Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современное техническое состояние водозаборных сооружений на Донском магистральном канале и пути повышения их эксплуатационной надежности
.pdf
На донно-решетчатом водозаборе с криволинейным подводящим
руслом эффективность борьбы с наносами повышается путем устройства
перед решетчатой частью косонаправленного порога (рисунок 7, б) [8-10].
Наносы отвлекаются от водоприемника на двух ступенях: в подво-
дящем криволинейном русле общей поперечной циркуляцией потока, как
на ферганском водозаборе; перед решетчатой частью возникшим перед
ступенчатым порогом местным циркуляционным течением. Последнее
обеспечивает захват наносов, их транспорт и сброс через отверстие в быке
в нижний бьеф. Для этих водозаборных сооружений характерны те же недостатки, что и для ферганских.
На послойно-решетчатом водозаборе (рисунок 7, в) для предотвра-
щения поступления наносов на решетки водоприемника использовано явление обтекания потоком преграды, как в бычковом водозаборе. В данной
схеме под полыми и затапливаемыми водным потоком быками проходит
водозаборная галерея. При натекании потока на преграду, которой являются быки, перед ними и вдоль них образуются обратные циркуляционные
течения. Ими отгоняются от быков донные токи, транспортирующие наносы. В зонах, свободных от отложения и транспорта наносов, располагают
водозаборные решетки, то есть вдоль боковых поверхностей быков и сверху них. Паводковые воды сбрасывают через автоматическую водосливную
плотину, расположенную рядом с решетчатой частью.
1.3 Основные эксплуатационные требования,
предъявляемые к водозаборным сооружениям
Водозаборные сооружения должны удовлетворять следующим экс-
плуатационным требованиям:
- функциональные требования:
а) забирать в магистральный канал расходы воды в строгом соответ-
ствии с графиком водопотребления независимо от колебаний горизонтов
воды в водоисточнике;
21
б) беспрепятственно пропускать паводковые и ливневые расходы;
в) перекрывать поступление воды в водоводы в случаях, предусмот-
ренных правилами эксплуатации, и при технических осмотрах;
- технические требования:
а) предохранять каналы от поступления в них донных наносов, шуги,
льда и плавника;
б) быть удобными для эксплуатации и автоматизации;
в) обеспечивать возможность ремонта сооружений без прекращения
подачи воды в канал;
г) не допускать поступление излишних расходов воды в канал;
д) быть прочными, долговечными, надежными в эксплуатации;
е) иметь хорошие и устойчивые водомерные свойства;
ж) в необходимых случаях удовлетворять требованиям судоходства,
рыболовства, энергетики, лесосплава;
- экономические требования: простые и экономичные конструкции;
- экологические и эстетические требования: обеспечить рыбоохран-
ные и природоохранные мероприятия.
Кроме того, водозаборные сооружения должны обеспечивать сле-
дующие нормативные показатели:
- минерализация воды, г/л, забираемой из источника орошения,
не должна превышать в пустынной зоне для песчаных почв – 2-3; для сероземов – 1,5; в сухостепной зоне для темно-каштановых почв – 0,7-0,8;
в степной зоне для черноземов – 0,5-0,6;
- содержание крупных наносов в воде, поступающей в систему,
не должно превышать 5 м3 из расчета на 1 га орошаемой площади;
- содержание в воде плавающего мусора не должно превышать до-
пустимых пределов, устанавливаемых в зависимости от конструкции оросительной сети (открытая, закрытая) и поливной техники;
- водообеспеченность системы (т. е. степень соответствия фактиче-
ской водоподачи расчетной потребности в воде) в расчетном году
22
n
(75 или 90 %-й обеспеченности) должна составлять 100 %;
- равномерность поступления воды в систему во времени должна на-
ходиться в заданных пределах, при этом коэффициент вариации расхода
воды за период оперативного планирования не должен превышать
(0,05-0,10) и определяется по формуле (1):
xC
где – среднеквадратическое отклонение
Qx
– фактические замерные расходы воды, выполненные 3-6 раз
Ф
i
/σ
V
, (1)
n
1
n
2
)(
xx
i
;
1
в сутки;
Qx
– средний расход воды за период оперативного планирования;
ср
– число измерений за этот период, шт.
В отношении прочности, устойчивости и долговечности водозабор-
ные сооружения должны удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к гидротехническим сооружениям [11].
Расходы воды, подаваемые потребителю, изменяются во времени.
Регулирование расходов в водозаборных сооружениях достигается затворами и вызывается как переменностью расходов, подаваемых потребителю, так и изменением уровней воды в верхнем бьефе гидроузлов. В отдельных случаях через водозаборные сооружения может поступать расход,
превышающий расход потребления. Для предотвращения переполнения
каналов, излишек воды сбрасывается в нижний бьеф через специальные
устройства (автоматические водосливы, сифоны и др.), расположенные
за водозаборными сооружениями.
Защита каналов от поступления в них донных наносов осуществля-
ется с использованием поперечной циркуляции, которая возникает в потоке в следующих случаях: в естественном криволинейном или искусственно
созданном русле при подходе к водозабору; при боковом водозаборе; при
перераспределении удельных расходов, когда в водозаборных отверстиях
23
они меньше, а в водосбросных больше; при обтекании вертикально поставленных преград; при установке порогов переменной высоты [11].
Чтобы не допустить плавающие лед, шугу, мусор, деревья и другие
тела в каналы, в водозаборных сооружениях предусматривают специальные устройства, отклоняющие их к водосбросным пролетам плотины,
а шугу пропускают через специальные устройства – шугосбросы. Крупные
плавающие тела (лед, деревья и др.) пропускают вместе с водой через водосбросные плотины.
1.4 Виды повреждений и дефектов,
возникающие при эксплуатации водозаборных сооружений
При эксплуатации водозаборных сооружений важно правильно оце-
нить характер и опасность возникающих в них повреждений и четко классифицировать их, чтобы выбрать наиболее рациональные методы и назначить оптимальные сроки ремонтных работ.
Возможные повреждения можно классифицировать по следующим
основным признакам:
- по причинам их вызывающим;
- по характеру процессов разрушения конструкций;
- по значимости последствий разрушения и трудоемкости восстанов-
ления конструкций сооружений.
Причины, вызывающие повреждения сооружений, можно свести
к четырем видам:
- воздействие внешних природных и искусственных факторов;
- воздействие внутренних факторов, обусловленных технологиче-
ским процессом;
- проявление дефектов, допущенных при изысканиях, проектирова-
нии и возведении сооружений;
- недостатки и нарушение правил эксплуатации сооружений.
По характеру процессов, приводящих к разрушению конструкций,
24
оно может быть двух видов:
- механическое разрушение конструкций, вызванное приложением
силы, например, сверхрасчетной нагрузки, деформацией грунтов основания, сейсмическим воздействием, механическим повреждением при уходе
за конструкциями и т. п.
- физико-химическое разрушение конструкций (окисление, корро-
зия), вызванное воздействием на конструкции растворов солей, кислот,
щелочей, грунтовой воды или других агрессивных жидких или газообразных сред в сочетании с влагой, а также воздействием электрического тока,
биологических процессов и т. п.
Чаще всего сооружения, их конструктивные элементы и оборудова-
ние преждевременно выходят из строя в результате воздействия не одного
какого-либо фактора, а суммарного их воздействия. Это, прежде всего, увлажнение и переменные температуры, а также механическое, химическое,
биологическое и другие воздействия. При этом заметное влияние одного
какого-либо фактора обычно способствует резкому усилению воздействия
на конструкции других факторов.
По степени разрушения или значимости последствий можно выде-
лить три категории повреждений.
К первой категории относятся повреждения аварийного характера,
вызванные дефектами проектирования, строительства, стихийными явлениями (сильными ветрами, снегопадами, затоплением и др.), а также нарушением правил эксплуатации сооружений.
Восстановление всего сооружения или части в этом случае произво-
дится путем замены всех или некоторых конструкций по специально разработанным проектам.
К повреждениям второй категории относятся разрушения основных
конструкций, обусловленные воздействием внешних и технологических
факторов, нарушением правил эксплуатации; такие нарушения не являют-
25
ся аварийными и устраняются при капитальном ремонте путем их усиления или замены.
К повреждениям третьей категории относятся разрушения второсте-
пенных элементов, устраняемые, как правило, при текущем ремонте.
Таким образом, к основным видам повреждений и дефектов, возни-
кающих при эксплуатации водозаборных сооружений, относятся:
- наличие сосредоточенных ходов фильтрации в основании сооруже-
ний (грифоны в нижнем бьефе);
- наличие и развитие трещин на гранях сооружений, в зонах сопря-
жения элементов сооружений;
- следы выщелачивания, коррозии бетонных, металлических и ка-
менных конструкций водозаборных сооружений;
- нарушение состояния антикоррозионного покрытия;
- наледи на затворах и механическом оборудовании водозаборных
сооружений;
- нарушение уплотнений на затворах водозаборных сооружений;
- деформации и повреждения металлоконструкций плоского подъем-
но-опускного затвора (прогибы полок ригелей, трещины в силовых элементах);
- повреждение элементов опорно-ходовых и закладных частей подъ-
емно-опускного затвора;
- повреждения тяговых цепей подвески подъемно-опускного затвора;
- дефекты и повреждения в виде сколов или зон истирания, сквозных
отверстий, с обнажением или оголением арматуры, с коррозией арматуры
и т. п.;
- наличие на поверхности отслаивания, выкрашивания, коррозии ар-
матуры, высолов и т. п.;
- взаимные смещения по межсекционным швам бетонных и железо-
бетонных конструкций;
26
- раскрытие трещин, швов бетонных и железобетонных конструкций
сооружений;
- дефекты и повреждения бетона устоев водозаборных сооружений;
- осадки устоев водозаборных сооружений;
- разрушение креплений понура и рисбермы водозаборных сооруже-
ний;
- размыв нижнего бьефа водозаборного сооружения.
2 Современное техническое состояние водозаборных сооружений
в составе Донского магистрального канала
Основы орошения Ростовской области составила река Дон с зарегу-
лированным в 1952 году Цимлянским водохранилищем. Водозабор в Донской магистральный канал (ДМК) в 50-х годах составлял до 160 м3/с
(рисунок 8).
Рисунок 8 – Головное сооружение Донского магистрального канала
из Цимлянского водохранилища (верхний бьеф)
Оросительная вода из ДМК поступала в безводные районы Ростов-
ской области. Когда площадь орошаемых земель на госсети в Ростовской
области достигла 250 тыс. га, возникла необходимость увеличения расхода
головного участка ДМК до 250 м3/с и строительства третьей нитки тоннеля
27
с расходом 55 м3/c. В результате проведения строительных работ пропускная способность ДМК увеличилась до 250 м3/с по головному шлюзу. Дополнительными источниками оросительной воды в Ростовской области
стали Манычское, Веселовское и Пролетарское водохранилища.
Водозаборное сооружение ДМК представляет собой гидротехниче-
ское сооружение закрытого типа в виде многоочковой железобетонной
трубы с семью прямоугольными отверстиями. Входная часть сооружения
длиной 173 м выполнена в виде трубчатого оголовка, разделена промежуточными бычками на семь отверстий шириной 4 м и высотой 6 м каждое.
К ней примыкает безнапорная труба длиной 30 м, с семью отверстиями,
шириной по 4,5 м и высотой 7,25 м, заканчивающаяся водобойным колодцем длиной 20 м. Сооружения имеют отметки: входной порог – 27,4 м,
днище безнапорной трубы – 26,4 м и водобойного колодца – 25,2 м.
Из ДМК вода подается на орошение и обводнение в следующие ма-
гистральные каналы: Нижне-Донской (Q = 20 м3/с), Верхне-Сальский
(Q = 30 м3/с), Багаевский (Q = 40 м3/с), Садковский (Q = 11 м3/с), Проле-
тарский (Q = 54 м3/с). Кроме того, из Веселовского водохранилища вода
подается в Азовский магистральный канал.
Багаевский магистральный канал выполнен в земляном русле длиной
36,4 км. На рисунке 9 представлено головное водозаборное сооружение
Багаевского канала. В состав сооружения входят: входной док, шлюзрегулятор с водобойным колодцем, выходной док, автогужевый мост над
шлюзом-регулятором и надшлюзовое здание для управления щитами
с электрическим и ручным приводом. Входной док представляет собой железобетонную лотковую конструкцию с ныряющими боковыми стенками,
в плане имеет вид раструба.
Каждое из трех отверстий, шириной по 3 м каждое, перекрыты пло-
скими колесными затворами. С верхнего и нижнего бьефов отверстия
имеют пазы для ремонтных затворов. Штанговые подъемники для маневрирования затворами имеют электрический и ручной приводы. Сопряже-
28
ние головного водозабора с каналом в верхнем и нижнем бьефе укреплено
каменной отмосткой.
Рисунок 9 – Здание управления затворами
головного водозаборного сооружения Багаевского канала
Головное водозаборное сооружение Садковского канала (рисун-
ки 10, 11) состоит из подходного железобетонного лотка докового типа,
в плане имеет вид раструба, входного оголовка шириной 4,0 м, переходящего в двухочковую трубу размером 1,5×2,0 м, низовой подпорной стенки
заделанной в откосе канала, водобойного колодца и надшлюзового здания
для управления щитами с ручным и электрическим приводом.
Рисунок 10 – Головное водозаборное сооружение Садковского канала
29
Рисунок 11 – Здание управления затворами головного
водозаборного сооружения Садковского канала
Головной водозабор Пролетарского канала, находящейся на ПК 1122,
выполнен их железобетона с двумя отверстиями шириной 3 м каждое,
с отметкой порога 21,52 м (рисунок 12). Отверстия перекрыты плоскими
колесными затворами. Оба рабочих затвора спарены и приводятся в действие одновременно одной лебедкой, имеющей ручной и электрический приводы. Сопряжение головного водозабора с каналом в верхнем и нижнем
бьефах укреплено каменной отмосткой. Через водозабор проложен автодорожный мост из сборного железобетона.
Рисунок 12 – Здание управления затворами головного
водозаборного сооружения Пролетарского канала
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]