17. Устройство нб за водосливом. Сопряжение бьефов и гашение энергии потока.

При пропуске воды через водосливную плотину получают поток, который характеризуют большими скоростями, а значит повышенной кинетической энергией и большой размывающей способностью.

Если за плотиной не защитить дно реки, то может образоваться размыв глубиной в 2-3 напора на плотину.

Говоря о размыве в НБ различают:

Опасный размыв – это местный размыв за плотиной, когда воронка размыва достаточно глубока и близко расположена к сооружению. В связи, с чем сооружение может подмываться и разрушаться.

Безопасный местный разрыв за плотиной – это когда воронка размыва стабилизируется и её положение и размеры не являются опасными для сооружения.

Для защиты грунта основания от размыва русло НБ за плотиной необходимо укрепить, а иногда и углубить, чтобы уменьшить стоимость укрепления русла дополнительно устраивают различные гасители энергии потока.

Гасители энергии:

• Водобой - это армированная бетонная плита предназначенная для гашения избыточной энергии потока и для защиты русла от размыва.

Плита должна быть примерно такой длины, чтобы на ней разместился гидравлический прыжок.

, - длина прыжка.

Если на водобое есть энергогасители, то на длине можно съэкономить

.

Толщина плиты может быть постоянной или переменной, уменьшаясь по течению, определяется из условия устойчивости плиты на всплытие на опракидывание и сдвиг:

Для предварительных расчетов по формуле Добровского:

, - скорость в сжатом сечении.

От тела плотины водобой отделяется деформационным швом, чтобы избежать трещин в этом месте.

Водобой разрешается вертикальными швами вдоль потка, чаще всего по осевым линиям быков. Все эти швы водопроницаемы.

• Рисберма – располагаются за водобоем в пределах послепрыжкового участка.

Выполняется из отдельных бетонных плит или каменной наброски.

.

Конструкция рисбермы по течению облегчается, если в послепрыжковом участке толщина плит может достигать от 1 до 5, то на конце толщина (0,5-0,8) продольные швы между плитами укладываются в перевязку.

Размеры сторон плит бывают разные 2-20 м, если плиты прямоугольные то длинная сторона укладывается по течению.

Иногда плиты соединяются между собой арматурой образуя как бы единое

Каменная рисберма выполняется наброском камнем размером 20-30 мм, в верхних слоях камень должен быть крупнее, чем в нижних.

У рисбермы всегда есть концевой участок в виде ковша, зуба.

Ковш – в конце рисбермы заранее разрабатывается небольшая яма размыва, у которой верховой откос и дно укрепляеся. .

Главное свойство, присущее рисберме – гибкость, позволяющая ее плитами не теряя связи между собой, следовать возможным перемещениям речного типа. Дренаж. От фильтрационного давления под плотиной устанавливают дренаж, отвод воды из дренажа в НБ осуществляется по дренажным колодцам.

Нижняя часть плотины (заглубленная в основание) – фундаментная плита, понур, водобой, рисберма и ее концевое крепление, шпунты.

А)

Б)

а)гладкий водобой с порогом б)водобой с гасителями, расщепителями.

Концевая часть крепления. Её выполняют в виде ковша с камнем, зуба или каменной отсыпки. Дно ковша закладывают на отметке ожидаемого размыва. Верховой откос и его подошву покрывают гибким креплением из бетонных плит на щебеночной подсыпке.

Режимы сопряжения бьефов и гашение энергии потока.

Гашение энергии потока происходит в основном за счет турбулезации преобразование вихрей, за счет соударений струй при динамическом воздействии на препятствия

Различают следующие гидравлические режимы сопряжения бьефов.

1. Донный с наименьшими скоростями у дна когда струя движется возле дна, а сверху образовывается вихревой валец.

2. Поверхностный с наибольшими скоростями у поверхности когда поток сходит с уступа движение у поверхности потока в нижний бьеф и накрывает валец возле дна

3. Режим отброшенной струи, когда сбросной поток движется в воздухе, а в месте падения образуется поверхностный вальцы. Наиболее эффективное гашение энергии происходит при данном режиме при затопленном гидравлическом прыжке.

Отогнанный прыжок не применяют, так как это ведет к удорожанию водобоя.

Гасители энергии:

1. Водобойный колодец представляет собой плиту заглубленную под грунт и образует успокоительный бассейн., - коэффициент запаса. (1,05-1,15).

2. Водобойная стенка выполняется без заглубления и устанавливается обычно в конце водобойной плиты ее очертания в поперечной профиль может быть различным

, .

m – коэффициент расхода зависит от формы стенки, иногда выполняется комбинированная стенка колодец+стенка.

3. Специальные гасители из ж/б бетона на водобое: пирсы, шашки, растекатели.

Пирсы и шашки устанавливают на водобое после сжатого сечения, растекатели в самом начале водобоя, шашки могут располагаться на ресберме.

Гаситили устанавливают в 1-3 ряда в шахматном порядке.

Эти гасители выполняют 3 роли

1. Реактивную – уменьшает затопленную глубину поднимают поверхность водобоя.

2. Дисипативную роль – разбивают поток на мелкие струйки и вызывают перемешивание между собой.

3. Распределительная – перераспределение поток по руслу с целью уменьшения скоростей.

Режим отброшенной струи применяется когда глубина НБ значительно меньше 2 сопряженной глубины и при возведения водосбросов на прочных слаборазмывающих оснований.