ar-net.ru5.1 В зависимости от назначения водопропускные гидротехнические сооружения гидроузлов подразделяются на: водосбросы, водовыпуски и водоспуски.
Все эти сооружения могут применяться для пропуска расходов воды в период строительства гидроузла, для промывки верхнего бьефа от наносов, пропуска льда, шуги, мусора и других плавающих тел, если такие требования предъявляются по условиям эксплуатации гидроузла. Водовыпуски и водоспуски могут участвовать в пропуске паводковых расходов. Водовыпуски могут выполнять функции водоспусков и, наоборот.
Гидравлические условия работы водосбросов, водоспусков и водовыпусков, а также их конструкции идентичны. Они отличаются основными выполняемыми функциями. В составе гидроузла водоспуски и водовыпуски имеют меньшие размеры поперечного сечения и предназначаются для пропуска меньших расходов.
5.2 Водосбросы в зависимости от повторяемости пропускаемых паводков подразделяются на:
основные - водосбросы, предназначенные для пропуска относительно часто повторяющихся сбросных расходов вплоть до расчетного расхода поверочного случая;
резервные (вспомогательные) - водосбросы, предусматриваемые для участия в пропуске редко повторяющихся сбросных расходов. На тракте резервных водосбросов допускаются неопасные для основных сооружений гидроузла повреждения.
5.3 По применению в процессе строительства и эксплуатации гидроузла различаются водосбросы:
эксплуатационные (постоянные);
строительные (временные), применяемые только в период строительства или ремонта постоянных сооружений гидроузлов;
строительно-эксплуатационные, в которых совмещаются функции временных и постоянных водосбросов.
5.4 По расположению относительно русла рек водосбросные сооружения подразделяются на:
русловые, размещающиеся в пределах напорного фронта гидроузла в русловой или примыкающей к ней пойменной части речной долины. Эти сооружения размещаются непосредственно в теле плотины, в ее основании или в здании гидроэлектростанции и выполняются в виде водосливов или труб;
береговые, размещающиеся на коренных породах береговых склонов реки. Эти водосбросы выполняют открытыми в виде каналов, быстротоков или перепадов и закрытыми (туннельными или трубчатыми).
5.5 Водосбросные сооружения в зависимости от напора (перепада уровней воды между бьефами) Z следует относить к:
низконапорным (Z < 12 м);
средненапорным (12мZ60v);
высоконапорным (Z > 60 м).
5.6 По способу управления сбрасываемыми расходами водосбросы выполняются:
регулируемыми - с затворами;
нерегулируемыми - без затворов, в этом случае их гребень (порог) устраивают чаще всего на отметке нормального подпорного уровня (НПУ).
5.7. По заглублению входного сечения относительно уровня верхнего бьефа водосбросные сооружения подразделяются на:
поверхностные водосбросы - с водосливным оголовком на входном участке;
глубинные водосбросы - с полностью затопленным входным сечением. Частным случаем этих сооружений являются донные водосбросы, расположенные у дна реки.
Глубинные водосбросы при соответствующем снижении уровня верхнего бьефа могут функционировать как поверхностные водосбросы.
5.8 По конструктивным особенностям транзитной части водосбросные сооружения могут выполняться:
открытыми с незамкнутыми поперечными сечениями, которые возводятся в виде водосливных плотин, быстротоков и ступенчатых перепадов;
закрытыми с замкнутым поперечным сечением, которые подразделяются по конструкции водосбросного тракта на:
туннельные с обделкой или без обделки во вмещающем породном массиве;
трубчатые, выполненные в виде труб в теле бетонных и железобетонных плотин и зданий ГЭС или в основаниях плотин из грунтовых материалов;
комбинированные, которые состоят из расположенных последовательно или в несколько ярусов участков с открытыми и закрытыми поперечными сечениями.
5.9 По конструктивному оформлению входного участка различаются водосбросные сооружения:
с прямолинейным входным порогом, которые применяются при фронтальном (лобовом) подводе воды, с боковым подводом (траншейным), а также с полигональным входным порогом, обеспечивающим комбинацию лобового и бокового подводов воды;
с лабиринтным входным порогом, состоящим из ряда секций полигонального входного порога;
с криволинейным в плане (веерным) входным порогом;
с входной воронкой, которая выполняется с полным и неполным кольцевым гребнем, а также с развитым гребнем в виде лепестков (типа "маргаритка");
со спиральной камерой (закручивающим устройством);
с сифоном.
Выбор конструктивного оформления входного участка принимается в зависимости от местоположения сооружения в составе гидроузла и рельефа местности.
Закрытые водосбросы с входной воронкой и с вертикальной или круто наклонной шахтой и слабонаклонным отводящим трактом называют шахтными. Если же на входе таких водосбросов предусмотрена бетонная башня, то их называют башенными. Башенные водосбросы могут иметь несколько входных отверстий на разных высотах.
Водосбросы со спиральной камерой, создающей круговое движение воды (закрутку потока) на входе, - разновидность шахтных водосбросов. Такие водосбросы называют вертикальными вихревыми. Закручивающие устройства по их высоте могут размещаться в несколько ярусов. Закручивающие устройства предусматривают и в начале отводящего тракта водосбросов. При этом расположении закручивающего устройства (завихрителя) подводящий участок выполняют как с глубинными водозаборами, так и в виде шахт с поверхностными водозаборами. Водосбросы с расположением завихрителя в начале отводящего тракта называют горизонтальными вихревыми. Характерная особенность водосбросов с закруткой потока состоит в том, что поток воды прижимается к обтекаемой поверхности, а вблизи центра поперечного сечения образуется воздушное ядро (жгут).
5.10 Закрытые водосбросы в зависимости от гидравлического режима течения на тракте могут работать как:
безнапорные;
напорные;
частично напорные.
При смене безнапорного и напорного режимов течения в закрытых водосбросах необходимо различать основные разновидности частично напорных режимов течения:
устойчивый частично напорный режим течения, характеризующийся образованием незамкнутой воздушной полости (рисунок 1а);
устойчивый частично напорный режим с образованием замкнутой воздушной полости (рисунок 1б);
неустойчивый частично напорный (пробковый) режим течения, сопровождающийся непрерывным образованием и перемещением по тракту водосброса полостей (пробок) воздуха (рисунок 1в);
эмульсионный режим течения, характеризующийся заполнением всего поперечного сечения водосброса водой, транспортирующей мелкие пузырьки воздуха (рисунок 1г);
частично напорный режим течения с гидравлическим прыжком и с напорным режимом течения ниже прыжка по течению (рисунок 1д).