3. Водосбросное сооружение

В составе речных гидроузлов обычно предусматривают водопропускные сооружения. Водопропускными называются сооружения, обеспечивающие пропуск воды через гидроузел для различных водохозяйственных целей. По назначению они подразделяются на водосбросы, водовыпуски и водоспуски.

Водосбросы - это сооружения для сброса из водохранилища в нижний бьеф паводковых расходов. Через них могут пропускаться также лед, шуга, другие плавающие тела.

В состав гидроузла входит быстроток.

3.1. Выбор трассы водосброса

Трассу быстротока назначают с со­блюдением следующих условий:

сооружение размещается на естест­венном грунте, который обладает до­статочной прочностью, в том числе и фильтрационной;

длина водосброса и объем выемки грунта по возможности наименьшие;

исключается подмыв сооружений гидроузла и берегов;

отсутствует подпор здания ГЭС вследствие отложения в нижнем бьефе продуктов размыва дна сходящим с бы­стротока потоком (т. е. в результате об­разования так называемого бара).

3.2. Выбор состава и типов сооружений водосброса

Быстротоками называ­ются каналы с уклоном больше крити­ческого, сбрасывающие воду из верхне­го бьефа в нижний. Это наиболее рас­пространенный тип поверхностного бе­регового водосброса. Он включает подводящий канал, головную часть в виде водослива, собственно быстроток (называемый также лотком, водоска­том) и концевой участок того или иного типа. Иногда между головной частью и быстротоком устраивают промежуточ­ный канал с уклоном меньше критиче­ского или нулевым

3.3. Гидравлические расчеты

3.3.1. Гидравлический расчет головной части

Головная часть представляет собой водосливную плотину с широким порогом, имеет прямолинейное очертание в плане. Водосливной фронт плотины делится на отдельные водосливные отверстия, перекрываемые рабочими и ремонтными затворами.

Гидравлический расчет водосливной плотины с широким поро­гом состоит в определении размеров (ширины и высоты) водослив­ных отверстий, их количества и проверки пропускной способности принятых размеров водосливных отверстий по формуле:

,

где - коэффициент подтопления водослива;

- коэффициент бокового сжатия;

т - коэффициент расхода водослива;

Н_о- напор на водосливе с учетом скорости подхода;

g - ускорение свободного падения;

п - количество водосливных отверстий,

b - ширина водосливного отверстия.

Должно выполняться условие

В первом приближении принимают =1,0; =1,0; m=0,385 и Н_О=Н=3м.(задаются в соответствии со стандартными размерами отверстий (табл. 4.1[ ])). Подставляя в формулу ориентировочные значения , ,mи Н₀, определяют величину п,b.

=42

По найденной величине в соответст­вии со стандартными размерами отверстий (табл. 4.1), учитывая, что по условиям эксплуатации количество водосливных отверстий следует принимать не менее трех, назначают ширину водосливных отверстий и их количество:

Н=3м

Уточняем значения , ,mи Н₀,

Напор с учетом скорости подхода определяется по зависимости:

где g- ускорение силы тяжести, принимаемое равным 9,81 м /с;

а - коэффициент Кориолиса, равный 1,1;

V_o - скорость подхода, равная средней скорости в ВВ в сечении, отстоящем от напорной грани водослива на расстояние (3...5)Н.

где В – ширина головной части.

где – d – толщина бычка.

Для разрезного бычка где d₀ 0,8м м - толщина суженного пазами перешейка быка;

- глубина паза рабочих затворов; - ширина паза рабочих затворов.

м, м

Если непосредственно за головной частью устраивается сопря­гающее сооружение (быстроток), то водосливная плотина с широким порогом будет неподтоплена, и коэффициент подтопления =1.

Коэффициент бокового сжатия определяется по формуле:

α=0,1 при плавном очертании быков и устоев;

α =0,19 при их прямоугольном очертании;

b- ширина водосливного отверстия;

d- толщина бычка.

Коэффициент расхода определяется по формуле:

Тогда

Условие выполняется.

Принимаем высоту водосливных отверстий H = 3,5 м.