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

■пенне, длина которого около 90 м. В конце этого крепления выполнен треуголь­ ный трамплин высотой 3 м.

На плотине Кукуан предусмотрена возможность перелива воды через ее гребень. Для этого имеется водосливной оголовок, пропускная способность которого при его длине по фронту 49 м и напоре на гребне 2,6 м составляет

260м3/сек.

Всостав гидроузла Кукуан входит подземная деривационная гидро­ электростанция мощностью 45 Мет. Основание плотины Кукуан состоит из песчаников и кварцитов, разделенных в ряде случаев тонкими напластованиями сланца. Гидроузел Кукуан запроектирован фирмой «Конн и Белье».

Глубинные водосбросы гидроузла Камбамбе [194— 196] на р. Кванза в Ан­

Рис. 72. Поперечный разрез плотины Камбамбе

а —по глубинному водосбросу; б —по плотине и креплению п пнжнем бьефе гидроузла; / —глубинные водосбросы; 2 —рабочий затвор иодисироеа;

водобонныП колодец; 4 —водобойная сгенка.

ной по гребню около 300 м и подземная деривационная гидроэлектростанция с двумя гидроагрегатами мощностью 65 Мет каждый, которая строится в две очереди.

Глубинные водосбросы гидроузла (рис. 72) выполнены в виде семи напор­ ных труб, в конце которых установлены рабочие плоские затворы (их размеры ориентировочно 8X10 м). Напор на пороге плоского затвора составляет 25 м. В нижнем бьефе гидроузла имеется бетонное крепление с водобойной стенкой высотой 5 м, размеры и форма которых были установлены, в результате гидравлическнх исследований.

В строительный период расходы р. Кванза пропускались через туннель, который был рассчитан на расход 500 м31сек. В дальнейшем этот строительный туннель использовался как донный водосброс с пропускной способностью 800 .u3jcen. В составе гидроузла предусмотрено также промывное устройство, которое в период дождей предохраняет водохранилище от заиления. Основа­ ние плотины Камбамбе представлено осадочными породами: уплотненными сланцами, песчаниками и конгломератами, которые подстилают граниты.

В результате анализа гидроузлов с высокими арочными плотинами, глав­ ными водосбросами которых являются глубинные, выявлены их следующие характерные особенности.

1.Совмещенные с арочными плотинами глубинные водосбросы, рассчитан­ ные на значительные расходы (5—10 тыс. м31сек) и сопряжение бьефов путем отброса струй, осуществлялись на гидроузлах с гидроэлектростанциями дери­ вационного типа.

2.В качестве рабочих использовались плоские затворы, нагрузки «а кото­ рые достигали 3000 Т.

3.Водобойный колодец или крепление русла в нижнем бьефе гидроузла

выполнялись лишь в тех случаях, когда выход из отсасывающих труб гидро-

82

.электростанции был расположен вблизи места падения струн воды в нижний бьеф (гидроузел Морроу Пойнт), либо когда русло реки в месте падения воды из водосбросов в нижний бьеф было сложено относительно слабыми скальны­ ми породами.

4.Избыточная кинетическая энергия максимальных паводковых расходов на рассматриваемых гидроузлах достигала 6—10 млн. кет (гидроузлы Кариба, Камбамбе, Баундери).

5.На всех гидроузлах, за исключением гидроузла Бауидери, нет других

водосбросов, кроме глубинных, рассчитанных на значительные расходы.

6. Все рассматриваемые гидроузлы возведены в странах с мягким клима­ том. что особенно существенно для эксплуатации глубинных затворов.

17. БЕРЕГОВЫЕ ОТКРЫТЫЕ ВОДОСБРОСЫ

АРОЧНЫХ И АРОЧНО-ГРАВИТАЦИОННЫХ ПЛОТИН

Устройство водосброса в теле арочной или арочно-гравитационной плотичпы с точки зрения ее напряженного состояния во многих случаях является неблагоприятным. Поэтому одним из наиболее распространенных компоновоч­ ных решений гидроузлов с такими плотинами является устройство береговых водосбросов. Широко используются в практике строительства и проектирова­ ния как открытые, так и закрытые водосбросы такого типа. Остановимся в этом параграфе лишь на открытых водосбросах. В дальнейшем гидроузлы с такими водосбросами условно разделим на две группы: с водосбросами «а обоих бе­ регах и с одним водосбросом (табл. 14 и 15).

Таблица 14

Гидроузлы с двумя открытыми береговыми водосбросами

Таблица lfr

Гидроузлы с открытыми водосбросами, расположенными в боковом примыкании плотины

П р и м е ч а н и е . А — арочная плотина; АГ — арочно-гравитационная; плотина.

До недавнего времени максимальный сбросной расход водосбросов в бо­ ковых примыканиях не превышал 4000 мгІсек. В последнее время появилисьсведения о гидроузлах Рейпл и Мовилла, сбросные расходы водосбросов кото­ рых значительно превышают указанный расход, а также о гидроузле Буллард: Бар со сброоным расходом около 4500 м3/сек.

Гидроузел Рейпл [197, 198] возведен в Чили на реке того же названия в следующем составе (рис. 73): арочная плотина двоякой. кривизны высотой 109,5 м, длиной по гребню 342 м (длина арочной части 270 м) с массивными береговыми устоями; приплотиниое здание гидроэлектростанции, в котором установлено четыре агрегата (пятый агрегат предполагается установить в. дальнейшем) мощностью 70 Мет каждый, и расположенные в береговых грави­ тационных устоях открытые водосбросы. Назначение гидроузла — выработка электроэнергии, ирригация и регулирование паводков.

Каждый из поверхностных водосбросов гидроузла разделен на гребне быч­ ками толщиной 4,0 м на три пролета, перекрываемых сегментными затворами-

84

размером 13,2x15 м. Водосливной оголовок водосброса на 19 м выдвинут в •сторону верхнего бьефа (рис. 74). За водосливным оголовком водосброса

.имеется довольно длинный участок сливной грани, заканчивающийся носкомтгралгплнном. Очертание его поверхности подобрано в лаборатории таким обра­

зом, чтобы струи воды концентрировались в русле реки, ширина которого ■составляет около 80 м при отметке уровня воды 30 м. Пропускная способность ■обоих водосбросов при нормальном подпертом уровне (отметка 105 м) равна

(У—труба для выравнивания давления.

85

9300 м?/сек, а при форсировании уровня воды до отметки 107 м — 11 300 м31сек.. У правобережного поверхностного водосброса на уровне перекрытия зданиягидроэлектростанции расположены два глубинных водосброса, рассчитанных на пропуск 700 м3/сек каждый. Размеры рабочих затворов этих водосбросов- 2,75X4,00 м.

Основанием плотины Рейпл являются светлые граниты, прорезанные места­ ми жилами очень твердых лампрофиров. Качество основания плотины хоро­ шее, однако имеются и сбросовые трещины.

Рис. 75. План гидроузла Верцаска

7-верховая перемычка; 2—низовая перемычка; 3—строительный туннель; 4, 5—глубинные водоспуски; б—поверхностные водосбросы; ?—открытое распределительное устройство; «У—водоприемник гидроэлектростанции;

Р—напорный туннель гидроэлектростанции; 10—дисковой затвор; / / —на­ порная шахта; 12—здание гидроэлектростанции; 13—помещение транс­

форматоров и распределительного устройства.

Для пропуска расходов воды в строительный период был выполнен об­ водной туннель длиной 342 ж, рассчитанный на пропуск расхода 1800 м3/сек повторяемостью один раз в два года. Ввиду того, что расход повторяемостыо один раз в три года составлял 3000 м3/сек, проектом производства работ по строительству гидроузла была предусмотрена возможность затопления перемы­ чек. Для того, чтобы затопление котлована было организованным, в нижней части верховой перемычки предусмотрены два отверстия площадью 26 м2, а чтобы уровни воды были ниже перекрытия здания гидроэлектростанции, в- его основании и в основании плотины были выполнены временные водосбросы -для пропуска расхода до 4000 м31сек. В этом случае вместе с обводным тунне­ лем в строительный период можно было пропускать расход повторяемостьюраз в 60 лет, равный 6200 ж?!сек.

а в 1965 и 1966 гг. было по три паводка с расходами соответственно 3000, 4700, 4000 и 2500, 3400, 2200 м31сек.

После окончания строительства гидроузла обводной туннель можно былоиспользовать для опорожнения водохранилища; для этого предусматривалась

86

возможность взрыва заглушки, перекрывающей туннель. Проект гидроузла Рейпл выполнен французской фирмой «Конн и Белье».

Самой высокой плотиной с двумя водосбросами на берегах является пло­ тина Контра, входящая в состав гидроузла Верцаска [16, 17, 199, 200]. Соору­ жения этого гидроузла (рис. 75) состоят из арочной плотины Контра высотой 220 м. длиной по гребню 380 м. которая возведена на р. Верцаска в Швейца­ рии, и подземного здания гидроэлектростанции с короткими подводящими во­ доводами и отводящим туннелем, сбрасывающим воду в оз. Лаго-Маджиоре. Мощность гидроэлектростанции в трех агрегатах 105 Мет.

Два поверхностных водосброса, имеющие каждый по шесть пролетов ши­ риной 8 .и, симметрично расположены в боковых примыканиях плотины. С по­ мощью носков-трамплинов, снабженных расщепителями, расходы воды, дости-

Рнс. 76. Пропуск паводковых расходов через водо-

'сбросы плотины Контра.

тающие 1000 лР/сек, отбрасываются почти на 200 лі к центру русла реки. Общий вид плотины Контра во время пропуска паводковых расходов изображен на рис. 76.

В составе гидроузла имеется два водоспуска; один из них расположен в теле плотины, а для другого используется строительный туннель. Пропуск­ ная способность каждого из водоспусков 170 м3/сек\ расходы воды в обоих водоспусках регулируются с помощью задвижек, работающих под напором 200 Плотина Контра возведена в благоприятных геологических условиях; основанием ее являются гнейсы, иногда чередующиеся с прослойками извест­ няка.

Строительные расходы гидроузла Верцаска пропускались через обводной туннель, рассчитанный на расход 200 м3/сек. Расчетный расход строительного периода достигал 2000 м3/сек, и, таким образом, проектом допускалось затоп­ ление котлована, что и имело место в действительности.

Плотима Контра расположена в сравнительно узком створе. Другим при­ мером гидроузла, плотина которого расположена в створе такой же относи­ тельной ширины, является гидроузел Росс (США), возведенный «а р. Скагит [147, 201, 202]. Эту арочную плотину предполагалось строить в три очереди; ее высота после второй очереди строительства составляла 165 м (после завер­ шения строительства высота плотины будет равна 200 м при ширине по гребню 397 м). Гидроэлектростанция гидроузла Росс построена значительно ниже створа плотины на левом берегу реки. Водосбросы гидроузла Росс, рассчитан-

87

ные на пропуск 3G00 .и3/сек, расположены в боковых частях плотины. Форма их водосливной поверхности была определена в результате лабораторных ис­ следований; она способствовала концентрации потока в центре русла реки и частичному гашению энергии за счет соударения струй в воздухе. Один из во­ досбросов этой плотины показан на рис. 77.

водосброса имеется уступ для подвода воздуха под струю. Сливная поверхность водосброса плавно сужается в плане с 22 до 18 м. Каж­ дый из водосбросов на концевом участке снабжен носком-трамплином для отброса потока в русло реки. На рис. 79 показан общий вид плотины Камиси-

•ба во время пропуска через водосброс паводковых расходов ®оды.

Всостав гидроузла Камиснба входит также гидроэлектростанция мощ­ ностью 90 Мет. Назначение гидроузла — кроме энергетики регулирование па­ водков и орошение.

При наличии в составе гидроузла двух водосбросов, размещаемых в бере­ говых примыканиях, как правило, стремятся располагать их симметрично по отношению к оси русла, что позволяет в большинстве случаев более простыми средствами добиться приемлемых условий сопряжения бьефов, уменьшить ин­ тенсивность сбойных течений в нижнем бьефе гидроузла, а, следовательно, и опасность значительных разрушений ірусла реки и берегов. Для решения указанных задач при наличии в составе гидроузла одного водосброса необхо­ димо прежде всего, чтобы направление струи за водосбросом практически сов­ падало с направлением течения реки. Для выполнения этого условия водо­ сбросы рассматриваемого типа сооружают в виде быстротоков, а в ряде слу­ чаев на их концевом участке устраивается носок-трамплин двоякой кривизны.

88

Из гидроузлов с арочной плотиной и одним водосбросом, расположенным в боковом примыкании, на наибольшие сбросные расходы рассчитан гидроузел Мовилла [205] на р. Яки в Мексике, запроектированный итальянскими специа­