Гидротехнические сооружения

Q μω 2gHд ,

(4.17)

Нд – действующий напор, который определяется следующим об-

разом (рис. 4.32). При истечении из отверстия под уровень нижнего

У

бьефа, то есть если уровень нижнего бьефа выше отметки верхней

кромки выходного отверстия, 1 действующий напор

Т

Hд = УВБ – УНБ1.

Если же уровень нижнего бьефа ниже отметки верхней кромки

выходного отверстия, действующий напор

Н

Hд = УВБ – 2 ,

где 2 – отметка центра выходного отверстияБ.

и1

Коэффициент расхода глубинных водосбросов определяется по

зависимости

й

μ

,

(4.18)

р1 Σζ

где – сумма коэфф цовен

сопротивления –

местных и по

длине.

з

т

Коэффициент сопрот вления на трение по длине водосброса вы-

по

2

числяется

ф рмулеи

п

ζдл

2gl

,

где

С R

g – ускорение свободного падения;

l – длина водосброса;

РR – гидравлический радиус;

У

где n – коэффициент шероховатости поверхности труб. Для бетон-

ных труб n = 0,012.

Т

В глубинных водосбросах, работающих в напорном режиме, воз-

можны следующие сопротивления: на входе в водовод из резервуа-

ра, в пазах плоских затворов, на сороудерживающих решетках, по-

воротах, сужениях, расширениях и т. д. Коэффициенты сопротивле-

Б

ний определяются по специальной литературе, например [3, 19].

Конструктивные особенности водоприемника напорного водо-

сброса учитываются следующим образом. Если водоприемникН

по-

верхностный, его пропускная способность определяется отдельно и

должна быть увязана с пропускной способностью водовода. Если

и

водоприемник глубинный, то его конструкт вные особенности влия-

р

ют на пропускную способность водоводайналичием собственных

сопротивлений (вход, решетки, пазы для затворов и др.).

о

4.5.2. Расчеты пропускн й способности безнапорных

трубчатых и уннельных водосбросов

Пропускная способностьтзакрытых водосбросов, работающих в

безнапорном реж ме, то есть при неполном заполнении их попе-

речного сечения, ипределяется главным образом пропускной спо-

п

собностью вхздн й части.

При незат пленной входной кромке (рис. 4.30) водосброс сле-

дует

рассчитыватьопо схеме истечения через водослив.

Р

аа)

v0

H

1

Н

h

h1

нбhнб

h2 h=2=hкрhкр

h

в

H

У

Н

v0

б

Т

б)

H

zвсвс

Нв)

v

1

п

h

0

h

нб

hнб

Н

h1

п

Б

hн chн

hh22

с

Рис. 4.30. Истечение через закрытый безнапорный водосброс при незатопленной

й

входной кромке (по схеме водослива):

а – неподтопленный водослив с ши оким по огом; б – подтопленный водослив

и

с широким порогом; в – неп дт пленный водослив практического профиля

р

Расчет его пропускн й сп с бн сти выполняется в зависимости

от формы поперечного сеченияовходной части по следующим фор-

мулам:

т

а) для труб прямоугольного или квадратного сечений

и

зQ = σп m b

2g H03/2 ,

о

и σ – коэффициенты бокового сжатия и подтопления;

mп– коэффициент расхода водослива, величина которого при ну-

л вом уклоне входной части определяется как и для открытых во-

досбросовгде

; при уклоне, отличном от нуля, – по специальным графи-

кам [3, рис. 13.3];

Рb – ширина водосливных отверстий;

H0 – напор на пороге водослива с учетом скорости подхода;

где mк – коэффициент расхода, определяемый по формуле

У

mк

H

,

Т

0,9

0,275 3,4r

/ d

Н

0,096 1,52r / d

где r – радиус скругления входного оголовка;

Б

d – диаметр сечения.

й

Пропускная способность водосбросов с затопленным входом

(рис. 4.31) при неподтопленном

истечении

из отверстия определя-

ется по формуле

р

Q = µS

2g(z h ) ,

где µ – коэффициент расх да,

пределяемый по формуле (4.18), в

которой ∑ζ – сумма коэффициент в сопротивлений на входе;

S – относительная

площадьсжатого сечения, которая может

з

быть определена по формулет

о

п

иS (

ζвх 1) 1 ,

где ζвх – к эффициент гидравлического сопротивления на входе;

е

– лощадь сечения водовода на входе:

= b hт;

b – ширина водослива;

Рhт – высота трубопровода;

УВБ

H

Ндд11

Hд2

Затвор

УНБ1

затвор

2

1

УНБ У

2

Т

Н

Рис. 4.32. Схема к определению размеров глубинных водосливных отверстий

Глубинные водосбросы оборудуются:

Б

рабочими затворами для перекрыт я отверстий в эксплуатаци-

онный и строительный периоды;

й

ремонтными затворами или заг аждениями для отключения

водовода от верхнего или

и

бьефа как в строительный, так и

в эксплуатационный пери ды;

р

сороудерживающими решетками для предохранения водосб-

росов от попадан я в н хнижнегоопляков и крупных предметов;

подъемными механтзмами для затворов и решеток.

Высоту поперечного сечения глубинных водосбросов назначают

по табл. 4.2. Приизэтом условия возможности осмотра и ремонта

она принимаетсязне менее 1,8 м. Ширина отверстия назначается по

табл. 4.3 и д лжна быть не менее 1,5 м.

В глубинныховодосбросах постоянного поперечного сечения,

прямолин йных в плане, работающих как напорные трубы, учиты-

п

вают сл дующие виды местных сопротивлений:

ена вход;

в пазах затворов;

Рна сороудерживающих решетках.

Входной оголовок должен обеспечивать поступление воды в во-

досброс с незначительными потерями напора, иметь, по возможно-

сти, простейшие очертания и быть бескавитационным.

Расчет пропускной способности глубинных водосбросов реко-

мендуется выполнять в следующем порядке:

1) исходя из конструктивных требований, задаются формой и раз-

мерами отверстия;

2) по вышеприведенным рекомендациям определяют и Нд;

3) по зависимости (4.17) находят пропускную способность одно-

го отверстия Qотв;

4) определяют необходимое количество глубинных отверстий по

формуле

У

n Qp

,

Т

Qотв

где Qp – расчетный расход глубинного водосброса. Н

4.5.4. Трубчатые башенные водосбросыБ

Башенные водосбросы (рис. 4.33) состоят из головной части (баш-

ни), одной или нескольких ниток т уб

й

концевого участка, на кото-

ром при необходимости располагаютсяигасители энергии потока. Ось

башенного водосброса

трасси уется по возможности перпендику-

р

лярно к оси плотины в русле или в пониженных местах поймы.

3

о

т

7

и

УВБ

з

1

о

5

УНБ

п

е

l

2

Р

4

6

Рис. 4.33. Башенный водосброс:

1 – башня; 2 – отводящие трубы; 3 – помещение для размещения подъемного

оборудования; 4 – затвор; 5 – сороудерживающая решетка; 6 – водобой;

7 – грунтовая плотина

грунте. Трубы малого диаметра могут быть металлическими или же-

У

лезобетонными. Металлические трубопроводы чаще всего уклады-

ваются внутри железобетонных галерей, которые в периодТвозведе-

ния гидроузла используются для пропуска строительных расходов.

Снаружи металлические трубопроводы покрываются антикоррози-

Н

онным покрытием. Трубы больших поперечных сечений выполняются

из железобетона с круглыми, овальными или прямоугольнымиБ

отвер-

стиями. При устройстве нескольк х труб последние объединяются в

общую многоочковую конструкц ю. Трубы должны располагаться на

й

плотном грунте основания на у овне подошвы плотины или ниже ее, в

траншее. По

и

длине трубы аз езаются температурно-осадочными

швами на секции длиной не б лее 10–15 м. Для предотвращения филь-

р

трации воды через швы ни упл тняются шпонками, а для борьбы с

контактной фильтрац ей водывдоль трубы в местах стыков секций

устанавливаются проттвоф льтрационные ребра(диафрагмы).

Подходный участок к башенному водосбросу выполняется в ви-

и

де канала, рассчитанного на пропуск строительного расхода. Дно и

откосы так

зканала крепятся, в зависимости от скорости течения,

каменн й набр ск й или бетонными плитами.

го

Гидравлический расчет башенного водосброса состоит в определе-

нии размпров отводящих труб, а также сопряжения бьефов и выполня-

тся в сл дующем порядке. На поперечном разрезе земляной плотины

е

Р

По зависимости (4.17) проверяют пропуск поверочного паводко-

вого расхода при уровне верхнего бьефа, равном ФПУ. Если приня-

того количества труб и их размеров оказывается недостаточноУдля

Н

пропуска поверочного паводкового расхода при ФПУ, то увеличива-

ют либо размер поперечного сечения трубы, либо количествоТтруб.

Расчет сопряжения бьефов выполняется по тем же формулам,

что и для открытых водосбросов, при этом при напорном движении

й

воды в трубах первую сопряженную глубину принимают равной

диаметру трубы, то есть

Б

h = hс = d.

р

ок

, главным образом

Размеры башни принимаются конструктивнои

из эксплуатационных

ваний. Ши ина башни определяется раз-

треб

мещением трубопровод в, пр д льные размеры – условиями раз-

и

мещения затворов, реше , подъемных устройств и др.

з

4.5.5. Трубчатый ковшовый водосброс

отока

Трубчатый к вшовый водосброс состоит из входной части, од-

п

ной или неск льких ниток трубопроводов и устройств для гашения

энергии

воды в нижнем бьефе.

Входная часть представляет собой водослив практического профи-

Р

монте, а также в зимний период во избежание промерзания грунта

вокруг труб. За водосливным порогом устраивается ковш, в нижнем

конце которого размещены входные отверстия труб.

а)

УВБ

1

3

У

H

4

hп

УНБ

2

бб)

Т

1

3

Н

4

Б

2

й

и

р

о

Р с. 4.34. Трубча ый ковшовый водосброс:

1 – водосливный порог;т2 – ковш; 3 – трубопроводы; 4 – водобойный колодец

Гидравлическийирасчет трубчато-ковшового водосброса состоит

в определении ширины водослива и количества и размеров труб.

з

Ширина в д сливного фронта определяется из формулы про-

пускной соособности водослива (4.1):

п

Q

е

B σпm 2g H03 2

,

Ргде п – коэффициент подтопления;

m – коэффициент расхода;

Н0 – напор на пороге водослива с учетом скорости подхода.