книги из ГПНТБ / Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие

Способы установки и работы земснарядов на прорези. Разра­ ботку прорези можно начинать как снизу (против течения), так

кромки прорези закладывают папильонажные (боковые) якоря 2. При работе снаряда по течению или при сильном ветре, направ­ ленном против течения, закладывают становой задний якорь 5.

Извлекая грунт, снаряд непрерывно перемещается от одной кромки прорези к другой с помощью папильонажных тросов и лебедок, при этом одни тросы набивают, а противоположные по­ травливают. У кромки прорези снаряд на становом якоре подает­

ся вперед и начинает движение к противоположной кромке, чер­

рис. 32,6). Границы прорези на местности обозначают створами из вех 4 на берегу, а на воде — створами из бакенов 6 (см.

рис. 32, а).

В последнее время на речных земснарядах внедряются сред­ ства автоматики. Земснаряды оборудуют системами автоматиче­ ского регулирования грунтозабора и движения по створам про­ рези. Якоря на земснарядах применяют однорогие, чтобы они не могли проломить корпус проходящего судна.

Суда можно проводить мимо работающего земснаряда только получив с него разрешение. Чтобы пропустить суда, снаряд отво­ дят к какой-либо кромке прорези, потравливая противоположные

60

щается по напорному плавучему грунтопроводу, состоящему из отдельных труб длиной до 9 м, опирающихся на площадки между спаренными понтонами цилиндрической формы. Трубы рефулера сопряжены одна с другой при помощи гибких соединений, позво­ ляющих им поворачиваться относительно друг друга на угол до 20°. Понтоны тоже гибко соединены друг с другом при помощи цепей и специальных устройств. Длина рефулера 200—500 ж. На месте свалки концевую часть трубопровода удерживает якорь. Если грунт сваливают на берег, то концевую часть трубопровода

жется грунт вместе с водой. Длина лотка достигает 40 ж. Лотко­ вые снаряды применяют на малых реках и каналах.

Свалку грунта обычно располагают там, где она не будет ме­ шать судоходству и грунт из нее не будет попадать снова в про­ резь или на судовой ход. При шаландовом способе грунт свали­ вают на глубоком месте, в воложку и т. д.; при рефулерном — обычно используют для устройства выправительного сооружения или сваливают на берег.

В каждом случае место свалки назначают в зависимости от особенностей участка реки, типа прорези и вида дноуглубитель­ ных средств.

Выправление рек. Для улучшения судоходных условий (для выправления рек) можно использовать с помощью различных сооружений энергию речного потока. Выправление рек имеет раз­ нообразное назначение, например: углубление судового хода пу­ тем увеличения скорости и изменения направления течения; перемещение наносов за пределы судового хода; отложение нано­ сов в несудоходных протоках и вредных емкостях перекатов; за­ щита берегов и свалок грунтов от размыва; предупреждение не­ благоприятных переформирований русла; устранение неправиль­ ных течений и т. д.

Выправление применяют как самостоятельный вид работ, а также совместно с землечерпанием. Эффективность выправительных работ на малых реках выше. Например, на реках Тоболе, Туре, Соже увеличение глубины при помощи выправительных соо­ ружений с небольшим применением землечерпания обходится дешевле, чем если бы применялось только землечерпание. На больших реках выправительные работы менее экономичны, так как требуют строительства сооружений с тяжелыми конструк­

ное. При сплошном выправлении судоходные условия улучшают­

61

При выправительных работах возможно применение водостес­ нительного и водонаправляющего методов.

В о д о с т е с н и т е л ь н ы й м е т о д заключается в том, что в русле возводят продольные 1 или поперечные 2 дамбы, стесняю­ щие живое сечение реки и увеличивающие этим скорость течения и глубину русла (рис. 33, а и б). Этот метод очень дорог, так как требует сплошного выправления реки, иначе продукты размыва, откладываясь на нижерасположенных участках, ухудшают их су­ доходное состояние.

му потоку, использовать его энергию для размыва судового хода

и отложения наносов за его пределами (рис. 33, б). В этом случае сохраняется естественное извилистое русло хорошей формы, где глубокие участки чередуются с мелкими, глубина которых дос­ таточна для вождения судов.

В настоящее время выправление рек основано на комбиниро­

средоточивая поток в одном рукаве, эти сооружения способствуют размыву дна в пределах судоходной трассы и отложению наносов за ее пределами.

С т р у е н а п р а в л я ю щ и е с о о р у ж е н и я — это дамбы 3. (см. рис. 33, в), которые ставят параллельно потоку или под не­ большим углом к нему для направления речного потока по судо­

62

К о л ь м а т и р у ю щ и е с о о р у ж е н и я состоят из ветвистых заграждений, свайных рядов, плетней и др., построенных с целью ослабить скорость течения и увеличить отложения наносов в не­ судоходных частях русла.

Б е р е г о у к р е п и т е л ь н ы е с о о р у ж е н и я возводят для защиты от размыва берегов, откосов каналов, причалов. Наибо­ лее распространенный тип берегоукрепления в подводной части — хворостяной тюфяк и каменная наброска, а выше низкого уровня воды — мощение откоса.

В настоящее время широкое распространение получили выправительные сооружения из рефулированного грунта. В этом случае грунт сваливают в соответствии с проектом выправительных работ. Из рефулированного грунта возводят дамбы, запру­ ды, полузапруды и т. д.

Для выправительных работ используют грунт, камни, хворост, колья, дерево, проволоку и другие материалы.

Для разработки каменистых и скальных гряд применяются черпаковые снаряды с усиленными ковшами. Перед работой сна­ ряда производится взрыхление породы, для чего используют ска­

Для пропуска судов из одного бьефа в другой сооружают су­ доходный шлюз. Таких плотин со шлюзами делают столько, сколь­ ко надо для создания на реке требуемой глубины. В результате продольный профиль реки приобретает ступенчатый, вид.

При комплексном использовании рек у плотин устраивают гидроэлектростанции.

Шлюзование, используемое только для судоходных целей, на­

лексе с решением других задач: получением электроэнергии, ре­ гулированием стока, орошением, водоснабжением и др. Для этой цели на определенном участке реки, выбранном путем изыскания и проектирования, возводится группа гидротехнических сооруже­ ний, называемая г и д р о у з л о м .

В состав гидроузла входят плотина, шлюз, гидроэлектростан­ ция, подходные каналы к шлюзу, оградительные дамбы и др. Выбирая месторасположение гидроузла, необходимо учитывать гидрологические, топографические и геологические условия.

Расположение сооружений гидроузла в плане отличается большим разнообразием.

63

На рис. 34 показана схема расположения сооружений одного

В результате шлюзования рек улучшаются судоходные усло­ вия, но вместе с тем шлюз ограничивает пропускную способность пути.

двух частей: бетонной и земляной. Общая длина плотин на боль­ ших равнинных реках достигает нескольких километров. Плоти­ ны могут быть глухие и водосливные. У глухих плотин вода не переливается через гребень, а у водосливных может переливать­ ся. Вместе с плотиной сооружается здание гидроэлектростанции, которое может составлять продолжение плотины (так называемые русловые гидроэлектростанции) и принимать на себя полный, одинаковый с плотиной, напор воды (см. рис. 34), а также рас­ полагаться под защитой плотины с низовой стороны или совме­ щаться с плотиной.

тины 6 устанавливают металлические затворы 2 в виде подъем­ ных щитов. Затворами регулируют высоту уровня воды в верхнем бьефе 1 и расход воды, пропускаемой в паводок через плотину. Водосливная часть (водослив) быками 10 разделяется на от­ дельные пролеты. Быки служат также опорами для щитов и мо­ ста 13, предназначенного для связи между берегами и переме­ щения подъемных кранов 12 затворов. Большую часть года щиты

64

опущены и вода в нужном количестве поступает в нижний бьеф 9 через работающие турбины ГЭС. Весной щиты поднимают для сброса паводковой воды.

Устойчивость плотины, так же как и других гидротехнических сооружений, в большой степени зависит от фильтрации воды под ней. Поднятая плотиной вода под напором просачивается в грунт и двигается под плотиной к нижнему бьефу. Чтобы предотвратить вымывание грунта при этом процессе, путь движущейся под пло­ тиной воды удлиняют с тем, чтобы скорость фильтрационного по­ тока уменьшалась до такой, при которой вода не будет вымывать грунт.

Для удлинения пути

стоит из глиняной подушки, защищенной от размыва уложенными поверху бетон­ ными плитами 4. С этой же целью под основанием пло­ тины забивают один-два ря­ да металлических шпунто­ вых стенок 5. Отдельные шпунтины, плотно соеди­ ненные между собой, обра­ зуют сплошной заслон. Шпунтовые стенки погружа­ ют в грунт на глубину до

20м.

Для погашения скорости

рез гребень, ниже плотины устраивают водобой 7, представляю­ щий собой бетонную плиту с гасителями энергии в виде бетонных выступов, колодцев и других устройств. Скорость потока на водо­ бое снижается до 3—6 м/сек. Выходя с водобоя, поток имеет все же повышенную размывающую способность. Поэтому за водобоем

бень всегда на несколько метров выше наивысшего уровня воды верхнего бьефа. В поперечном разрезе плотина имеет вид трапе­ ции. При сооружении плотины грунт намывают землесосами или, реже, насыпают сухой грунт. По гребню обычно прокладывают автомобильную и железную дороги. При постройке принимают меры для уменьшения фильтрации воды через плотину: устраи­

назначаются для подпора воды и увеличения глубины при низгком меженном уровне в реке. При высоком уровне воды плотины разбирают.

Плотина состоит из ряда ферм 3, свободно поворачивающихся в подшипниках бетонного основания 1. Пролеты между фермами перекрывают щитами. В разобранном состоянии фермы, скреп­ ленные поверху цепями 4, укладывают друг на друга. Верхние оконечности крайних ферм укладываются в нишу 2 устоя. При сборке фермы с помощью лебедки 6 ставят в вертикальное поло­ жение. По верхней части фермы прокладывают мостик 5.

Разбирают фермы на зиму до ледохода, а устанавливают пос­ ле паводка по мере снижения глубины. После установки плотины суда идут через шлюз. В зависимости от величины расхода воды

уровень воды, что затрудняет движение судов. Суда проводят че­ рез разборную плотину так же, как и под мосты.

У с л о в и я с у д о х о д с т в а во в р е м я с т р о и т е л ь с т в а

отгораживают перемычками 6, за которыми откачивают воду, а затем уже ведут работу. Одновременно намывают земляную пло­ тину 2 и сооружают шлюз 4 с временным судоходным каналом 1. В оставшейся при этом свободной части русла 7 скорость течения увеличивается, возникают свальные течения, затрудняющие су­ доходство.

После окончания строительства гидроэлектростанции весь рас­ ход воды пускают через турбины, а свободную часть русла пере­ крывают земляной плотиной. В этот период и в период заверше­ ния работ на гидроузле суда движутся через временный канал и шлюз.

По другой схеме гидростанцию и водосливную плотину стро­ ят на пойме и к ней в нижнем бьефе прорывают новое русло.

66

Когда эти сооружения готовы, старое русло перекрывают земля­ ной плотиной. Во время подготовки к перекрытию русла судоход­ ство затруднительно, так как русло сужается из-за отсыпки ка­ менных призм с обоих берегов и в связи с этим возрастает ско­ рость течения.

Судоходные шлюзы. Устройство и типы. Судоходные шлюзы служат для прохода судов из одного бьефа в другой. Процесс пропуска судна через шлюз называется шлюзованием. Принци­ пиальная их схема одинакова, но в устройстве, в зависимости от их типа, есть отличия. Шлюз состоит из верхней головы А

(рис. 38), нижней головы Б и камеры В. Стенки шлюзов могут быть вертикальными или откосными. Откосные стенки применя­ ются на шлюзах с напором 3—4 м. К головам шлюзов примыкают подходные каналы 5 с направляющими палами 4 и причалами 6 для швартовки судов, ожидающих шлюзования. Головы шлюза

ниши-шкафы 7, чтобы быть заподлицо со стенками камеры и не мешать проходу судов.

Ворота шлюзов бывают различных систем. В настоящее вре­

напоров до 12 м. При такой системе применяются водопроводные галереи 2 и затворы 3 (см. рис. 38).

Выходные отверстия водопроводных галерей располагают за шлюзовыми воротами друг против друга. Выходящие из проти­ воположных галерей потоки воды встречаются и частично гасят свою энергию, что улучшает шлюзование судов. Для уменьше­

ния скорости выходящей воды у галерей делается несколько вы­ пусков. Обходные водопроводные галереи применены на шлюзах Северного Донца и Оки, а также на нижних головах шлюзов ка­ нала имени Москвы.

Верхние головы шлюзов канала имени Москвы оборудованы затворами сегментного типа 1 (см. рис. 39, а), а Волго-Донского

высоту 1—1,5 м с помощью подъемного механизма 2. Вода сна­ чала поступает в нишу 4, а затем через галереи 5 в камеру. Для гашения энергии воды используется балка 6. После наполнения камеры затвор или ворота опускают в нишу, давая путь для про­ хода судов.

На крупных современных шлюзах при напоре свыше 12 м применяют распределительную систему наполнения. При этой системе в днище и боковых стенках камеры устраивают одну или несколько продольных водопроводных галерей, соединенных с камерой большим числом выходных отверстий. Благодаря этому камера наполняется равномерно, продольный уклон воды, на­ блюдаемый у шлюзов с головным наполнением, отсутствует. Рас­

6 8

пределительная система питания применена на Куйбышевском, Волгоградском, Рыбинском, Днепровском, Верхне-Свирском, Вол­ ховском и других шлюзах. На Усть-Каменогорском, Рыбинском, Угличском, Верхне-Свирском и Волховском шлюзах забор воды происходит непосредственно из реки через боковые галереи, иду­ щие поперек стенки шлюза. Поэтому суда, находящиеся в верх­ нем подходном канале, не подвергаются действию течения воды, которое создается при наполнении камеры шлюза.

По числу последовательно расположенных камер шлюз может быть одно-, двух-, трехкамерным и т. д.

Однокамерные шлюзы строят для малых и средних напоров.

У таких шлюзов общий напор делится на несколько камер, рас­ положенных последовательно одна за другой. Например, Днеп­ ровский шлюз состоит из трех камер с напором по 13,5 м, два шлюза канала имени Москвы — из двух камер с напором по 9 ж, Новосибирский — из трех, Волгоградский — из двух, Пермский — из шести камер и т. д.

Иногда условия местности не позволяют построить многока­ мерные шлюзы непосредственно один за другим. Тогда шлюзы разделяют судоходным каналом — разъездным (межшлюзовым) бьефом. Длина разъездных бьефов различна, например у Горь­

расходуется меньше, чем в однокамерных, но общее время шлю­ зования значительно больше. В разъездных бьефах наблюдает­ ся неустановившийся волновой режим (раскачка бьефа), затруд­ няющий судоходство и эксплуатацию шлюза.

При большом напоре вместо многокамерных строят однокамерные шлюзы шахтного типа. Камера такого шлюза представляет собой глубокую шахту. Со стороны нижнего бьефа делается глухая стена, которая в своей нижней части имеет от­ верстие для прохода судов, перекрываемое плоским подъемным

Рыбинского и кончая Волгоградским, имеют двухниточные шлюзы.

69