Основные понятия, конструктивные формы и типы шлюзов

Судоходный шлюз представляет собой напорное гидротехни­ческое сооружение, предназначенное для перемещения судов из одного бьефа в другой.

Современные судоходные шлюзы строят из железобетона, а элементы оборудования - из металла. Шлюз состоит из трех основных частей - верхней и нижней голов и камеры. Головы шлюза воспринимают напор воды и предназначены для разме­щения оборудования и водопроводных систем. Камера шлюза предназначена для размещения в ней шлюзуемых судов.

Рис. 95 Схема однокамерного шлюза

а— продольный разрез; б— продольный разрез шлюза со стенкой падения; в— план; 1—верхняя голова; 2— камера; 3— нижняя голова; 4— наивысший уровень НБ; 5— наинизший уровень НБ; 6— наинизший уровень ВБ; 7— наивысший уровень ВБ

По числу камер и их расположению судоходные шлюзы де­лятся на однокамерные, многокамерные и парные (двухниточ­ные). Число камер шлюза зависит от величины напора на гид­роузел, геологических и прочих местных условий и устанавлива­ется расчетным путем.

Наибольшее распространение получили однокамерные шлюзы (рис. 95).

Ранее однокамерные шлюзы строились при напорах, не пре­вышавших 20 м. В современных условиях, по мере развития строительной индустрии, считается возможным преодоление од­нокамерным шлюзом напора до 40 м.

При относительно небольших напорах (до 6 - 8 м) дно на подходах к шлюзу со стороны верхнего и нижнего бьефов и дно камеры шлюза находятся примерно на одной отметке.

При больших напорах, по конструктивным и экономическим соображениям, строят шлюзы со стенкой падения. Стенка падения выравнивает глубины на порогах голов шлюза, позволяет уменьшить высоту ворот верхней головы, снизить за­траты на строительство шлюза.

При необходимости преодоления значительного напора (или по иным технико-экономическим соображениям) строят много­камерные шлюзы. Многокамерный шлюз представля­ет собой несколько последовательно расположенных шлюзов с общими средними (промежуточными) головами. На водных пу­тях РФ имеется двухкамерный шлюз на Волгоградском гид­роузле р. Волги и ряд шлюзов на Беломорско-Балтийском кана­ле, трехкамерные шлюзы на Новосибирском гидро­узле р. Оби, шестикамерный шлюз на Пермском гидроузле р. Камы и т. д.

Рис. 96 Схематический план пар­ного шлюза

1 — верхний подход; 2 — верхние голо­вы; 3 — камеры; 4 — межшлюзное про­странство; 5 — нижние головы; 6 — нижний подход

При стабильных уровнях воды в верхнем и нижнем бьефах общий напор на гидроузел равномерно делят на камеры многокамерного шлюза. Однако в боль­шинстве случаев уровни в бьефах под­вержены значительным и не согласован­ным между собой колебаниям. Например, при глубокой предполоводной сработке водохранилища возможны резкие колеба­ния уровня воды в нижнем бьефе при су­точном регулировании стока. В этом случае нижняя камера многокамерного шлюза не сможет вместить весь объем воды, поступающей в нее из верхних камер. Для исключения перелива воды через стены шлюза и ворота необходимо устройство специальных боко­вых сбросов воды. Это удоро­жает шлюз и усложняет его ра­боту.

В отдельных случаях при больших напорах (30 м и бо­лее) строят шахтные шлюзы. Конструкция шахт­ного шлюза позволяет умень­шить высоту ворот нижней го­ловы и облегчить их работу. Часть напора на нижнюю голо­ву воспринимается бетонными элементами шлюза. На водных пу­тях нашей страны эксплуатируются два шахтных шлюза - Усть-Каменогорский на р. Иртыш и Павловский на р. Уфе.

Н

Рис.98 Схематический продоль­ный разрез многокамерного шлюза

а участках с интенсивным судоходством строят парные шлю­зы (рис. 96). Парный - двухниточный - шлюз имеет большую пропускную способность, снижает затраты времени на пропуск флота. В состав парного могут входить шлюзы любого из пере­численных типов. На наиболее грузонапряженных участках Еди­ной глубоководной системы - реках Волге и Каме - все судо­ходные шлюзы парные.

Для повышения или понижения уровня воды в шлюзе до от­метки верхнего или нижнего бьефов производится наполнение или опорожнение камеры. Подача и сброс воды осуществляются по специальным водопроводным системам самотеком, по прин­ципу сообщающихся сосудов. Объем подаваемой или сбрасыва­емой воды называется сливной призмой.