Особенности наблюдений за гидротехническими сооружениями с высокоскоростными потоками

Пропуск льда, шуги и других плавающих тел через водопропускные отверстия и суженные русла в строительный период.

Ледоход образуется при скоростях движения потока более 0,4…0,5 м/с. Ему способствуют сильные продолжительные ветры, направленные в сторону плотины. Для сброса льда из верхнего в нижний бьеф гидроузла используют водосливные отверстия плотины, донные отверстия, береговые и другие водосбросы. Hа подходе к сооружению русло и отводящий канал должны иметь прямой участок на значительной длине без островов,мостовых переходов и других сооружений, препятствующих движению льда. Лед сбрасывают через отверстия, расположенные в пределах стержня реки или у вогнутого берега при изгибе русла, так как скорость потока в этом месте повышенная, что способствует смещению льда в эту зону. Отверстия по возможности выбирают одинаковых размеров, чтобы избежать заторов перед отверстиями с меньшей пропускной способностью. Поверхностный режим сопряжения бьефом позволяет более благоприятно пропускать лед, без повреждении крепления русла, гасителей энергии и крепления концевого участка. Нельзя маневрировать затворами отверстий в период пропуска льда. В противном случае необходимо проводить мероприятия, исключающие аварию затворов (усиление их прочности с учетом ледовой нагрузки, уменьшение скорости, размеров и прочности льдин, подходящих к пролетам). Сооружения, расположенные в зоне пропуска льда, обычно возвышаются надуровнем воды на 3…5 м во избежание нагромождения льда и образования затора. В период эксплуатации гидроузла стремятся возможно дольше задержать лед в водохранилище, чтобы его ослабить при повышении температуры.

Во время возведения гидроузлов можно пропускать лед через суженное русло. Его ширину принимают не менее 30% ширины реки, занятой пропуском льда в бытовых условиях, с учетом ледового режима реки и опыта пропуска льда в аналогичных условиях. Глубина потока для пропуска льда в месте сужения должна быть 5…6 м. Высоту перемычек, ограждающих недостроенные сооружения, принимают с учетом повышения уровней при прорыве заторов на вышерасположенных участках.

Для задержания льда, шуги, мусора в водохранилище зачастую на гидроузлах используют плавучие запони.

Запони, служащие для сброса шуги или плавающего мусори (травы, кустарника, древесины, всплывшего торфяника и т.п.) располагают под углом к сооружению, прикрепив одним концом к берегу, а другим — к быку отверстия, снабженного устройством для сброса мусора в нижний бьеф (козырьком, клапаном, опускающимся затвором). Их устанавливают в местах с пониженными скоростями. При скоростях потока более 0,25…0,3 м/с запонь, как правило, снабжают козырьком. Если задержанные запонью плавающие предметы не сбрасываются через специальное отверстие или мусоропровод, то их периодически извлекают с помощью багров или других приспособлений.

 

18 Наблюдения за размывами в нижнем бьефе водопропускных сооружений.

 

Наблюдения проводят с плавсредств или путем подводно-технических обследований.

С плавсредств замеряют глубины воды в воронке размыва по отдельным створам, расположенным через 5..10 м. На каждом створе замеры проводят примерно через 10 м и в наиболее характерных точках.

Особое внимание обращают на места сопряжения русла с элементами крепления, так как здесь зачастую возникают локальные ямы размыва, подмывы бетонных плит, деформации каменного или другого гибкого крепления и т. п.

Подводно-технические обследования осуществляют водолазы по одному из трех способов: линейному, зигзагообразному или радиальному. При линейном способе зону обследования ограждают вехами или буйками и разбивают на полосы шириной 3...10 м, которые обозначают уложенными на дно тросами. Осматривая состояние дна, крепления или грунтового русла, водолаз по телефону передает информацию на поверхность и проводит подводную фотосъемку. Зигзагообразный способ перемещения является разновидностью линейного и применяется при обследовании больших площадей. Радиальный способ применяют на небольших участках. Для этой цели водолаз спускает в заданную точку груз (балласт), фиксируемый на плавсредствах, а сам, закрепив за груз веревку, снабженную метками на расстоянии радиусов обследований, перемещается по кругу, исследуя рассматриваемый участок. Радиус обследования составляет 10...20 м.

При незначительных глубинах и прозрачной воде обследование можно выполнить с поверхности воды путем применении ящика со стеклянным дном. Иногда применяют смотровую трубу диаметром 50-100 мм, снабженную в нижней части герметичным иллюминатором Длина трубы может достигать 1,5 м. Применяют также специальные смотровые трубы с оптическим, устройствами, перископы и др.

 

 

Особенности наблюдений за гидротехническими сооружениями с высокоскоростными потоками

Для определения гидродинамического давления на элементы водосбросов используют преобразователи (датчики) осредненного давления и пульсации в точке. Зачастую требуется найти пульсационную нагрузку не в точке, а ее интегральное значение по плите. В этом случае несколько (10...20) преобразователей устанавливают на расстоянии друг от друга не более радиуса взаимной корреляции, который определяют теоретически или экспериментально для конкретных условий. Учитывая возможность механического повреждения преобразователей (плавающими телами, камнями, строительным мусором и т. п.), при установке их дублируют (монтируют два прибора в каждом месте) и делают съемными. При изучении гидродинамического давления, как правило, в тех же точках измеряют пьезометри­ческий напор.

Чтобы выявить кавитационные условия, на водосбросных сооружениях устанавливают преобразователи для ультразвукового изучения кавитационной эрозии, гидродинамического давления, пульсационной и осредненной составляющей скорости. Различают зоны очагов местной и общей кавитации. Местные участки наблюдаются на гасителях, расщепителях, водобойных стенках, в пазах затворов и т.п. Общие кавитационные зоны могут быть, например, на входных оголовках, водосливных поверхностях, раздельных быках, участках поворотов водоводов. В последнем случае устанавливается не одна условная точка с измерительной аппаратурой, а выбирается несколько створов во взаимно перпендикулярных направлениях. При анализe кавитационной стойкости исследуемой поверхности предлагается обмерять существующие фактические неровности водопроводящего тракта путем выполнения маркшейдерской или стереофотограмметрической съемки. Это позволяет вычислить статистические оценки неровностей поверхности (стандарт, функции распределения и т д.), характеризующиеся шероховатостью, углами наклона выступов неровностей, направлениями и т. д. Такое предложение справедливо для оценки общей кавитационной ситуации. Полученные при этом данные позволяют также определить нелокальную ка­витационную прочность поверхности в отдельных точках. Имеются и другие предложения оценки кавитационной опасности, например с учетом временного фактора.

Для установления скорости распределения упругих волн в основании гидротехнических сооружений вибропреобразователи монтируют на ряде соседних секций (3...5), размещая их в средней части каждой секции. Вместе с тем для более полной характеристики воздействия потока на элементы водосброса предусматривают периодические наблюдения состояния водной поверхности, величин и направления скоростей как в плане, так и но глубине потока. Для этого применяют гидрометрические приборы (вертушки, флюгеры и т. д.) или стереофотограмметрию.

Маневрирование затворами

В эксплуатационных условиях стремятся сбрасывать расход по возможности равномерно по всему фронту. Гидравлические и гидродинамические характеристики потока, а также его размывающая способность во время сброса расхода не должны превышать их расчетных значений. При пропуске даже небольшого расхода через часть отверстий на водобое могут возникнуть допустимые сбойные течения с повышенными гидродина­мическими нагрузками и значительной размывающей способ­ностью. Однако в зоне рисбермы и тем более в месте располо­жения концевого крепления нельзя допускать не только сбой­ные течения, но и значительные неравномерные распределения скоростей и удельных расходов.

Порядок маневрирования затворами водосбросной плотины зависит от ряда факторов: расходов, сбрасываемых в нижний бьеф; конструкции затворов; специфики работы гидротехнических сооружений, примыкающих к водосбросной плотине, задач, решаемых путем пропуска воды через пролеты; конструктивных особенностей плотины и ее нижнего бьефа; состояния крепления нижнего бьефа; конфигурации отводящего русла и т. д. Ниже рассматривается специфика маневрирования затворами в завимости от этих факторов.

При сбросе в нижний бьеф небольших расходов открывают один или несколько пролетов. Желательно в первую очередь приоткрывать средние пролеты. Однако возможен режим, при котором открывают и другие пролеты, если это допустимо схемой маневрирования затворами. При сбросе сравнительно большиx расходов открывают большее число отверстий, рассредоточенных равномерно по всей ширине водосливного фронта.

Схема маневрирования затворами существенно зависит от гидравлических условий работы сооружений, примыкающих к водосбросной плотине. Пролеты, расположенные у водозаборного сооружения, при наличии значительного количества наносов в реке, стремятся держать в закрытом состоянии, с тем чтобы скорости потока у входа в водозаборное сооружение были сравнительно небольшими и не взмучивали наносы, движущиеся в придонной области. При смыве наносов, отложившихся перед водозабором, наоборот, открывают пролеты, примыкающие к во­дозабору. У рыбопропускного сооружения пролеты плотины открывают так, чтобы на входе в рыбоход обеспечивался шлейф с привлекающими скоростями. Вместе с тем обращают внимание и на недопустимость возникновения в зоне судового хода скоростей, имеющих сравнительно большие поперечные составляющие (обычно не более 0,25 м/с). Пролеты, примыкающие к раздельной стенке, устроенной между водосбросной плотиной и ГЭС, открывают с учетом режима работы ГЭС, не допуская появления сбойных течений в нижнем бьефе в результате разности скоростей потока за ГЭС и водосбросной плотиной.

Конструктивные особенности устройств нижнего бьефа и водослива также влияют на схему маневрирования затворами. Так, если устройства нижнего бьефа разработаны из условия равномерного режима открытия пролетов, то не следует пропускать расход с резкой неравномерностью открытых пролетом. При толщине раздельного быка, соизмеримой с шириной пролета, требуется особо осторожно относиться к выбору схемы маневрирования затворами и степени их открытия.

На схему маневрирования затворами влияет наличие в нижнем бьефе оставшихся после строительства или ремонта круп негабаритных предметов, неразобранных перемычек и т. д. Так, на Сурском гидроузле была оставлена перемычка, возведенная для ограждения котлована во время ремонта концевого крепления, которую разобрали лишь у правого берега. Это привело к смещению струй потока к правому берегу и усиленной его переработке.

Резкое искривление отводящего русла, сопрягающегося с другим водотоком, также может в определенных условиях создать сбойные течения потока; в месте расположения устройств нижнего бьефа, что обусловливает повышенные гидравлические нагрузки на крепление, разрушение их и недопустимые размывы. Чтобы обеспечить равномерность сброса воды по фронт у плотины в условиях нарастания паводка, затворы необходимо открывать последовательно, равномерно, ступенями, начиная от средних пролетов плотины, передвигаясь к берегам. Причем ни один из затворов не должен подниматься на очередную ступень до тех пор, пока не будут подняты все затворы на предыдущую ступень, за исключением пролетов, открываемых с учетом им вышеизложенных условий, определенных спецификой работы других сооружений, конструктивных особенностей нижнего бьефа и т. д. Высоту каждой ступени поднятия затвора назначают вкаждых конкретных условиях. Для крупных водосбросных и м» тин ее принимают до 0,5... 1 м, а для более мелких сооружении 0,2...0.5 м. На спаде паводка затворы закрывают в обратном порядке. В условиях сброса большого количества плавающих тел или льдин, когда необходимо полностью открывать пролеты плотины, принятый режим маневрирования затворами нару­шается.

Степень поднятия затворов определяется в основном двумя условиями. На основе лабораторных и натурных наблюдений установлено, что при частичном открытии затвора на (0,25. 0,35) Н, где Н — напор перед затвором, возможно подныривание под него льда и других плавающих тел. При этом они могут застревать в отверстии, повреждать уплотнения затворов или вызывать повышенные динамические нагрузки. Поэтому при ледоходе затворы поднимают до (0,2...0,3) Н, а затем при необходимости отверстие пролета открывают полностью.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: