Водосбросные сооружения
Водосбросные сооружения – сооружения осуществляющие пропуск вод и других излишков воды (рисунок 17).
Водосбросные сооружения входят в состав гидроузлов головных, нагульных (русловых) прудов и гидротехнических узлов комплексного назначения. После наполнения водохранилища до отметки НПУ излишек воды сбрасывается в нижний бьеф плотины или в гидрографическую сеть. Сброс воды осуществляется при форсированном уровне воды в водохранилище, но в некоторых случаях - при НПУ [6, 13, 20].
Рисунок 17 - Водосбросное сооружение
Задача водосбросов при плотинах из местных материалов - обеспечить беспрепятственный пропуск расчетных максимальных расходов воды из верхнего бьефа в нижний.
Водосбросной тракт - это путь, по которому происходит сброс излишков воды из водохранилища в нижний бьеф плотины [3].
Главное условие расположения сооружений на водосбросном тракте - не допускать подмыва водой плотины и других сооружений гидроузла. В зависимости от высотного расположения сооружений на водосбросном тракте и их водных устройств относительно НПУ различают водосбросы поверхностные и глубинные.
Поверхностные водосбросы – водосбросы уровень воды во входной части, которых соприкасается с атмосферой, а отводящая часть может быть как открытой, так и заглубленной в грунт.
Глубинные водосбросы – водосбросы входная часть, которых, расположена под уровнем воды, а отводящая - в толще грунта.
Водосбросы подразделяются на управляемые (расходы и уровни воды регулируются затворами) и неуправляемые или автоматические (сброс воды происходит всякий раз, как только уровень воды в водохранилище поднимается выше НПУ).
Каждой группе водосбросных сооружений дают название в зависимости от конструкции головной (водосливной) части сооружения. Водосбросы автоматического действия подразделяют на ковшовые (головная часть выполнена в виде ковша), шахтные (головная часть - шахта) и траншейные
(сливная часть выполнена в виде траншеи).
В управляемых водосбросах головными сооружениями чаще всего являются шлюзы-регуляторы и иногда - водосливные плотины, водосливные отверстия которых перекрываются затворами.
Лучше всего совмещать водосбросы с водовыпускными сооружениями, а также с сооружениями для пропуска строительных расходов – это дает экономию в затратах и облегчает их эксплуатацию
Тип водосбросного сооружения и расположение его в головном гидротехническом узле зависит от величины пропускаемого расхода, от топографических, геологических, гидрологических условий, а также условий эксплуатации, наличия местных строительных материалов, производства работ и т. д.
В водосбросном сооружении выделяют четыре основные составные части: подводящую, водоприемную (водосливную), сопрягающую и устройство нижнего бьефа [20].
Подводящая часть обеспечивает плавный подход воды к сливной (головной) части водосброса и создает благоприятные условия для нормальной эксплуатации всего сооружения. Водоприемная часть осуществляет прием паводковых вод из водоема и отвод их в сопрягающую часть сооружения. Водоприемная (водосливная) часть является головной частью водосброса. На управляемых водосбросах через головную часть прокладывают служебный и проезжий мост, на ней устанавливают затворы, другое механическое оборудование и т. д. Сопрягающая часть соединяет водослив с устройством нижнего бьефа и по которой скатывается вода.
Расходы воды водосбросов. Расходы воды, подлежащие пропуску через водосбросные сооружения при плотинах из местных материалов в процессе эксплуатации, определяются исходя из расчетного максимального расхода воды водотока (реки) в естественном незарегулированном состоянии с учетом трансформации стока, вызванной хозяйственной деятельностью в бассейне водотока (реки). Обеспеченность максимальных расходов принимают в зависимости от класса сооружений [16].
Расчет водосбросов для небольших водохранилищ при ограниченной водосборной площади ведут на расход от дождевых паводков. Для водохранилищ с большими водосборными площадями расчетные расходы ведут от половодья.
Особенности работы сооружений на водосбросном тракте. Сброс воды из водохранилища во время весеннего половодья длится несколько дней, а при дождевых паводках ливневого характера - несколько часов. Водосбросные тракты включаются в работу и обеспечивают пропуск любых расходов, не превышающих максимальные расчетные, в любое время года, когда запасы воды в водохранилище полезно не используются, а уровень воды превышает расчетный. Для водохранилищ на местном стоке возможны случаи, когда объем поверхностного стока будет недостаточным для наполнения водохранилища до расчетного уровня, и тогда водосброс работать не будет.
Водосбросные сооружения в рыбоводных хозяйствах бывают следующих типов: открытые и закрытые автоматические, регулируемые (управляемые) и комбинированные; сборные и монолитные. Автоматические и управляемые водосбросные сооружения различаются по месту расположения, величине пропускаемого паводкового расхода воды и напора над порогом водосброса.
У автоматических водосбросов (водосливов) порог сооружения располагают на отметке НПУ. При повышении уровня воды над этой отметкой - вода автоматически сбрасывается из верхнего в нижний бьеф. К водосбросам автоматического действия относятся водосбросные земляные каналы (фронтальные водосливы), траншейные водосливы, открытые, шахтные (башенные) и трубчатые водосбросы.
У управляемых водосбросов порог сооружения располагают ниже отметки НПУ вплоть до дна водохранилища, и отверстие этого сооружения перекрывают затворами - обязательным элементом сооружений. При помощи затворов производится регулирование уровня воды в водохранилище. Паводковые водосбросы бывают открытые, закрытые и полузакрытые; по материалам, из которых они построены, - деревянные, каменные, бетонные и железобетонные; по конструкции затворов они могут быть шандорные, с плоскими, сегментными, секторными и другими затворами. При пропуске воды через паводковый водосброс затворы поднимают подъемными механизмами. Для прудовых рыбоводных хозяйств применяют открытые паводковые водосбросы с затворами. Напор на пороге водосброса должен составлять не более 2,5-5,0 м, паводковый расход - 30-100 м3/с.
