18. Типы береговых водосбросов и их конструктивные особенности.

Глубинные и донные водосбросы – это галереи в теле плотины или трубчатые конструкции в теле грунтовой плотины.

Важное преимущество их комплексное использование, сначала для пропуска строительных расходов, а затем в качестве эксплуатационного водосброса.

Глубинные водосбросы в бетонных плотинах состоят из водоприемника, водопроводящей галереи и кольцевого участка с устройством гашения энергии потока.

Бывают прямоугольные и круглые сечения. В гидравлическом отношении лучше круглые, но предпочтение отдают прямоугольным, которые легче технологически возводить и такие галереи не требуют специальных затворов (конусных, игольчатых). По условиям проточности плотины ширина водосброса не должна превышать 50% ширины секции.

Водосбросы в бетонных плотинах рекомендуется выполнять в металлической облицовке.

Трубчатые водосбросы чаще применяются в невысоких грунтовых плотинах. В состав трубчатого водосброса входит:

• Головная часть в виде водосливной башни

• Донная труба

• Выходной оголовок с устройством гашения энергии потока

Донные трубы выполняются из ж/б: с круглым, овальным и прямоугольным сечением.

При необходимости нескольких труб их объединяют в одну. По длине трубы разрезают температурно-осадочными швами ч/з 20-25 м которые уплотняются водонепроницаемыми шпонками чтобы исключить промыв грунта в теле плотины.

При проектировании глубинных водосбросов особое внимание уделяется конструирование входного оголовка который должен обеспечивать поступление воды в водосброс с небольшими потерями напора, иметь простое очертание и быть безкавитационным. Оптимальное очертание оголовка эллиптическое.

Плавные формы оголовка позволяют избежать образования воронок в ВБ которые недопустимы, т.к. в них поток воды захватывает воздух.

Минимальное заглубление верха отверстия водосброса при котором отсутствует образование воронки у=0,52 h^1/2, υ и h(высота сечения) берется там где перестает сужаться входное сечение.

Береговые водосбросы – это водосбросы расположенные не в теле плотины, а на берегах. Применяются:

• В составе низконапорных гидроузлов с грунтовой плотиной при необходимых сбрасываемых расходов обычно в виде каналов

• В составе средних и высоконапорных гидроузлов:

1. Когда размещение водосброса в теле плотины встречает некоторое конструктивное затруднение или оказываются дороже, чем вне плотины (Когда створ полностью перекрыт грунтовой плотиной арочной или многоарочной плотины).

2. В случае узких ущелий и недостаточности водосливного фронта

3. При устройстве строительных водосбросов в виде обходных туннелей которые затем легко перестроить в эксплуатационные водосбросы.

Основные части водосбросов.

Головная или водоприемник, сбросная, концевая.

Головная – поверхностная или глубинная отверстия, в которые поступает вода из водохранилища. Она может устраиваться как отдельно от плотины на берегу, так и в береговой части плотины входя в напорный фронт гидроузла.

Средняя сбросная часть служит для прохождения воды с верхних отметок на нижнюю. В связи с конструктивными особенностями можно выделить следующие типы береговых водосбросов.

1. Поверхностные открытые водосбросы. в виде каналов, быстротоков, ступенчатых и консольных перепадов.

2. Трубчатые поверхностные водосбросы. в виде ж/б труб уложенных в грунтовую выемку с их полной, частичной засыпкой. (применяется в ГУ с небольшим напором(5-10м) и не скальных грунтах).

3. Тунельные. с различными гидравлическими режимами. Если туннель выполнен в виде вертикальных или наклонных шахт, то такой водосброс – шахтный.

Концевая часть обеспечивает сопряжение с НБ и может быть выполнена в виде водосбросного колодца, в виде уступа с поверхностным режимом сопряжения и в виде консоли и трамплина.

Быстротоки – водосбросные каналы с уклоном дна больше критического. У быстротока есть подводящий канал. Который обеспечивает равномерную подачу воды. С минимальными потерями напора канал в плане обычно криволинейный и сужается. В районе водоприемника откосы канала крепятся.

Головная часть у быстротока чаще всего водосливная с широким порогом, реже практического профиля с затвором и без затворов.

Сбросная часть быстротоков это бетон или ж/б лоток прямоугольной формы или трапециевидного сечения.

Уклон обычно 0,05 – 0,25 для не скальных. Для скальных до 0,7. Многоступенчатые перепады применяются при больших уклонах местности более 0.25, и небольших удельных расходах до 15м³/м.

Сбросная часть перепада выполнена в виде ступени из одинаковых по размеру колодцах образованными боковыми или поперечными стенками. Размер колодца и высоту водосливной стенки назначают из условия гашения энергии потока( затопленного гидравлического прыжка). Обычно высота ступени 4-6м. Длина ступени не менее 2м. Высота перепада уровней над ней для лучшего гашения энергии. Дно колодца имеет обратимый уклон.

У консольного перепада сама консоль опирается на систему стоек жестко связанных по верху. И загубленных в грунт ниже возможной ямы разрыва. Поверхность консоли может быть горизонтальной или с обратным уклоном.

Туннельные водосбросы применяют при пропуске расходов при до 6000 м³/с, на 1 тунель.

Гидротехнические туннели представляют собой водоводы замкнутого поперечного сечения, и устанавливаются в земной коре без удаления выше лежащего слоя грунта. Конструкция туннеля зависит от гидравлического режима потока. При напорном гидравлическом режиме туннель круглый. При без напорном туннель имеет прямоугольную форму сечения с кругленными углами.

Фильтрация в теле грунтовой плотины.

Грунт, из которого образовано тело грунтовой плотины более или менее водопроницаемым, поэтому в теле плотины всегда образуется фильтрационный поток.

Свободная поверхность фильтрационного потока называется кривой депрессии.

Различают потоки допустимые, которые в случае принятия определяемых мер не является опасными для сооружения и бывают недопустимые, которые всегда являются опасными для сооружения.

Опасная фильтрация – это чаще всего сосредоточенная фильтрация один сплошной поток в случайном месте тела плотины.

Главное назначение расчетов фильтрации грунтовой плотины:

Выявить основные параметры фильтрационного потока, которые необходимы в свою очередь для расчета проточности тела плотины.

При расчете фильтрации в теле грунтовой плотины в первую очередь строится депрессионная кривая с учётом существующих противофильтрационных элементов.

- однородная грунтовая плотина.

Обходная фильтрация.

Фильтрация в берегах в обход плотины называется обходной фильтрацией и возникает она после наполнения водохранилища, для борьбы с фильтрацией также устраиваются противофильтрационные преграды.

В случае, когда бетонная плотина стыкуется с берегом на нескальном основании между

устраивают подпорную стенку (береговой устой), а для удлинения пути фильтрации от устоя устраивают шпору или диафрагму ближе к ВБ, а в НБ устраивают дренаж.

Для бетонных плотин стоящих на скальных основаниях во избежание проточности скального массива устраивают по берегам цемзавесу и дренаж.

Диафрагма и бетонный экран вместе не делаются!