ar-net.ru6.38 Лабиринтные водосливы следует применять для существенного снижения форсирования УВБ в случаях, если на подходе к фронту сооружения удельные расходы относительно невелики (не более 15-20 м2/с). Их необходимо выполнять в виде вертикальной стенки (обычно их высота не более 4 м), гребень которой в плане имеет зигзагообразную форму (рисунок 13). Эти водосливы являются нерегулируемыми (без затворов), они не требуют оперативного обслуживания и достаточно надежны в эксплуатации.
 | |
| 489 × 214 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок 13 – Схема лабиринтного водослива
6.39 Необходимо учитывать, что при надлежащем подборе параметров лабиринтного водослива при тех же размерах по фронту и напорах они могут пропускать расходы в 2-3 раза больше, чем прямолинейные водосливы. Коэффициент расхода лабиринтных водосливов, определенный по их ширине по фронту в основном зависит от отношений Н0/р (здесь Н0 - напор на гребне водослива с учетом скоростного напора на подходе к нему) и L0/B0 (рисунок 13). Наибольшие значения его коэффициентов расхода находятся при значениях 0,2<Н0/р<0,4 и при L0/B0 =3,4…3,8. Дальнейшее повышение значений L0/B0 практически не увеличивает значение коэффициента расхода, а при значениях L0/B0 меньше 3,2 значение коэффициента расхода резко снижается.
6.40 Переливная кромка стены лабиринтного водослива должна быть скруглена со стороны верхнего бьефа радиусом, равным ее толщине.
6.41 Для уменьшения высоты стен лабиринтного водослива по условиям прочности дно между стенами на участке, выдвинутом в сторону нижнего бьефа, допускается выполнять с обратным уклоном, который должен быть не больше 1:3. Практически такое мероприятие не влияет на коэффициент расхода.
6.42 В случае, если на гребне подпорного сооружения недостаточно места для размещения лабиринтного водослива, схема конструкции которого приведена на рисунке 13, следует применять его конструкцию, обозначаемую как PKW (водослив типа "клавиши пианино"), ориентировочные оптимальные размеры которой приведены на рисунке 14 (Р - максимальная высота стен лабиринта). Для конструкции размерами, приведенными на рисунке 14, отношение L0/B0 =5; дальнейшее увеличение этого соотношения не оправдано экономически. Возможны модификации этой конструкции, например:
со ступенчатым дном внутри нисходящей части секции водослива, имеющей меньший пролет;
с более длинной консолью в нисходящей секции и т.д.
 | |
| 601 × 461 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок 14 – Лабиринтный водослив типа PKW
6.43 Коэффициент расхода для лабиринтного водослива с параллельными боковыми стенами (рисунок 14) зависит от значения В1/В2. Его максимальное значение достигается при В1=В2. В то же время при расчетном расходе значение В2 не должно быть меньше 2Н0.
Береговые водосбросы. Быстротоки. Перепады
6.44 Береговые водосбросы следует устраивать главным образом в тех случаях, когда топография створа возведения гидроузла не позволяет разместить водосливную плотину в русловой части гидроузла.
Отличительные особенности береговых водосбросов:
значительная протяженность тракта;
сложные геометрические формы отдельных участков и всего водосброса в целом;
образование косых волн и прыжков над основным потоком на участках сужения и поворотов тракта;
образование катящихся волн;
аэрация потока.
При проектировании береговых водосбросов должны быть решены следующие задачи:
определение геометрических форм дна и стен водосброса, способствующих уменьшению нежелательных явлений при воздействии на них бурного потока;
определение возможности образования косых волн и прыжков при взаимодействии бурного потока с дном и стенами водосброса в месте изменения их формы;
оценка аэрации потока, гидравлических сопротивлений и спонтанного волнообразования на тракте водосброса;
оценка кавитационного воздействия потока на обтекаемые поверхности водосброса;
разработка мер по снижению кавитационных воздействий и возможности возникновения спонтанного волнообразования (катящихся волн).
6.45 Основные участки берегового водосброса (рисунок 15);
1 - подводящий участок в виде расчисток берегового склона и/или канала;
2 - водослив с устройствами для регулирования расхода воды;
3 - участок сужения, создаваемый непосредственно за водосливом для уменьшения объема земляных работ;
4 - отводящий канал, выполненный, как правило, в виде призматического русла с малым уклоном дна, исключающим подтопление водослива и возникновение гидравлического прыжка;
5 - участок сужения и поворота в плане, устраиваемый, как правило, в месте перехода сбросного тракта в крутонаклонный участок;
6 - крутонаклонный участок, выполненный в виде быстротока или перепада (обычно многоступенчатого);
7 - концевой участок.
В условиях узких речных каньонов часть водосбросного тракта, расположенная на высоких отметках, выполняется, как правило, в туннельной выработке (раздел 7).
6.46 Наиболее распространенные варианты конструктивного оформления начальных участков берегового водосброса:
фронтальный подход к водосливу - при наличии достаточно широкой береговой террасы, в пределах которой могут быть выполнены расчистки, подводящие к водосливу, гребень которого располагается параллельно оси подпорных сооружений или под небольшим углом к ней;
 | |
| 473 × 409 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок 15 – Схема берегового поверхностного водосброса
траншейный водослив - при ограниченных возможностях создания подходных расчисток в условиях крутого берегового склона и/или неоправданно большом объеме расчисток, а также в связи с необходимостью устройства протяженного водосливного порога для пропуска значительных расходов воды при малом подъеме уровня воды в верхнем бьефе.
6.47 Разработка рациональных форм водосбросного тракта берегового водосброса на участках сужения, расширения, поворота или их комбинации должна производиться способами управления бурными потоками. Обоснование конструктивных форм этих участков должно производиться методами математического моделирования и проверяться на физических моделях. В процессе моделирования особое внимание должно быть уделено выявлению кавитационно опасных зон и участков локального повышения уровней воды.
При проектировании конструкций, управляющих бурным потоком, следует стремиться к тому, чтобы обтекание их происходило безотрывно.
6.48 В местах сужения и поворота боковых стен водосбросного тракта на поверхности бурного потока неизбежно образование косых волн (прыжков). Их образование можно считать допустимым в случае, когда они не приводят к выплескам через боковые стены и не создают неприемлемую картину течения на нижерасположенной части водосбросного тракта.
При необходимости снижения высоты косых волн (прыжков) следует внести конструктивное изменение в очертание стен, а при необходимости, и в очертания дна водосбросного тракта. Подбор рационального очертания водосбросного тракта в зоне образования косых волн следует производить методами математического моделирования. В ответственных случаях требуется экспериментальное подтверждение.
6.49 При выборе уклонов дна трассы быстротоков, пропускающих расходы воды с высокими скоростями течения, необходимо стремиться, чтобы большая часть верхового участка тракта выполнялась с относительно малыми уклонами, а участок со значительными уклонами располагался в конце быстротока. При сопряжении участков с относительно малыми уклонами дна с участками, уклон дна которых i>> iкр (где iкр - критический уклон) следует применять конструкции, исключающие появление на крутонаклонном участке значительных вакуумов и кавитации:
выполнение профиля дна этого участка по кривой свободного падения, рассчитанной по средней скорости на верховом участке;
устройство в продольном профиле на стыке этих участков вертикального уступа с подводом к нему воздуха.
Для снижения опасности кавитационных явлений на тракте таких быстротоков следует предусматривать устройства для снабжения воздухом слоев потока, примыкающих к обтекаемым поверхностям (аэраторы потока), требования к которым приведены в 6.22 и 6.24.
6.50 Форма и конструкция концевого участка зависит от схемы сопряжения водосброса с нижним бьефом
При средних и высоких напорах и при наличии в нижнем бьефе скальных и полускальных грунтов сопряжение бьефов наиболее целесообразно осуществлять по типу отброшенной струи. В этих условиях концевой участок водосброса выполняется в виде носка-трамплина, конструкция которого подбирается таким образом, чтобы обеспечить перераспределение струи и поступление отбрасываемого потока под возможно меньшим углом к противоположному берегу (раздел 9). При этом, гашение энергии сбросного потока должно происходить в воронке местного размыва или в специально подготовленном углублении в дне отводящего русла. При угрозе подмыва основания концевого участка водосброса, а также существенного воздействия в зоне падения струй на береговые склоны должны быть разработаны мероприятия, препятствующие их разрушению.