Водобой
Водобой — массивная бетонная плита толщиной 2 ÷ 5 м с гасителями энергии или без них. Водобой является устройством нижнего бьефа, расположенным сразу за телом плотины, задачами которого являются крепление дна и формирование наиболее благоприятных гидравлических условий в нижнем бьефе, обеспечивающих эффективное гашение вредной энергии воды.
В виду того, что водобой подвержен воздействию потока воды, движущегося с большими скоростями, поверхность его должна быть защищена от износа льдом, наносами и т. п. прочной облицовкой.
Для плотин на нескальном основании характерен донный режим сопряжения бьефов, при котором возможно возникновение, как затопленного, так и отогнанного прыжка. Наиболее эффективное гашение энергии происходит в затопленном прыжке, однако расчеты могут показать, что без изменения конструкции водобоя (при плоском водобое) в нижнем бьефе возникает недопустимый отогнанный прыжок. В этом случае условия затопления прыжка создают с помощью специальных устройств.
На рис. 3.8 представлены различные схемы гашения энергии на водобое.
|
|
|
|
б | |
|
| |
|
а |
в |
Рис. 3.8. Варианты водобойных устройств: а — варианты конструкций водобойных колодцев; б — конструкция водобойной стенки; в — комбинированный водобойный колодец; 1 — дренаж; 2 — строительный откос; 3 — фильтрационное отверстие; 4 — подпорная стенка; 5 — отвод воды из дренажа
Схемы с водобойными колодцами, представленные на рис. 3.8, а, отличаются формой концевой части колодца и особенностью устройства дренажа. Так, например, схема с наклонным уступом имеет преимущество с точки зрения износа бетона, однако эффективность колодца при этом уменьшается, что приходится компенсировать увеличением его глубины.
Необходимо отметить, что устройство водобойного колодца увеличивает высоту плотины и вместе с ней (по соображения устойчивости сооружения) ширину, что существенно влияет на удорожание стоимости плотины.
Этого недостатка лишена схема с водобойной стенкой (рис. 3.8, б). Вместе с тем, водобойная стенка имеет свои недостатки среди которых можно отметить:
возможность возникновения за стенкой отогнанного прыжка, для устранения которого потребуется устройство второй стенки;
длина крепления за водобойной стенкой должна быть несколько большей по сравнению с водобойным колодцем, что потребует дополнительных затрат.
Промежуточным вариантом устройства водобоя является комбинированный водобойный колодец, который включает в себя как заглубление водобойного колодца, так и выступ стенки. Высоты стенки с, представленной на рис. 3.8, в, определяют из минимально допустимого условия возникновения затопленного прыжка за стенкой, а глубину колодца d, исходя из условия, что при глубине (с + d) в колодце прыжок тоже был затопленным.
Помимо указанных устройств, в пределах водобоя также располагают специальные гасители энергии (рис. 3.9) в виде сплошных и сосредоточенных выступов, среди которых различают пирсы, шашки, зубья, растекатели, носки-расщепители и др. Форму и взаимное расположение определяют только путем проведения лабораторных исследований.
|
|
|
| |||
|
а |
б |
в | |||
|
| |||||
|
г | |||||
|
|
|
| |||
|
д |
е |
ж | |||
Рис. 3.9. Специальные гасители энергии, располагаемые на водобое: а, в и г — пирсы; б — шашки; д, е и ж — варианты зубчатого порога