Гидротехнические сооружения

Q2

Hp

p

.

2gμ2ω2

Здесь Qр – расход водотока (реки);

μ – коэффициент расхода водоспуска, определяемый по

формуле (4.18);

ω – площадь сечения водоспуска.

Гидравлический расчет водовыпуска заключается в определе-

нии размеров поперечного сечения трубы,

обеспечивающихУпо-

Н

ступление в нижний бьеф требуемого расхода. Расчетный расход

водовыпуска определяется величиной полезных попусковТводы из

водохранилища в нижний бьеф в соответствии с хозяйственными

нуждами и устанавливается по графикам водоподачи потребителям.

случай

минимальной экс-

Расчет выполняется по формуле (4.17) на

плуатационной отметки уровня верхнего бьефаБ, обычно совпадаю-

щей с уровнем мертвого объема водохран лища. Уровень нижнего

бьефа определяется по графику

Q = f(УНБ). Порядок расчета может

р

азмерами поперечного сече-

быть следующим. Задаются фо мой

о

ния трубы и по формуле (4.17) находятиее пропускную способность.

Подбираются такие размеры, чт бы п опускная способность трубы

т

соответствовала требуем му расх ду.

или

водоспуск

используются для пропуска

Если водовыпуск

строительных расходов, х размеры назначаются из условия про-

з

пуска этих расходов. В отдельных случаях за расчетный расход мо-

о

жет быть принята часть паводкового расхода, пропускаемая через

водовыпуск или в доспуск.

п

е

Р

затворы – это подвижные конструкции для перекрытия водо-

сливных отверстий и регулирования расходов, уровней, перепадовУ

уровней, объемов воды в бьефах сооружений;

Н

закладные части – это конструкции, заделанные в телоТсооруже-

шеток и фиксации их положения, монтажа отдельных устройств;

й

для обогрева сооружений и защиты кромок и поверхности бетона от

разрушения;

и

Б

опорно-ходовые части – это устро

ства для передачи давления

от затворов на закладные части и

н х – на сооружение;

оборудования;

через

сороудерживающие решетки;

о

захватные балки для подъ-

подъемно-транспортные механизмы

ема и транспортирования

в и ешеток, монтажа и демонтажа

затв

и

для чистки сороудерживающих решеток.

очистные устройс ва

К механическому оборудованию также можно отнести служеб-

з

ные мосты, подкрановые балки, эстакады.

о

5.2. Затворы

По местоположению перекрываемого отверстия относительно

уровня воды в бьефе затворы делятся на поверхностные и глубин-

ные. По конструктивным признакам затворы бывают плоские, сег-

ментные, секторные, вальцовые, крышевидные, клапанные и др.

Наиболее частоприменяемыми поверхностными затворами являют-

ся плоские и сегментные.

Плоский металлический затвор (рис. 5.1, а) – наиболее распро-

страненный тип затворов, представляющий собой металлический

каркас из ригелей и балочной клетки, к которому со стороны верх-

него бьефа приварена обшивка из стального листа толщиной Уне ме-

нее 6 мм, воспринимающая нагрузку от давления воды. Плоский

затвор перемещается в пазах быков и устоев и через пазыТпередает

нагрузку от давления воды на сооружение.

Н

б)

аа)

Б

б

УВБ

УВБ

й

опорный шарнир

и

в

в)

г)

УВБ

рг

опорный шарнир

о

УВБ

т

и

д)

з

ее)

УВБ

УВБ

о

опорный шарнир

п

е

Р

Рис. 5.1. Поверхностные затворы:

а − плоский; б − сегментный; в – вальцовый; г – секторный;

д – крышевидный; е – клапанный

Подъем и опускание цилиндра производятся перекатыванием по

й

наклонным зубчатым рейкам, установленным в пазах быков и усто-

ев. Крышевидный затвор состоит из двух полотнищБ , которые в

поднятом состоянии перекрывают водосл вное отверстие, а в опу-

щенном – открывают его (см.

. 5.1,

д). Клапанный затвор состо-

рис

ит из одного полотнища, пово ач вающегося по горизонтальной

оси (рис. 5.1, е).

о

и

Затвор опирается в пазах че ез опо но-ходовые части, которые

т

могут быть скользящими (рис. 5.2, а) или колесными (рис. 5.2, б, в).

Опоры скользящего

м гут выполняться с опорной частью из

аа)

2

б)

3

1

б

5

5

вв)

4

У

Т

4

Н

Б

Рис. 5.2. Опоры плоск х затворов:

а – скользящая; б – колесная; в – схема

й

асположен я колес плоских затворов:

1 – подушка; 2 – вкладыш из д евесно-сло стого пластика; 3 – рельс;

4 – колесная

п

и

а; 5 – нап авляющие ролики

аа)

бб)

р

вв)

о

УВБ

т

и

з

гг)

о

дд)

ее)

п

е

Р

Рис. 5.3. Глубинные затворы:

6. КАНАЛЫ И СООРУЖЕНИЯ НА НИХ

6.1. Поперечное сечение каналов

и их гидравлический расчет

Канал – это водопроводящее сооружение, представляющее со-

бой искусственный открытый водовод правильной формы в земля-

ной выемке или насыпи.

По назначению каналы могут быть энергетическими, водопро-

водными,

ирригационными, судоходными,

лесосплавными,

обводни-

У

тельными, осушительными, рыбоводными икомплексного назначения.

По способу подачи воды каналы делятся на самотечныеТи машин-

ные. В самотечных каналах вода движется по трассе под действием

силы тяжести. В машинных каналах по трассе устраиваются насосные

Н

станции, осуществляющие подъем воды нанужныеотметки.

Поперечное

сечение

канала может иметь

следующие формы

Б

(рис. 6.1): трапецеидальную, полигональную, прямоугольную, па-

раболическую,

полукруглую и друг е

более

сложные

формы.

Наиболее

распространенными

фо

й

производственным

по

условиям

и

условиям

устойчивости

откосов

являются

трапеце-

мами

идальная и полигональная. П следняя часто используется на круп-

ных, например судоходных, каналахр.

аа)

B

о

б)

B

т

и

h

h

зb

b

о

вв)

гг)

гд)

п

е

h

h

h

Р

b

Рис. 6.1. Формы живого сечения каналов:

а – трапецеидальная; б – полигональная; в – прямоугольная;

г – параболическая; д – полукруглая

жении воды является уравнение Шези:

Q C Ri ,

(6.1)

где Q – расход воды в канале;

У

Т

ω – площадь живого сечения;

С – коэффициент Шези, определяемый по формуле

C 1n R y ,

Н

Б

здесь n – коэффициент шероховатости;

й

y – показатель степени, кото ый для ор ентировочных расчетов

может быть принят равным 1/5–1/6;

R – гидравлический радиус;

и

р

R = ω/χ;

о

χ – смоченный перметр;

i – уклон дна канала.

и

Отсюда средняя скорость течения

з

о

C Ri .

(6.2)

В практике гидротехнического строительства чаще всего соору-

е

Р

При гидравлическом расчете каналов встречаются следующие

основные задачи.

У

1. При заданных размерах поперечного сечения канала, коэффи-

циенте шероховатости и уклоне дна требуется определитьТпропуск-

ную способность канала (расход Q) и среднюю скорость потока .

Вычисляются площадь живого сечения ω, гидравлическийНрадиус R,

коэффициент C и по формулам (6.1), (6.2) – расход и скорость.

2. По заданному расходу Q, размерам каналаБи коэффициенту

шероховатости n требуется определ ть уклон i. Из формулы (6.1)

требуемая величина уклона

й

и2

i

Q

.

2

2

рC R

Если требуется най

уклонканала по значению неразмываю-

щей нр или не а

ляющейтнз скорости, то из формулы (6.2)

и

2

з

i

.

(6.3)

С2 R

о

В формулу (6.3) вместо подставляется нр или нз.

4.

п

Тр буется рассчитать размеры поперечного сечения канала,

то

глубину h и ширину b при известных Q, i,

n. В проектной

есть

практике задачи такого типа встречаются наиболее часто. Расход

обычно задается исходя из хозяйственных нужд, а уклон диктуется

Р

топографией местности по трассе канала. Так как неизвестными

h

У

QQ=f(h))

Т

hhрасрасч

Н

и

Б

Q

р

Qйрасч

Q асч

Рис. 6.2. К определению азме в поперечного сечения канала

т

Канал должен бы ь запр ектир ван таким образом, чтобы сред-

и

няя скорость течен я находиласьов следующих пределах:

п

нз ≤ ≤ нр,

(6.4)

где нз – минимальноздопустимая незаиляющая скорость;

нр – редельная неразмывающая скорость.

иление

Потокводыв канале часто несет некоторое количество твердых

частиц (наносов), находящихся во взвешенном состоянии. При не-

Р