2. Сущность шлюзования, состав гидроузлов. Плавание в верхнем и нижнем бьефе.

1)Шлюзование - комплекс технологических операций по вертикальному перемещению судов с уровня одного бьефа на уровень другого бьефа, связанных с работой механизмов шлюза (маневрированием воротами и затворами) и с наполнением или опорожнением камеры. В многоступенчатых шлюзах в процесс шлюзования дополнительно входят операции по переходу судов из камеры в камеру.

Шлюзование рек, увеличение глубин на отдельных участках рек путем возведения на них ряда гидроузлов, повышающих уровни воды по сравнению с имеющимися в естественных условиях. Шлюзование рек осуществляется в транспортных целях (для улучшения условий судоходства) и для комплексного использования водных ресурсов; в этих случаях в состав сооружаемых гидроузлов входят и судопропускные сооружения. Транспортное Шлюзование рек обеспечивается низконапорными гидроузлами с разборными плотинами, подпорные уровни которых не выходят из русла реки; применяется в случаях, когда пойменные земли застроены или представляют ценность в сельскохозяйственном отношении. При комплексном использовании водных ресурсов рек (например, энергетическо-транспортном, с регулированием речного стока водохранилищами) Шлюзование рек осуществляется как воднотранспортная часть комплекса, которая должна обеспечить заданные судоходные глубины на подходах к вышерасположенным гидроузлам.

2) Гидроузел, узел гидротехнических сооружений, группа гидротехнических сооружений, объединённых по расположению и условиям их совместной работы. В зависимости от основного назначения Гидроузел делятся на энергетические, водно-транспортные, водозаборные и др. Гидроузел чаще всего бывают комплексные, одновременно выполняющие несколько водохозяйственных функций.

Различают Гидроузел: низконапорные, - когда разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов (напор) не превышает 10 м, - устраиваемые на равнинных реках, преимущественно в пределах их русла (главным образом для транспортных или энергетических целей), и на горных реках (для забора воды с целью получения электроэнергии или орошения земель); средненапорные (с напором 10-40 м) - на равнинных или предгорных участках рек, предназначенные главным образом для транспортно-энергетических, а также ирригационных целей (создаваемый ими подпор приводит к затоплению поймы реки в верхнем бьефе, образуя водохранилище, используемое для суточного и сезонного регулирования стока реки, осветления воды, борьбы с наводнениями и т.п.); высоконапорные (с напором более 40 м), служащие обычно для комплексных целей - энергетики, транспорта, ирригации и др.

Сооружения, входящие в состав Гидроузла, подразделяются на основные и вспомогательные. Основные сооружения, обеспечивающие нормальную работу Гидроузла, в свою очередь, делятся на общие (плотины, поверхностные и глубинные водосбросы, сооружения для удаления льда, шуги, наносов, регуляционные, сопрягающие и др.), обеспечивающие необходимые напор и ёмкость водохранилища, а также гидравлические условия, отвечающие измененному гидрологическому режиму реки (см. Гидротехнические сооружения), и специальные (ГЭС, судоходные шлюзы, судоподъёмники, рыбоходы, бревноспуски, плотоходы и т.д.), выполняющие те функции, для которых был создан Гидроузел К вспомогательным сооружениям относятся жилые, административно-хозяйственные и культурно-бытовые здания, сооружения водопровода и канализации, дороги и т.п. Временные сооружения (перемычки, склады строительных материалов, бетонные и арматурные заводы, мастерские, подъездные пути и пр.) обычно функционируют в период строительства Гидроузел, но некоторые из них иногда совмещают с постоянными (например, путём включения перемычек в состав плотины). Прочие сооружения - транзитные дороги и мосты, проходящие в зоне Гидроузел (например, пересечение Калининской ж. д. с каналом им. Москвы в районе расположения шлюза № 8), промышленные предприятия, возникшие на его базе и использующие его электроэнергию и т.п., связываются с Гидроузел главным образом территориально.

Место размещения Гидроузла, т. е. тех его сооружений, которые образуют т. н. напорный фронт, называется створом. Взаимное расположение основных сооружений, называемое компоновкой Гидроузел, представляет собой сложную инженерную задачу, решаемую с учётом эксплуатационных, строительных и технико-экономических требований. Большое разнообразие природных и местных условий не позволяет установить единые правила для размещения и компоновки Гидроузел Эти вопросы решаются каждый раз индивидуально с учётом всего комплекса условий, требований и характера взаимодействия сооружений.

3)Бьеф, или плес - так называется горизонтальная часть русла канализованных рек и каналов, отделяющаяся одна от другой изменениями уровня воды; в таковых местах находятся обыкновенно гидротехнические сооружения, служащие для прохода судов с одного уровня к другому, за которыми и образуются бьефы такой глубины, что суда могут в них плавать совершенно свободно. Назначая длину бьефов, следует помнить, что самое большое сбережение воды получится при нескольких более коротких бьефах на длине данного уклона канала, чем при одном длинном бьефе с многокамерным шлюзом. Каждый бьеф канала, для того, чтобы вода не могла подняться слишком высоко в канале, должен иметь удобное место для выпуска лишней воды. Когда длина бьефа более трех верст, то в таком случае надо делать несколько затворов для возможности осушать или исправлять канал по частям.

Эксперимент эксплуатации водосбросных гидротехнических сооружений свидетельствует о том, что наиболее — нередко подвергаются разрушению устройства нижнего бьефа. Правильно выявленные причины разрушения позволяют составить обоснованный проект ремонтных работ. Основными причинами разрушения устройств нижнего бьефа являются: повышенные гидродинамические нагрузки; неправильная эксплуатация (маневрирование затворами); попадание на водобой бетонных массивов продуктов скальных обрушений и других крупных габаритов, способных разорять бетонное крепление при длительном вращении в колодце; некачественное выполнение бетонных работ; недостаток конструкции; преждевременный пуск сооружения в эксплуатацию; непредвиденные явления и т. д.

Условия движения и стоянки судов у плотин осложняются неправильными течениями, возникающими вследствие сброса воды через плотину и ГЭС. В верхнем бьефе образуется течение, направленное в сторону плотины или здания гидроэлектростанции, а в нижнем бьефе - течение от сбросов воды через плотину и выхода ее из турбин ГЭС, зависящее от особенностей сооружений гидроузла. Колебания расхода воды, что затрудняет движение и стоянку судов. Управление судном у плотин требует повышенного внимания, так как имеются случаи срыва судов с якорей, навалов их друг на друга или посадки на грунт.

Условия судоходства во время строительства гидроузла зависят от организации и очередности строительных работ. Для строительства здания гидроэлектростанции 5 (рис. 46) и водосливной бетонной плотины 3 часть русла реки отгораживают перемычками 6, за которыми откачивают воду (затем уже ведут работы). Одновременно намывают земляную плотину 2 и сооружают шлюз 4 с верхним подходным судоходным каналом 1. В оставшейся при этом свободной части русла 7 скорость течения увеличивается, возникают свальные течения, затрудняющие судоходство.

После окончания строительства гидроэлектростанции весь расход пускают через турбины, а свободную часть русла перекрывают земляной плотиной. В этот период и в период завершения работ на гидроузле суда движутся через временный канал и шлюз.

По другой схеме гидростанцию и водосливную плотину строят на пойме и к ней в нижнем бьефе прорывают новое русло. Когда эти сооружения готовы, старое русло перекрывают земляной плотиной. Во время подготовки к перекрытию русла судоходство затруднительно, так как русло сужается из- за отсыпки каменных призм с обоих берегов и в связи с этим возрастает скорость течения.