и дли­ ной по гребню 458 м; два водосбросных туннеля, обеспечивающих пропуск рас­ ходов 11 300 лі3/сек; два здания гидроэлектростанции, в которых размещаются 17 главных гидроагрегатов мощностью от 40 до 95 Мет (общая мощность 1332 ТИвг). Назначение гидроузла — регулирование паводков, выработка энер­ гии и ирригация.

37

Водосбросные туннели гидроузла расположены на обоих берегах реки. На­ чальные участки этих ’водосбросов выполнены в виде боковых водосливов, каж­ дый из которых оборудован четырьмя секторными затворами гидравлического действия размером 30,5X4,88 м. Сбрасываемая через водосливы вода посту­ пает в траншею, максимальная глубина которой достигает 29 м (от гребня во­ дослива), а затем в наклонный и горизонтальный туннельные участки водосбро­ са. В качестве горизонтальных участков эксплуатационных водосбросов ис-

Рис. 29. Общин вид гидроузла Боулдер

/ —плотина; 2—гидроэлектростанция; 3—боковой водослив; -/—траншея; 5 —наклонный участок эксплуатационного водосброса; б—горизонтальный участок эксплуатационного

диаметром 2,14 .«; 10—помещение игольчатых затворов водоспусков диаметром 1,83.«; / / —выходной портал напорного туннеля.

пользуется часть длины тракта строительных туннелей, диаметр которых 15,2 На всей длине эксплуатационных водосбросов режим течения безнапорный.

Кроме туннельных водосбросов с поверхностным водозабором в состав гидроузла Боулдер входят глубинные водоспуски, имеющие диаметр 9,15 м, оборудованные «а выходе игольчатыми затворами диаметром 2,14 и 1,83 м. Во­ дозаборными сооружениями донных водоспусков являются башенные водо­ приемники, служащие одновременно и водозаборами гидроэлектростанции. Донные водоспуски могут пропускать 2420 м3/сек воды.

Другим примером гидроузла с гравитационной плотиной и туннельными эксплуатационными водосбросами является гидроузел Фонтана [51, 54, G2,.

38

95—97], построенный на р. Литл Теннеси в США. В состав гидроузла Фонтана (.рис. 30) входят: прямолинейная в плане гравитационная плотина, имеющая высоту 146 м и длину по гребню 490 м; приплотішпое здание гидроэлектро-

Рис. 30. План гидроузла Фонтана

У—плотина; 2-зд.апие гидроэлектростанции; 3 -распределительное устройство; ■/—туннельные водосбросы; 5 —дополнительны!”! водосброс; б —строительный тун­ нель; 7—водоспуск. Отметки в футах.

станции (три агрегата мощностью 67,5 Мет каждый); два туннельных водо­ сброса в левобережном примыкании плотины; дополнительный водосброс и

39