Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2009 Учебное пособие по портам Дьячков.doc
Скачиваний:
435
Добавлен:
16.12.2018
Размер:
16.44 Mб
Скачать

Классификация внутренних водных путей.

Габариты судового хода на водном пути, а также глубины на нем должны соответст­вовать размерениям, осадке и составам наибольших плавающих по нему судов и плотов. Судовым ходом называется непрерывная по­лоса водного пространства на входящих в состав водного пути ре­ках, озерах и морях, а также подпертых бьефах и водохранили­щах, в пределах которой обеспечены заданные габариты - ширина и глубина.

Внутренние водные пути подразделяются по своему транспорт­ному значению на четыре категории: сверхмагистрали, магистрали, пути местного значения и малые реки

Таблица 5 Категории внутренних водных путей

категория водного пути

глубина судового хода

наименьшая гарантированная

используемая фло­том в среднем за навигацию, мес

м

обеспечен­ностью, %

I — сверхмагистрали

II —магистрали

III — пути местного значения

IV — малые реки

Более 2.6 1,1—2,6 0,6—1,4 0,45—0,8

99

98

97

95

Более 3

1,65-3

1—1,65

До 1,0

Состав и основные элементы гидротехнических узлов

Гидроузлом (узлом гидротехнических сооружений) называется группа водоподпорных гидротехнических сооружений, объединен­ных общим местом расположения на водном пути и связанных между собой в эксплуатационной деятельности.

По назначению речные гидроузлы подразделяются на энерге­тические, воднотранспортные, водозаборные и др. На крупных судоходных реках обычно возводят комплексные гидроузлы, одно­временно выполняющие несколько функций.

В

Рис. 94 Схема гидроузла

1— здание гидроэлектростанции; 2 — водосливная плотина; 3 — глухая землян судоходнышлюз; 5 — трансформаторная подстанция

состав комплексного гидроузла могут входить: здание гид­роэлектростанции, водосливная бетонная плотина, глухая земля­ная плотина, судоходный шлюз с подходами и причальными со­оружениями, трансформаторная подстанция, рыбопропускные со­оружения. Со стороны нижнего бьефа подход судов к шлюзу осуществляется по подходному каналу. При наличии в верхнем бьефе крупного водохранилища перед шлюзом устраивается аван­порт - акватория, защищенная от волнения оградительными со­оружениями.

По величине напора гидроузлы подразделяют на три типа:

-низконапорный (напор 2-8 м);

-средненапорный (9-40 м);

-вы­соконапорный(более 40 м).

Низконапорные гидроузлы обычно бывают ведомственного на­значения - транспортные, водозаборные.

Большинство средненапорных гидроузлов - комплексного транспортно-энергетического назначения. Водохранилище при средненапорном гидроузле обычно осуществляет годичное (сезон­ное) , недельное и суточное регулирование стока.

Высоконапорные гидроузлы чаще возводятся на горных и по­лугорных реках и имеют энергетическое назначение. На некоторых реках в составе такого гидроузла имеется судоходный шлюз (Усть-Каменогорский и Бухтарминский на р. Иртыше, Павловскии на р. Уфе) или судоподъемник (Красноярский гидроузел на р. Енисее). Водохранилища при высоконапорном гидроузле иног­да могут регулировать сток в многолетнем разрезе.

К взаимному расположению основных сооружений комплекс­ного гидроузла (компоновке) предъявляют двоякие требования. С одной стороны, затраты на возведение гидроузла должны быть минимальными. Это условие достигается при компактном распо­ложении основных сооружений - на небольшой территории. С другой стороны, при последующей эксплуатации гидроузла все сооружения должны работать в наиболее эффективном режиме, не вызывая необходимости введения каких-либо ограничений в их работу. Для удовлетворения этого требования часто необходимо отдельные сооружения отдалить друг от друга, разместить их на значительной площади.

В связи с подобной противоречивостью требований при проек­тировании любого гидроузла, исходя из местных условий - раз­меров и конфигурации речной долины, геологии, наличия населен­ных пунктов - всегда рассматривается несколько вариантов ком­поновки основных сооружений. Оптимальный вариант выбирается на основе детальных технико-экономических расчетов.

Из-за многообразия местных условий и требований типовых компоновок комплексных гидроузлов нет. Однако с учетом требо­ваний судоходства крупные транспортно-энергетические гидроузлы по типу компоновки сооружений могут быть разделены на сле­дующие две группы: разнобережную и однобережную.

К гидроузлам с разнобережной компоновкой можно отнести Самарский на Волге, Воткинский на Каме и многие другие. У подобных гидроузлов судоход­ный шлюз от здания ГЭС и водосливной плотины удален на зна­чительное расстояние. В период их проектирования и строительства считалось, что удаленность подходов к шлюзу от ГЭС ослабляет неблагоприятное влияние попусков на судоходство. При этом со стороны нижнего бьефа шлюз с руслом реки соеди­нен длинным подходным каналом. Стесненность судового хода на канале ограничивает скорость судов, что снижает общую пропуск­ную способность судоходных сооружений. Раздельное строитель­ство крупных сооружений у разных берегов реки удорожает стро­ительные работы.

У гидроузлов с однобережной компоновкой транспортные и энергетические сооружения возводятся на одной площадке - ком­пактно, например: Чебоксарский на Волге, Каховский и Кремен­чугский на Днепре, Нижнекамский на Каме и др.

Приобретенный опыт эксплуатации ряда гидроузлов показал, что ослабить отрицательное влияние попусков воды через ГЭС на подходящие к шлюзу суда можно с помощью устройства ограж­дающих дамб. Уже в 1,5 - 2,0 км от ГЭС и водосливной плотины влияние сбрасываемого потока на управляемость современных су­дов незначительно. В верхнем бьефе роль ограждающей дамбы, отделяющей подход к шлюзу от ГЭС, играет волнолом аванпорта.

Учитывая снижение затрат на строительство при ведении ра­бот на одной площадке при прочих равных условиях, в послед­ние годы все чаще оптимальным признается вариант с совмест­ным (однобережным) размещением основных сооружений гидро­узла.

По расположению ГЭС, водосливной плотины и шлюзов с под­ходами различают пойменный и русловой варианты компоновки.

При пойменном варианте, обычно применяемом при средних и высоких напорах, основные сооружения возводятся на пойме. Их строительство за пределами русла облегчает ведение работ, не препятствует судоходству в процессе строительства. К моменту завершения строительства русло реки перекрывается плотиной и судоходство переносится в заблаговременно подготовленные под­ходы.

В случае низконапорного гидроузла водосливная плотина и шлюз строятся в пределах меженного русла (Кочетовский и Ни­колаевский на р. Дон, Кузьминский и Белоомутский на р. Оке и др.).

Строительство крупного транспортно-энергетического гидроуз­ла ведется в течение нескольких лет. На разных этапах произ­водства строительных работ возводимые объекты по-разному вли­яют на судоходство, требуют приспособления водного транспорта к временным местным условиям.

Основания и нижняя часть всех крупных гидротехнических сооружений гидроузла - ГЭС, водосливной и глухой плотин, шлюза и прочих - расположены значительно ниже отметок ес­тественного меженного уровня, поверхности поймы и дна реки. Поэтому для их возведения необходим глубокий котлован (или несколько котлованов). Все строительные работы - установка опалубок, монтаж арматуры и многочисленных металлоконструкций, последующее бетонирование тела сооружений осуществляют­ся насухо. Чтобы обеспечить возможность выполнения работ в этих условиях и не допустить затопления котлована при любых уров­нях воды в реке, котлован огораживается грунтовыми дамбами - перемычками. Дамбы играют роль временных плотин, удержива­ющих в период половодья большой напор воды.

При однобережной пойменной компоновке гидроузла основной котлован размещается за пределами меженного русла, на пойме. При строительстве крупных гидроузлов площадь котлована может достигать 1-2 км2. В рассматриваемом случае в одном котловане будет идти строительство шлюза, ГЭС и во­досливной плотины. Ограждающие котлованперемычки (дамбы) будут иметь в плане П-образную форму.

На этом первом этапе работ речной поток в меженный период еще не испытывает стеснения и судоходство осуществляется обыч­ным порядком. В период высокого половодья поток затопляет пойму и движется в пределах речной долины. При наличии ограж­дающих котлован перемычек движение весеннего потока по пра­вобережной пойме невозможно. В связи с концент­рацией потока в границах меженного русла и довольно узкой поймой скорость течения здесь весной оказывается значительной. В некоторых случаях, чтобы ослабить эффект стеснения потока перемычками и уменьшить скорость течения, прибегают к времен­ному (на период строительства) углублению и уширению межен­ного русла. Эта мера оказывается необходимой и потому, что с целью форсирования хода строительства одновременно с работа­ми в котловане начинают возведение левобережной пойменной части глухой плотины.

Когда основные бетонные сооружения гидроузла возведены до незатопляемых весной отметок, надобность в ограждении котло­вана перемычками отпадает. Верховую и низовую временные грун­товые перемычки частично разбирают, и котлован вокруг еще не­достроенных ГЭС, шлюза, водосливной плотины заполняется во­дой.

Достройка этих сооружений продолжается, как и прежде, - насухо, с подачей материалов и оборудования с мостов.

Благодаря затоплению котлована появляется возможность пропуска части воды через уже работающие донные водосбросы ГЭС. Эта мера позволяет продолжить работы по встречному на­ращиванию правобережной и левобережной частей глухой плоти­ны. Промежуток между их торцами носит название прорана. В период навигации проран доводится до минимальной ширины, при которой скорость течения не должна превышать 3,0 м/с. Учитывая, что в этих условиях судоходство испытывает серьезные трудности, подобное сужение прорана обычно приурочивают к завершению навигации.

В этот период строительства форсируются работы по созданию верхнего и нижнего подходов к шлюзу. Подходы и еще недостро­енный шлюз могут использоваться для проводки судов, как по каналу, без наличия напора.

Перекрытие прорана стараются отнести на межнавигационный период. С открытием следующей навигации транзитное судоходст­во начинает осуществляться через шлюз. Иногда в первое время шлюз работает без напора. При постепенном наполнении водохра­нилища напор на шлюз начинает расти. Для пропуска судов из одного бьефа в другой приступают к их шлюзованию,

При разнобережной компоновке ГЭС и шлюза их строительство ведется в отдельных котлованах, огражденных перемычками. Общая последовательность строительства аналогич­на описанной выше.

При русловом варианте расположения сооружений гидроузла для судоходства необходимо создание временного обводного рус­ла - канала.

С целью повышения безопасности судоходства в районе стро­ительства гидроузла значительно увеличивают количество знаков навигационного ограждения судового хода. В районе прорана вво­дят режим одностороннего судоходства с поочередным пропуском судов сверху и снизу. Крупные секционные и плотовые составы проводят посекционно, врасчалку. На подходах к месту строи­тельства устраиваются временные дополнительные рейды. Для сохранения управляемости судов и преодоления ими сильного те­чения выделяют дополнительную тягу. В отдельных, крайне редких случаях прибегают к кратковременному перерыву транзитно­го судоходства.