Водосбросные и водоподводящие устройства на плотинах

На практике часто водопропускные и водопроводящие устройства устраиваются на плотинах. Плотины называют глухими, если через них не сбрасывается вода в нижний бьеф и водосбросными, если в теле плотины имеются отверстия для сброса воды.

Отверстия в водосбросных плотинах могут быть как поверхностными (с устройством водосливов), так и погруженными под уровень воды (с устройством глубинных и донных водных трактов). Как правило, водосбросные отверстия на плотинах оборудованы затворами, позволяющими регулировать сбросной расход. Размеры и типы водосбросных отверстий назначаются на основе расчетов и лабораторных гидравлических исследований.

Водосбросы предназначены для холостых сбросов воды в нижний бьеф.

Водосбросы имеют головную часть (водоприемники), которые служат для приема воды из водохранилища или водотока, т.е. являются водозаборами. Различают водоприемники с открытым и с глубинным водозабором. Они применяются как на низконапорных, так и высоконапорных гидроузлах для самых разных целей: энергетики, орошения, рыбоводства и т.п.

Особым типом водозаборов являются водоприемники для бытового и технического водоснабжения и те, и другие могут встраиваться в гидротехнические сооружения ГЭС. Водозаборы технического водоснабжения на ГЭС предусматриваются всегда.

Тип и конструкция водоприемника зависят от схемы и состава сооружений ГЭС, а также от природных условий района ее строительства.

Энергетические (турбинные) водоприемники, как правило, делятся на два типа - напорные и безнапорные.

Напорные водоприемники ГЭС применяют обычно на глубоких водохранилищах в условиях значительного колебания ВБ, а безнапорные применяются на ГЭС при небольших глубинах и колебаниях уровней. Водоприемники должны иметь: заграждения (затворы) для прекращения подачи воды и обеспечения ремонта; устройства для борьбы с наносами, плавающим сором, льдом и шугой, а также необходимое гидромеханическое оборудование и подъемные устройства для обслуживания водоприемника.

Поток воды, сбрасываемый через водосбросы плотин, обладает большой кинетической энергией и может разрушить тело плотины, её основание и берега в нижнем бьефе. Чтобы уберечь тело плотины от повреждений, водосливной поверхности придается специальное очертание. Для гашения энергии сбрасываемой воды на водосбросах создаются специальные конструктивные элементы. В их числе: а) гасители энергии (водобойные стенки, водобойные колодцы, выступы, углубления, зубчатые пороги, создающие искусственную шероховатость); б) уступы и трамплины, обеспечивающие отброс струи от плотины; в) аэраторы, вовлекающие воздух в воду и смягчающие поток; г) сочетания конструктивных элементов, обеспечивающих создание специальных гидравлических режимов в нижнем бьефе (например, гидравлического прыжка, в вальце которого происходит гашение энергии за счет взаимного трения струй).

Если плотина глухая, то вода в нижний бьеф поступает через специальные водосбросные сооружения, построенные отдельно от плотины или совмещенные с русловым зданием ГЭС, а также через водоподводящие сооружения - турбинные водоводы, деривационные каналы и туннели. Примеры водосбросных и водопроводящих сооружений деривационных гидроузлов приведены ниже, в главе 4, после описания их компоновок.

В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон, "Гидроэлектростанции", Красноярск, 2002г.