Основные сооружения гидроузла и их устройство

К основным сооружениям гидроузла можно отнести бетонную водосливную плотину, ГЭС и судопропускные сооружения (например, судоходный шлюз).

Бетонная плотина (рис. 1.3, а) представляет собой подпорное сооружение, поддерживающее уровень верхнего бьефа (УВБ) и служащее для сброса паводковых вод. В таких плотинах можно выделить тело плотин, гребень, затвор для регулирования сбрасываемой воды, понур и противофильтрационную шпунтовую стенку для уменьшения фильтрации давления по подошве сооружений.

Для выработки электроэнергии в состав гидроузлов включают ГЭС, которые весьма разнообразны по своему устройству. ГЭС, здания которых поддерживают напор, называют плотинными, а ГЭС, расположенные ниже водонапорного сооружения и не воспринимающее гидростатическое давление воды со стороны ВБ — приплотинными.

На рис. 1.3, б изображен поперечный разрез наиболее распространенного типа ГЭС — плотинной, характерной для равнинных рек и применяемых на гидроузлах с напором до 30 м. Среди элементов этого сооружения можно выделить турбину, осуществляющую вращательное движение под воздействием потока воды; генератор, жестко связанный с турбиной ГЭС через вал; спиральную камеру, сконструированную специальной формы для равномерной подачи воды на лопасти турбины и отсасывающую трубу, отводящую воду из ГЭС.

а	б
в

Рис. 1.3. Схемы основных сооружений гидроузла: а — бетонная водосливная плотина; б — гидроэлектростанция; в — шлюз; 1 — тело плотины; 2 — гребень; 3 — затвор; 4 — фильтрационный поток; 5 — турбина; 6 — пазы для затворов; 7 — генератор; 8 — вал; 9 — спиральная камера; 10 — отсасывающая труба; 11 — ворота верхней головы; 12 — камера; 13 — ворота нижней головы

Если гидроузел проектируется в том числе и для воднотранспортных целей, то для преодоления сосредоточенного перепада уровней воды, вызванного строительством гидроузла, в его состав включают и судопропускное сооружение. Строительство судоходного шлюза (рис. 1.3, в) является наиболее распространенным решением вопроса судопропуска через гидроузел. Судоходный шлюз состоит из верхнего и нижнего подоходных каналов, камер и голов, которые воспринимают напор воды и на которые располагают оборудование для выполнения операций шлюзования.

Выбор створа гидроузла

Сооружения гидроузла располагаются на реке в заранее установленных поперечных створах, которые тщательно выбираются путем сравнения ряда вариантов, отличающихся между собой природными особенностями, условиями строительства и эксплуатации сооружений.

На выбор створа гидроузла существенное влияние оказывают строительные свойства грунтов, на которых возводится напорное сооружение, и рельеф местности в районе строительства. Наиболее надежными и экономичными в эксплуатации считаются сооружения, возводимые на скальных грунтах, а на нескальных приходится возводить тяжелые гидротехнические сооружения, требующие значительных материальных затрат. При крутых берегах русла и долины реки существенно уменьшаются зона затопления земель и длина напорного фронта сооружений, а, следовательно, и их стоимость, но при этом может быть затруднено производство работ по возведению сооружений.

Во избежание затоплений значительных территорий, створы гидроузлов необходимо назначать выше крупных населенных пунктов, промышленных предприятий и территорий, используемых для различных целей (объекты сельского хозяйства, природные ископаемые и ресурсы, зоны заповедников и отдыха и т. п.)

При расположении створа ниже крупного притока реки увеличивается зона затопления поймы притока, однако при этом на притоке улучшаются судоходные условия. При расположении створа выше притока уменьшается зона затопления земель, но теряются дополнительные выгоды для энергетика и водного транспорта. Окончательный выбор створа в данном случае должен производиться путем сравнения затрат и полученных результатов по различным отраслям народного хозяйства.

При выборе створов необходимо учитывать наличие в районе строительства подъездных путей и других инженерных коммуникаций, жилых поселков, материальных и трудовых ресурсов, промышленных предприятий и производственных баз, а также условия для пропуска льда, паводков, судов и другие факторы.