Затворы гидротехнических сооружений

Затворы - водонепроницаемые подвижные конструкции, регулирующие уровень воды верхнего бьефа, пропуск расходов воды в нижний бьеф, пропуск наносов и льда, располагаемые поперек водосбросного отверстия по границе понура с водобоем.

Затвор состоит из: подвижной части, закрывающей и открывающей отверстие, неподвижной части, заделанной в устои и быки сооружения (пазы), которые позволяют затворам перемещаться, и подъемного механизма, при помощи которого маневрируют затвором.
Затворы подразделяют [6, 8, 13]:

• по назначению: на основные (работают в течение всего периода эксплуатации сооружения); ремонтные (устанавливаемые в период ремонта сооружений); строительные (применяемые в период строительства); запасные затворы (для замены основных затворов);
• по конструкции (рисунок 22): на плоские, шандоры, секторные, сегментные, вальцовые, крышевидные, клапанные, игольчатые, дроссельные, задвижки и др.;
• по материалам: на металлические, железобетонные, деревянные, пластмассовые, комбинированные;
• по местоположению: на поверхностные, глубинные (рисунок 23); - по способу пропуска воды через отверстие: на пропускающие из-под низа, пропускающие по верху.

а - плоский; б - сегментный; в - секторный; 1 - бык; 2 - тяга; 3 - затвор; 4 - паз; 5 - шарнирная опора; 6 - ноги затвора; 7 - обшивка; 8 - ниша затвора.
Рисунок 22 - Схемы поверхностных затворов (по Мамонтовой, 2012)

 

 

 

В рыбоводстве применяют обычно плоские затворы, шандоры и реже - сегментные затворы.

а - плоский; б - задвижка; в - сегментный; г - цилиндрический; д - дроссельный; е - шаровой; ж - игольчатый; з - конусный.
Рисунок 23 - Схемы глубинных затворов (по Гришину, 1979)
Плоский затвор (щит) - плоское водонепроницаемое перекрытие отверстия водосбросного сооружения. Затвор располагают между устоями, быками или промежуточными стойками. Затвор перемещается в вертикальном направлении в пазах устоев или быков. Плоские затворы являются наиболее распространенной конструкцией затворов. Их выполняют из дерева, стали, реже - из железобетона.
Шандоры бывают деревянные, металлические и железобетонные. Деревянный шандорный затвор состоит из отдельных досок или брусьев (шандор) из соснового или елового леса в виде стенки, перекрывающей водосбросное отверстие. В стенках сооружения устраивают вертикальные пазы, куда и закладывают концы шандор. Шандоры играют роль основных затворов (в небольших сооружениях), и роль временных закрытий на период ремонта основных сооружений (в больших сооружениях). Длина пролетов, которые могут быть перекрыты шандорами, составляет 4-5 м при напоре не более 4-5 м. При открытии или закрытии отверстия шандоры закладывают и вынимают поочередно. Шандоры имеют приспособление для подъема и опускания - кольца, крючья, скобы или треугольные углубления.
Шандорами, в зависимости какая у них величина и масса, маневрируют вручную - багром или при помощи механических приспособлений (воротом, лебедкой и кранами). Для прудов высота шандор равна 15-30 см, толщина 40- 50 мм. Деревянные шандоры обязательно должны иметь зазоры между пазами, так как, находясь в воде, дерево разбухает. При длине шандор 1 м зазоры между пазами и шандорами должны составлять 1,5-2 см. Для сокращения потерь воды устраивают уплотнения (в виде обивки листовой резиной, полимерами и др.) - впереди затвора в воду насыпают торф, мелкий шлак, навоз.
При напорах до 12 м и пролетах до 18 м делают металлические шандоры (рисунок 24).

Рисунок 24 - Металлические шандоры
Железобетонные шандоры из-за большой массы применяют очень редко. Для уменьшения массы их делают пустотелыми и изготовляют на месте постройки. Шандоры могут быть и из железобетона при напорах до 6 м и пролетах до 15 м.
Шандоры применяют в основном для временных сооружений и как вспомогательные при ремонте или осмотре основного затвора (рисунок 25). Сегментный затвор изготавливается в виде изогнутого щита, име ющего криволинейную обшивку (рисунок 26). Щит крепится на опорных фермах - ногах и вращается вокруг оси, проходящей через концы опорных ферм. Основными элементами сегментного затвора являются: балочная (несущая) система, обшивка, опорные фермы (ноги) и шарниры. Сегментный затвор может быть автоматическим (перемещаться под действием воды), для этого на продолжении опорных ног за шарниром располагается противовес, уменьшающий подъемное усилие, которое создается давлением воды на особые клапаны и поплавки.

1 - питающий трубопровод; 2 - камера; 3 - затвор; 4 - подвижной пол; 5 - шандоры; 6 - деревянный решѐтчатый пол; 7 - железобетонный решѐтчатый пол; 8 - подходной канал (коллектор); УВБ - уровень верхнего бьефа; УНБ - уровень нижнего бьефа.
Рисунок 25 - Рыбоходный шлюз (по Замарину, 1965)
Для нормальной работы затворов необходимо, чтобы они были водонепроницаемыми, в местах соприкосновения с сооружениями не должно быть фильтрации воды, для чего применяют различные уплотняющие прокладки. Подъем сегментного затвора осуществляют с двух концов (чтобы исключить перекос затвора).
Сегментные затворы применяют на головных и русловых прудах при максимальных пролетах до 40 м и напоре до 15 м. Они просты и надежны в эксплуатации. В период ремонта используют ремонтные затворы.

Рисунок 26 - Сегментный затвор
Секторные затворы (рисунок 22) имеют поперечное сечение в виде сектора с обшивкой и закрепляются на пороге плотины на горизонтальной оси, вращаясь вокруг которой они могут частично или полностью опускаться в специальную нишу. Ось вращения находится с низовой или верховой стороны. Маневрирование затвором производят в основном под действием гидравлического напора. Максимальные пролеты секторных затворов достигают 60 м [21].
Клапанные затворы состоят из полотнища, вращающегося вокруг горизонтальной оси, укрепленной на флютбете. Клапанные затворы бывают автоматические, с механическим приводом (перекрывают пролеты до 80 м) и уравновешенные (перекрывают пролеты до 25 м).