книги из ГПНТБ / Донской И.П. Водный транспорт леса учебник

12—18 ч плотина закрыта и вся естественная приточность идет на наполнение водохранилища. Затем в течение 12—6 ч происхо­ дит сработка водохранилища заданным зарегулированным рас­ ходом, который в случае, суточного регулирования стока назы­ вается расходом попуска Qn0n-

Гидрограф в створе плотины при суточном регулировании стока

в течение всего периода дополнительного питания на улучшаемом участке поддерживаются постоянные расход воды, глубина и ско­ рость течения. Такой вид дополнительного питания создается при

риодические сбросы воды из водохранилища. В этом случае нуж­ ная глубина обеспечена лишь несколько часов в сутки, а лесо­ сплав проходит в условиях неустановившегося режима, т. е. при

100

переменных по длине реки и во времени глубине и скорости те­ чения. Продолжительность периода с обеспеченной для лесосплава глубиной по мере удаления от плотины уменьшается. В резуль­ тате этого дальность действия кратковременных попусков ограни­ чена 15—50 км. Режим кратковременных попусков наблюдается

вается непрерывное дополнительное питание (сезонное регулиро­ вание стока), поскольку при нем создаются наилучшие условия работы и сокращаются сроки лесосплава. Однако поскольку для сезонного регулирования нужны большие объемы водохранилищ и, следовательно, более высокие плотины, оно применяется реже, чем другие виды. В дальнейшем роль сезонного и многолетнего регулирования стока должна возрасти.

На рис. 56 показаны некоторые основные схемы расположения водохранилищ. Схемы 1 и 2 применяются при сезонном регулиро­ вании стока; необходимый объем водохранилища в зависимости от топографических условий может быть создан в одном крупном водохранилище (схема 1) или рассредоточен в нескольких более мелких (схема 2). Схемы 3 и 4 применяются при суточном регу­ лировании стока; если длина участка, требующего дополнитель­ ного питания, не превышает дальности действия попуска, приме­ няется схема 3, в противном случае строят несколько плотин, каж­ дая из которых обслуживает свой участок (схема 4).

§ 2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОДОХРАНИЛИЩ

Топографическая характеристика. Чем выше будет уровень под­ пора воды плотиной, тем большими окажутся площадь зеркала водохранилища и заключенный в нем объем воды. Характер зави­ симости между уровнем подпора и размерами образующегося при этом водохранилища зависит от топографических особенностей и прежде всего от рельефа речной долины, заполняемой водой. Уве­ личение уровня подпора на одну и ту же величину дает при по­

z и создаваемым при этом объемом водохранилища W, называется кривой объема водохранилища W=f(z). Для построения этого гра­ фика нужен план в горизонталях речной долины, в которой соз­ дается водохранилище (рис. 57).

Вычисление площадей зеркала водохранилища Q для различ­ ных уровней подпора z производится планиметрированием пло­ щадей, ограничиваемых соответствующей горизонталью и створом плотины. Объем воды, заключенный между двумя плоскостями, секущими речную долину по соответствующим горизонталям

101

Соответственно

водохранилища, показанная на рис. 58 (справа). Кривая объемов является очень важной характеристикой водохранилища, влияю­ щей на выбор створа плотины, поскольку необходимо получить нужный объем водохранилища при наименьшей высоте плотины.

Расчетные уровни и объемы водохранилища. На рис. 58 приведен продольный профиль водохранилища и образующая его плотина, справа изображена кривая объемов водохранилища — в той же системе отметок, что и продольный профиль. На этих графиках по­ казаны расчетные уровни и объемы водохранилища.

Наивысший уровень водохранилища в нормальных условиях его работы называется нормальным подпорным уровнем (сокращенно НПУ). Соответствующий ему объем называется полным объемом водохранилища Т^полн- Нормальный подпорный уровень может иногда превышаться при пропуске максимальных расходов воды половодья или паводка. В этих случаях в водохранилище уста­ навливается подпорный уровень высоких вод (ПУВВ); происходя-

102

щее при этом временное увеличение объема водохранилища для регулирования стока не используется и поэтому не учитывается.

Наинизший уровень водохранилища, до которого оно сраба­ тывается в период регулирования стока, называется уровнем мерт­ вого объема (УМО). Объем водохранилища, расположенный ниже этого уровня и, следовательно, не участвующий в регулировании стока, называется мертвым объемом WM.0.

Таким образом, для регулирования стока используется лишь часть водохранилища, заключенная между уровнями НПУ и УМО или так называемая сливная призма водохранилища. Объем слив­

нормальный подпорный уровень НПУ, который определяется пол­

Для нахождения величины WM,0 нужно знать уровень мертвого объема УМО, устанавливаемый в общем случае с учетом разных факторов, в том числе и конструкции плотины. Для низконапор­ ных лесосплавных плотин, через отверстие которых проходит моле­ вой лесосплав, можно принимать

Способы определения полезного объема водохранилища, зави­ сящие от вида регулирования стока, будут описаны в следующем параграфе.

§ 3. РАСЧЕТ ПОЛЕЗНОГО ОБЪЕМА И РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОХРАНИЛИЩ

Расчет объема водохранилища и режима его работы при регу­ лировании стока лесосплавных рек проводится для гидрологиче­ ских условий маловодного года 90%-ной обеспеченности.

Минимальный лесосплавной расход воды. Каждый створ реки характеризуется своим минимальным лесосплавным расходом воды QCUJI, при котором через этот створ обеспечивается пропуск лесо­ сплавных единиц (бревен, пучков) с заданной осадкой.

В том случае, когда движение лесосплавных единиц происходит за счет скоростей потока (лесосплав в сплоточных единицах или молевой), минимальный лесосплавной расход воды должен обеспе­ чивать не только минимальную глубину /гСПл> но н минимальную лесосплавную скорость vbmu. Определение в этом случае минималь­ ного лесосплавного расхода воды показано на рис. 59, представ­ ляющем собой поперечный профиль в расчетном створе и совме-

103

щепные с ним кривые Q = f(z) и v — f(z) для этого створа. В каче­ стве расчетной принимается наибольшая величина QCIM, обеспечивающая выполнение обоих требований; уровень воды, от­

на улучшаемом участке реки; этот створ называется в дальнейшем расчетным.

Рис. 59. Определение минимального лесосплашюго расхода воды

Сезонное регулирование стока. Период лесосплава в расчетном створе определяется по графику колебания уровней с учетом обес­ печения минимальных глубин лесосплавного хода (см. § 3 гл. IV) . Если рассматривать гидрограф в расчетном створе (рис. 60), то период лесосплава на естественных расходах Гест определится вы­ полнением требования фр.с5г<2спл- В тех случаях, когда лесопропускная способность реки в естественных условиях оказывается не­ достаточной и в расчетном створе имеется дефицит лесопропускной способности D, необходимо продлить период лесосплава на срок

створе при минимальном лесосплавном расходе воды.

где Qp. с — естественный расход воды в расчетном створе.

104

Если осреднить расходы воды за весь период дополнительного питания, то предыдущее равенство получит вид

Из пояснений, данных в § 8 гл. I I следует, что заштрихованная на гидрографе площадь численно равна объему воды дополнитель­

расчетных створов; вместо средних величин естественных расходов

можно встретить способы расчета регулирования стока кратковре­ менными попусками, предложенные С. X. Будыка [6], А. Ф. Юди­ ным [77] и В. В. Савельевым [55]. Рассмотрим последний из них, рекомендуемый «Техническими указаниями по проектированию ле­ сосплавных предприятий» [65].

В § 1 указывалось, что при суточном и многосуточном регулиро­ вании стока из водохранилища осуществляют кратковременные по­ пуски постоянного расхода. При таком способе дополнительного питания происходит распластывание волны, в результате которого увеличение глубины от попуска уменьшается как по величине, так и по времени с удалением от плотины. Этим обстоятельством и объясняется ограниченность дальности действия попуска.

Чтобы уменьшить вредное влияние распластывания волны, рас­

г*де Кф — коэффициент форсирования (увеличения) расхода воды попуска, учитывающий распластывание волны;

105

Оспл — минимальный лесосплавной расход воды в расчетном створе;

<?б.п — расход воды боковой приточности в реку на участке между плотиной и расчетным створом.

равенства объема воды, притекающего в водохранилище за весь

ного регулирования стока с циклом р суток. Пользуясь обозначе­ ниями этого рисунка гидрографа, напишем:

Эффективная продолжительность попуска /Э ч >— время, в течение которого на улучшаемом участке можно проводить лесосплав. Эт# величина меняется по длине реки. Около плотины /эф = ^шш> а в кон­ це улучшаемого участка она уменьшается на 1,5—2 ч.

106

Полезный объем водохранилища № должен вместить весь объем естественной приточности за период, пока плотина закрыта. Как это следует из рис. 61, при многосуточном регулировании стока

При суточном регулировании стока формулы (122) и (123) уп­ рощаются, так как для этого случая р = 1.

Расчет суточного или многосуточиого регулирования стока про­ водится по расчетным периодам (декадам, месяцам). Требуемая продолжительность эффективного дополнительного питания (в ча­ сах) зависит от дефицита лесопропускной способности расчетном створе D и часовой лесопропускной способности в этом же створе при минимальном лесосплавном расходе воды N4.

так и для регулирования уровней воды. В том и другом случае, как правило, сооружаются низконапорные плотины, имеющие напор на пороге в пределах от 2,0 до 4,0—4,5 м.

Наибольшее распространение на лесосплавных путях СССР по­ лучили деревянные незатопляемые плотины с постоянным мостом, однако встречаются и другие типы. Следует отметить, что за ру­ бежом, в частности в Финляндии и в скандинавских странах, лесо­ сплавные плотины обычно строят в бетонном исполнении. Несом­ ненно, что п у нас для наиболее ответственных объектов с длитель­

симости от класса капитальности назначаются нормативы обеспе­ ченности расчетных максимальных расходов воды, допускаемые

Вданном курсе дается только общее представление о них. Деревянные незатопляемые плотины. Основные элементы по­

стоянной деревянной плотины показаны на рис. 62. В их число входят: флютбет, состоящий из трех частей (понурной, водобойной, сливной) и сопрягающий плотину с грунтовым основанием; устои, служащие для сопряжения деревянной плотины с земляной дамбой

107

а наверху на балку моста; щиты, непосредственно воспринимающие давление воды; мост — служебный или проезжий.

Флютбет является важнейшим элементом плотины. В его задачи входит: поддержание всех вышерасположенных конструкций; обес­ печение устойчивости плотины против сдвига гидростатическим давлением воды; защита основания плотины против размыва его поверхностным и фильтрационным потоком. Основные конструк-

Рис. 62. Элементы деревянной лесосплавной плотины

тивные типы флютбета — свайный и ряжевый.

Продольный разрез плотины со свайным флютбетом показан на рис. 63. В понурную часть флютбета входит глиняная предпонурная подушка и понур, покрытый деревянными полами с глиняной за­ грузкой под ними; между предпонурной подушкой и понуром про­ ходит водонепроницаемая шпунтовая линия — понурный шпунт. Между понуром и водобоем проходит второй, королевый шпунт, прикрытый Королевым брусом. Над флютбетом водонепроницае­ мую королевую линию продолжают щиты. Водобойная часть флют­ бета также имеет деревянные полы, под которыми обычно загру-

108