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

являлся ранее частью строительного туннеля. На наклонном (под углом 56°) участке туннельный водосброс сужается с шести до пяти метров. Вспомога­

ния). В состав этого гидроузла входят (рис. 48): толстостенная арочная пло­ тина высотой 95 м, длиной по гребню 288,5 м и расположенное под водосливами приплотшшое здание гидроэлектростанции мощностью 5,2 Мет.

I-глубинные водосбросы; 2 -ступенчатый гаситель; 3 - подобойная стенка; ■/-поверхностные водосбросы. Размеры в метрах.

Для пропуска паводковых расходов в плотине предусмотрены два поверх­ ностных и два глубинных водосброса. Поверхностные водосбросы имеют на гребне по два пролета, перекрытых сегментными затворами, и снабжены на концевом участке носками-трамплинами. Пропускная способность поверхност­ ных водосбросов 1500 м3!сек. Глубинные водосбросы размером 5,0X2,5 м обо­ рудованы сегментными затворами, работающими под напором 69 м. Пропуск­ ная способность глубинных водосбросов 800 м3/сек.

Гашение избыточной кинетической энергии па гидроузле Фютасе осу­ ществляется в водобойном колодце сложной конструкции. На расстоянии от плотины, равном примерно половине длины колодца, в нем установлен сту­ пенчатый гаситель, максимальная высота которого достигает около 12 м, а в конце колодца имеется водобойная стенка высотой 10,25 м.

Основанием плотины Фютасе являются брекчии и филлиты, которые в правой половине русла твердые и прочные, а в левой — выветрелые и трещино­

ватые.

На гидроузле Сауселье (Испания) гашение избыточной кинетической энер­ гии также осуществляется в водобойном колодце. Арочно-гравитационная пло­ тина гидроузла Сауселье [126] имеет высоту 83 ж; ширина ущелья р. Дуэро в створе гидроузла всего 51 м, а расходы воды, сбрасываемые в паводок, дости­

ре сегментных затвора размером 24X9 м. Мощность гидроэлектростанции Сау­ селье 256 Мет. _

60

Рассмотренные примеры водосбросов арочно-гравитационных плотин по­ казывают, что при гашении избыточной кинетической энергии в водобойном колодце в некоторых случаях удается совмещать с плотиной гидроэлектростан­ цию и водосбросные сооружения в сравнительно узких створах (гидроузлы Са­ лиме и Фютасе). При этом гидростанции приходится размещать под водосбро­ сами.

Сопоставляя данные, содержащиеся в § 4 и 13 и в табл. I и 10. а также учитывая отечественный опыт, можно убедиться в том, что в водобойных ко­ лодцах водосбросов арочно-гравитационных плотин можно погасить энергию, не меньшую, чем в колодцах гравитационных плотин '. Удельный же расход в водобойном колодце, например, гидроузла Сауселье превышает максималь­ ные удельные расходы в водобойных колодцах высоких гравитационных пло­ тин.

14. ВОДОСБРОСЫ НА ГРЕБНЯХ АРОЧНЫХ ПЛОТИН

Водосбросы такого типа получили широкое распространение. Падение струй воды при этой конструкции водосбросов в непосредственной близости от сооружения вынуждает проектировщиков в ряде случаев стремиться к рас­ средоточению сбросных расходов на возможно большую ширину. При неболь­ ших удельных расходах водосбросы этого типа обычно проектируются без затворов па гребне и без крепления русла в нижнем бьефе. Так как подобные

сматривая примеры этого типа водосбросов, определим ориентировочные параметры потока, при кото­

рых требуется установка затворов на гребне водосброса и крепление русла за плотиной. Ряд данных, относящихся к водосбросам рассматриваемого типа,

реке того же названия в Японии. Высота этой плотины 185 м; длина ее арочной части по гребню 350 м. Плотина имеет два гравитационных устоя длиной 59 и1

61

Таблица 11

Гидроузлы с арочными и арочно-гравитационными плотинами и с водосбросами, обеспечивающими перелив потока через гребень и свободное падение его в нижний бьеф

66 м. Мощность подземной деривационной гидроэлектростанции 344 Мет при напоре 520 м. Плотина запроектирована итальянскими специалистами и строи­ лась при их консультации. Поверхностный водослив плотины длиной 125 м рассчитан па пропуск расхода 750 лР/сек. В теле плотины Куробе-ІѴ имеется пять донных водоспусков.

В последние годы схему пропуска паводковых расходов через гребень пло­ тины со свободным падением потока в нижний бьеф сооружения и сравнитель­ но небольшим отбросом потока от сооружения используют п при значительных сбросных расходах. Наиболее интересным сооружением такого рода являются водосбросы гидроузла Моссирок (США), возведенного па р. Каулиц [129— 131]. Арочная плотина двоякой кривизны Моссирок имеет высоту 184 м при длине

62

Водослив этого гидроузла расположен примерно в центральной части пло­ тины и состоит из четырех пролетов, перекрытых сегментными затворами раз­ мером 13,0X15,2 .ч. Вода через водосливной оголовок направляется по сливной грани и с помощью носка-трамплина отбрасывается в глубокий водобойный колодец. Степки водобойного колодца защищены бетонной облицовкой толщи­ ной 0,38 ді, которая заанкерепа к скале. По требованиям к заглублению пло­

р. Эйс в Австрии как гидроузел комплексного назначения: регулирование стока, выработка электроэнергии, защита от наводнении долины р. Энс и частичное регулирование паводков р. Дунай. Компоновка гидроузла (рис. 51), включаю­ щего арочную плотину высотой 120 м и подземное здание гидроэлектростанции с водоприемником, подводящими и отводящими туннелями, отличается боль­ шой компактностью. Водослив арочной плотины Кастепрейт расположен на ее гребне и имеет пять пролетов по 15 м каждый, перекрытых сегментными за­ творами. Вода с гребня плотины сбрасывается в водобойный колодец, дно которого в продольном разрезе ступенчатого профиля. Водослив и два донных водоспуска плотины Кастепрейт рассчитаны на пропуск 3000 м3/сек. Основанием плотины Кастепрейт являются доломиты, простирание которых примерно совпадает с направлением течения реки.

63

водка два центральных блока плотины должны были оетонироваться с отстава­ нием; тем самым создавался резервный водосброс.

Гидроузел Понголопорт [133— 135] возведен в ЮАР на р. Попгола с целью

64

и поэтому удельные 'расходы не превышают 15 м2[сек. Крепление русла в ниж­ нем бьефе плотины Ингурн не предусматривалось.

На всех рассмотренных сооружениях водосбросы с переливом через гре­ бень плотины и свободным падением струн в нижний бьеф располагаются в центральной части плотины. На американской плотине Диабло [147, 148], по­ строенной в 1930 г. на р. Скагит, водосбросы такого типа размещаются в боко­ вых частях плотины. Арочная плотина Диабло высотой 118,6 м и длиной по гребню 360 м (длина арочной части 179 м) создает подпор для гидроэлектро­ станции. Расположенные в ее боковых устоях водосливы имеют 19 пролетов, перекрытых сегментными затворами размером 6,25X5,8 м, и рассчитаны па пропуск 3440 лР/сек воды. Основанием сооружения являются граинто-гненсы.

Расположение водосбросов в боковых частях арочной плотины Диабло, по всей вероятности, обусловлено тем, что было нежелательно вырезать верхний пояс плотины. А вообще, такие водосбросы вряд ли целесообразно размещать у берегов в связи с существенными затруднениями но Обеспечению их устойчи­ вости.

Вопросы, связанные с необходимостью размещения затворов на гребне таких плотин, а также крепления в нижнем бьефе сооружения, решаются на

водосбросы такого типа, когда при удельных расходах до 45 м2/сек и напоре до 8 м затворов на гребне не предусматривается (гидроузел Понголопорт). Совершенно очевидно, что нерегулируемый водосброс может несколько облег­ чить условия эксплуатации гидроузла.

Вопрос о необходимости устройства крепления в нижнем бьефе решается, естественно, не только в зависимости от удельных расходов на гребне водо­ слива, но и от других параметров водотока и основания (глубина воды в нижнем бьефе, размеры отдельностей скалы, простирание ее трещин, ее одно­ родность и т. д.). Тем не менее можно отметить, что при удельных расходах на гребне, больших 15 .и2/сек, в нижнем бьефе за водосбросами рассматри­ ваемого типа в большинстве случаев выполнено крепление дна.

Ввиду относительно простой конструкции водосброса этого типа, ее сле­ дует считать довольно перспективной, но при совмещении с плотиной и гидро­ электростанции (как, например, на гидроузле Моссирок) необходимо учиты­ вать, что в период пропуска паводка возможно значительное образование брызг. Эти брызги в условиях сурового климата могут затруднить эксплуа­ тацию гидроэлектростанции н особенно открытой линии электропередачи.

15. ОТКРЫТЫЕ ВОДОСБРОСЫ С СОПРЯЖЕНИЕМ

БЬЕФОВ ПОСРЕДСТВОМ ОТБРОСА СТРУЙ НОСКАМИ-ТРАМПЛИНАМИ, СОВМЕЩЕННЫЕ С АРОЧНЫМИ ПЛОТИНАМИ

Рассматриваемая схема сопряжения бьефов для гидроузлов с арочными плотинами используется реже, чем для гидроузлов с гравитационными плоти­ нами. Это обстоятельство, в первую очередь, связано с тем, что арочные пло­ тины располагаются в более узких створах. Кроме того, ряд трудностей, как уже указывалось ранее, обусловлен радиальным направлением конструктив­ ных элементов арочных плотин, вследствие чего появляется необходимость в специальных мероприятиях по управлению потоком, отбрасываемым в ниж­ ний бьеф гидроузла. Такая схема сопряжения бьефов используется, как пра­ вило, для массивных арочных плотин. В случае тонких арочных плотин, как будет видно на примере гидроузла Пикотэ, для организации отброса струн тре­ буются специальные сложные и дорогостоящие конструкции.

Сопряжение бьефов посредством отброса струй носками-трамплинами мо­ жет применяться на гидроузлах с арочными плотинами при значительных па-

66

волновых расходах. Такими гидроузлами, например, являются испанский гидро­ узел Альдеадавнла и португальский гидроузел Пикотэ (табл. 12).

Таблица 12

Гидроузлы с водосбросами, совмещенными с арочными или арочно-гравитационными плотинами, и с сопряжением

бьефов посредством отброса струй носками-трамплинами

стоит (рис. 55) из арочно-гравитационной плотины высотой 139,5 м, длиной по гребню 250 м и здания подземной гидроэлектростанции, водоприемники кото­ рой расположены на левом берегу реки вне тела плотины. В здании гидро­ электростанции установлено шесть гидроагрегатов общей мощностью 756 Мет; общий расход гидроэлектростанции 675 м31сек. Водосброс гидроузла Альдеа­ давнла совмещен с плотиной и рассчитан на пропуск расхода 10 000 м3)сек. Дополнительный туннельный водосброс, расположенный на правом берегу реки, может пропустить расход воды, равный 2800 м3/сек.

Длина водослива гидроузла Альдеадавнла по гребню составляет 135,6 м, бычками он разделен на восемь пролетов по 14 м. Для поддержания НПУ во­ дослив оборудован сегментными затворами высотой 7,84 м. При форсирова­ нии уровней воды толщина струи на гребне водослива достигает 13 м. Водо­ слив сужается в плане, и удельные расходы в русле реки, ширина которого равна 60 м, достигают 167 м2/сек. Для того, чтобы пооки-трамплипы обеспечи­ вали падение потока в русло реки, им придана специальная форма, которая получена в результате лабораторных исследований '.1

Общий вид гидроузла Альдеадавила при пропуске расходов через водо­ слив показан на рис. 56. В теле плотины имеются также два глубинных водо­ спуска диаметром 2,5 м каждый, рассчитанные на пропуск суммарного расхо­ да 300 м3/сек при напоре около 100 м.

галией о необходимости снабжения водой нижележащих гидроузлов в случае

68

женин бьефов посредством отброса струй носкамп-трамтшшамп водосливная поверхность располагается па низовой грани плотины. Разместить водослив­ ную поверхность непосредственно на низовой грани арочных плотин не пред­ ставляется возможным. Поэтому водосбросы с носками-трамплинами как бы пристраиваются к арочной плотине. Характерным примером такого сооруже-

А—.4. к К-

_Щ5

в — J

ния является гидроузел Пикотэ [15, 153—157], возведенный па пограничном между Испанией и Португалией участке р. Дуэро. В состав гидроузла (рис. 58) входят: арочная плотина двоякой кривизны высотой 100 м и длиной по гребню 93,5 м, подземное здание гидроэлектростанции с водоприемником на правом

сброс диаметром 5,5 м. Этот водосброс оборудован на концевом участке авто­ матическим сегментным затвором и рассчитан на пропуск расхода 600 м3/сек.

В подземном здании гидроэлектростанции Пикотэ установлены три гидро­ агрегата общей мощностью 180 Мет. От отсасывающих труб гидроагрегатов

69