Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Лекции - Водосбросные сооружения высоконапорных гидроузлов - файл 1.doc


Лекции - Водосбросные сооружения высоконапорных гидроузлов
скачать (45180 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc45180kb.15.11.2011 19:52скачать

содержание

1.doc

  1   2   3   4
Реклама MarketGid:
36 Лекция 1. 1. Водопропускные сооружения водохранилищных гидроузлов.

При строительстве гидроузлов на водотоках предусматриваются водопропускные сооружения. Водопро

ускные сооружения предназначены для следующих целей:

1. для пропуска наибольших паводков (половодных и дождевых) и других неиспользуемых расходов воды в период наполненного водохранилища при расчетных уровнях воды; полезных попусков воды из водохранилища; пропуска льда и шуги из верхнего бьефа в нижний (если это необходимо), а также плавающих тел - такие сооружения называются в о д о с б р о с а м и;

  1. для полного или частичного опорожнения водохранилища в заданный срок для осмотра и ремонта сооружений, находящихся в верхнем бьефе; частичного промыва наносов из водохранилища; полезных попусков воды - такие сооружения называются в о д о с п у с к а м и или в о д о в ы п у с к а м и

В дальнейшем основное внимание будет уделено водосбросам высоконапорных гидроузлов, главным образом, с грунтовыми плотинами.

Вид, состав и компоновка водопропускных сооружений в гидроузле зависят от расчетного расхода, перепада уровней бьефов, назначения и типа гидроузла, топографических и геологических условий створа и эксплуатационных требований.

1.1. Классификация водосбросов.

Водосбросные сооружения, или водосбросы целесообразно разделить:

- по расположению в гидроузле на п л о т и н н ы е и б е р е г о в ы е;

- по гидравлическим признакам на б е з н а п о р н ы е и н а п о р н ы е;

- по конструкции на о т к р ы т ы е и з а к р ы т ы е (замкнутого поперечного сечения).

П л о т и н н ы е водосбросы могут быть поверхностными и глубинными. В большинстве случаев поверхностные водосбросы высоко- напорных бетонных плотин выполняются в виде водосливов (рис.1.1,а). Их достоинство заключается в том, что тело плотины не ослабляется отверстиями, затворы отсутствуют или находятся в легких условиях, возможен сброс из водохранилища плавающих тел.

Глубинные водосбросы (а также водовыпуски и водоспуски) в теле бетонных плотин представляют собой водоводы замкнутого круглого или прямоугольного поперечного сечения (рис.1.1,б,в).



Рис. 1.1. Основные типы водосбросов в теле высоких бетонных плотин.


Поток в глубинных водосбросах напорный по всей длине или на некоторой части со стороны верхнего бьефа. Глубинные водосбросы применяются в тех случаях, когда необходима глубокая сработка водохранилища (например, при опорожнении водохранилища), а также для пропуска строительных расходов в процессе наполнения водохранилища при возведении плотины.

Б е р е г о в ы е водосбросы применяются на гидроузлах с грунтовыми плотинами, а также на гидроузлах с бетонными плотинами в узких створах. Выполняются они в виде быстротоков или туннельных водосбросов - безнапорных или напорных. Вариант компоновки гидроузла с береговым водосбросом отличается разнообразием типов водосбросов.

Головная часть такого водосброса представляет собой водослив, предшествуемый коротким подводящим каналом (подходной выемкой). Водослив может быть с широким порогом и практического профиля, прямым и кривым в плане, располагаться нормально берегу, по оси плотины (с нормальным отводом воды) ( рис. 1.2,а ), и вдоль берега, если он крутой (с боко­вым отводом воды, траншейный) (рис. 1.2,б); может быть кольцевым (шахтный) ( рис. 1.2,в ), с неполной кольцевой воронкой и наклонной штольней (рис.1.2,г) - все зависит от способа отвода воды в нижний бьеф.



в) г)

Рис. 1.2. Головная часть береговых водосбросов приплотинных гидроузлов.

а – нормальный водослив:1 – ось плотины; 2 - мост; 3 – шпунт; 4 – понур; б – боковой

( траншейный) водослив; в – кольцевой водослив; г - с наклонной штольней.

Отводящая часть водосброса может быть в виде быстротока, трассируемого по береговому склону и заканчиваемого трамплином или га­сителем другого типа ( рис. 1.3,а ). Может быть в виде наклонной шахты, переходя­щей в отводящий туннель ( рис. 1.3,б ). При этом в качестве отводя щей части, как указывалось, может быть использован низовой участок строительного туннеля. Может быть, также в виде вертикальной шахты, переходящей в туннель ( рис. 1.3,в ). Этому варианту соответствует кольцевой водослив, под­ходная выемка к нему должна обеспечивать подвод воды по всему пе­риметру.

а)



б) в)



Рис. 1.3. Отводящая часть береговых водосбросов.

а - нормальный водосброс с быстротоком: I - подходной канал ( расчистка ); II - водослив; III - отводящий канал; IV - быстроток с концевым устройством; б – водосброс с наклонной штольней; в – шахтный водосброс с вертикальной шахтой и отводящим туннелем.

Выбор типа водосброса решает технико-экономическое сопос­тавление, результат зависит от природных условий и расчетного рас­хода водосброса.

1.2. Расчетные расходы.

Согласно СНиП 2.06.01-86 водосбросные сооружения гидроузла должны быть рассчитаны на пропуск двух расчетных максимальных расходов - основного и поверочного. Вероятность превышения этих расходов ( в % ) принимают в зависимости от класса основных сооружений гидроузла (табл.1): Таблица 1



Пропуск расчетного расхода для основного расчетного случая должен обеспечиваться, как правило, при нормальном подпорном уровне (НПУ) верхнего бьефа через:

- эксплуатационные водосбросные устройства при полном их открытии;

- все гидротурбины ГЭС;

- другие водопропускные сооружения при нормальном режиме их эксплуатации.

Пропуск расчетного расхода для поверочного расчетного случая надлежит обеспечивать при наивысшем технически и экономически обоснованном форсированном подпорном уровне (ФПУ) всеми водопропускными сооружениями гидроузла, включая эксплуатационные водосбросы, все турбины ГЭС, водозаборные сооружения оросительных систем и систем водоснабжения, судоходные шлюзы, рыбопропускные сооружения и резервные водосбросы.

Прохождение поверочного расхода относят к особым воздействиям. Поэтому при его пропуске в расчеты прочности и устойчивости сооружений вводится коэффициент сочетания нагрузок γfc=0,9.


Лекция 2.

2. Приближенный технико – экономический расчет строительного

водосброса.

Строительными водосбросами называют временные сооружения для пропуска расходов реки в период строительства гидроузла, до наполнения водохранилища и ввода в эксплуатацию постоянных водосбросных сооружений.

Для временных сооружений максимальные расчетные расходы необходимо принимать по основному расчетному случаю при ежегодной вероятности превышения, равной 5% .

Отвод расходов реки в строительный период осуществляется:

- строительными туннелями с частичным использованием их как водосбросных сооружений в эксплуатационный период ( Нурекский гидроузел, Чарвакский гидроузел );

- донными галереями и деривационными водоводами ( Мингечаурская ГЭС );

- открытым каналом , выполняющим иногда функции подвода воды к зданию ГЭС ( Вилюйская ГЭС ).

Сооружения гидроузла могут возводиться в одну или несколько очередей. Водохранилищные гидроузлы в горных условиях, как в нашем курсовом проекте, сооружаются обычно в одну очередь. При одноочередном строительстве работы начинаются с создания искусственного русла для отвода реки. Затем естественное русло перекрывается банкетом, возводятся перемычки и после осушения русла начинаются работы в котловане. Искусственное русло – береговой строительный водосброс может быть осуществлено в виде туннеля, трубы или канала на берегу.

Если плотина возводится из грунтовых материалов, то в канале сооружаются трубы (рис.2.1), длина которых соответствует ширине основания плотины. По окончании строительства трубы закрываются затворами и закладываются бетоном. Иногда эти строительные трубы бывает целесообразно использовать в качестве постоянного сооружения - как отводящие водоводы эксплуатационного водосброса, как трубопроводы, подводящие воду к турбинам гидростанции, и т.п. В этом случае трубы должны быть сопряжены с соответствующим головным сооружением башенного типа.



Рис.2.1. Строительный водосброс в грунтовой плотине – труба.


При невозможности разместить строительный канал или трубу на берегу отвод реки осуществляется туннелем, который, естественно, начинается и заканчивается каналами, сопрягающими его с руслом реки выше и ниже перемычек гидроузла.

Поскольку работы по гидроузлу начинаются со строительного водосброса, туннель, как и водосбросы других типов, предпочтительно располагать на том берегу, с которого легче начать освоение строительной площадки. При проектировании строительных водосбросов, как временных сооружений с коротким сроком службы, естественно стремление сделать размеры их отверстий возможно меньше, чтобы сооружение стоило дешевле. Однако это стремление сопряжено с необходимостью создания больших скоростей в отверстиях для пропуска расчетного для строительного периода максимального расхода, и следовательно, требует концентрации достаточно большого напора путем возведения высокой верховой перемычки, которая, в свою очередь, оказывается дорогостоящей. Оптимальным является решение, при котором суммарная стоимость строительного водосброса и верховой перемычки оказывается минимальной.

В настоящем курсовом проекте в качестве строительного водосброса принимается безнапорный туннель. Форма поперечного сечения строительного туннеля наиболее целесообразна корытообразная, поскольку упрощается производство работ по туннелю ( рис. 2.2 ).



Рис. 2.2. Целесообразные формы сечения безнапорных строительных туннелей.

Н/В = 1,0 - 1,5; r1/B = 0,5… 0,71; r2/B = 0,1 - 0,15.

Характерные конструкции монолитных бетонных обделок безнапорных туннелей показаны на рис. 2.3.




Рис.2.3. Примеры монолитных бетонных обделок.

а - туннелей больших сечений; б - туннелей малых сечений; 1 - свод; 2 - стены; 3 - лоток; 4 - строительные швы.

Для выполнения технико-экономического расчета строительного туннеля предварительно задаются следующими исходными данными:

- на плане в горизонталях намечают проектируемую грунтовую плотину, перемычки (верховую и низовую), ось туннеля и продолжение его порталов и определяют длину L туннеля ( рис.2.4 ).

Рис. 2.4. Схема пропуска строительных расходов с помощью туннеля.

1 - плотина; 2, 3 - верховая и низовая перемычки; 4 - ось туннеля;

5, 6 - входной и выходной порталы туннеля.

- назначают расчетные расходы : максимальный строительный Qmax и строительный при перекрытии русла Qmin.

- считают, что для створа реки, отвечающего низовому порталу, кривая связи УНБ = f(Q) задана ( рис.2.5 ).



Рис.2.5. Кривая связи расходов и уровней воды.


- пользуясь этой кривой, по расходу Qmax устанавливают соответствующую отметку УНБ, если она отсутствует в задании на проектирование;

- на плане выбирают местоположение верховой перемычки и строят разрез по ее оси ( рис. 2.6 );



Рис. 2.6. Поперечный разрез русла реки по оси верховой перемычки.


- строят поперечный профиль верховой перемычки, не включаемой в тело плотины ( рис.2.7 ), при этом расстояние L0 должно быть достаточным, чтобы между перемычкой и плотиной разместился откос котлована плотины и проезжая дорога.




Рис.2.7. Поперечный профиль верховой перемычки.

1 - ось плотины; 2 - ось перемычки; 3 - ось банкета.


- принимают, что при пропуске Qmax в туннеле имеет место равномерное безнапорное движение воды с глубиной наполнения

h0 = 0,7…0,75 h.

Размеры строительного туннеля определяют исходя из максимального расхода в период строительства Qmax и экономически целесообразного соотношения сечения туннеля и высоты верховой перемычки. Чем больше высота туннеля h, тем меньше скорость в туннеле, а следовательно, тем меньше уклон i и перепад zвх свободной поверхности при входе воды в туннель. При этом отметка уровня воды в верхнем бьефе понижается. Следовательно, понижается отметка гребня верховой перемычки и, значит, понижается и ее стоимость. В то же время с увеличением высоты h стоимость туннеля увеличивается.

Алгоритм расчета выглядит следующим образом:

- для различных значений высоты h сечения туннеля определяют геометрические и гидравлические характеристики туннеля и высоты HП верховой перемычки и подпора воды перед нею УВБ;

- вычисляют суммарные затраты на возведение туннеля и перемычки по каждому варианту;

- по минимуму суммарной стоимости находят экономически целесообразные высоту перемычки и габариты туннеля.


На рис. 2.8 показана расчетная схема туннеля.



Рис.2.8. Расчетная схема строительного туннеля.

Задача расчета, как уже было сказано выше, состоит в том, что необходимо найти такой размер туннеля, при котором сумма стоимостей туннеля и верховой перемычки будет минимальной.

Эту задачу обычно решают путем вычисления соответствующих значений в табличной форме ( табл. 2 ) и построения на основе результатов этих вычислений ряда кривых.

В этой таблице задаются рядом значений h и вычисляют соответствующие гидравлические и геометрические параметры туннеля и верховой перемычки.

Таблица 2



Определяемые величины

ед.изм.

Высота туннеля h, м

Примечания
















1

Глубина наполнения h0=khh

м
















kh=0,70…0,75

2
  1   2   3   4

Реклама:





Скачать файл (45180 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru
Разработка сайта — Веб студия Адаманов