ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

Основные задачи проектирования регулирующих сооружений. Проектирование гидротехнических сооружений на ирригационных системах ведут с таким расчетом, чтобы были обеспечены надежность и удобство эксплуатации, а также возможность применения автоматизации в управлении оборудованием и механизмами сооружений. Необходимо при проектировании предусматривать срок службы сооружения в соотвеnствии со значимостью объекта, в состав которого входит сооружение. Нельзя допускать излишеств в составе и размерах сооружений, а также в основном и вспомогательном оборудовании. Проектом должно быть предусмотрено выполнение строительства в наиболее короткие сроки при наименьшей стоимости, максимальной механизации строительного процесса, применении наиболее совершенного строительного оборудования и передовых методов труда, сокращении трудоемкости работ. При проектировании необходимо учитывать возможность использования местных строительных материалов, а также максимальное использование типовых решений и применение сборных и сборно-монолитных конструкций.

Выбор типовых сооружений сборной конструкции. Проектирование регулирующих сооружений на каналах ведется главным образом по типовым проектам, составленным крупными проектными институтами (Гипроводхоз, Южгипроводхоз, Киргизгипроводхоз и др.).

Нужные типовые сооружения подбирают по расходу и роду грунта с учетом возможности применения выбранного типа к конкретным местным условиям. Привязку типового проекта к месту строительства выполняет проектная организация, составляющая рабочие чертежи. При этом выполняют следующие работы:

а) по расчетному расходу, наполнению канала и разности отметок уровней воды верхнего и нижнего бьефов подбирают напор и ширину сооружения;

б) проставляют пикетаж местоположения сооружения на канале;

в) проставляют отметки поверхности земли и элементов сооружения;

г) уточняют объемы земляных работ и сметную стоимость сооружения.

Типовые проекты в значительной мере помогают проектированию, но не исключают необходимости в некоторых случаях поверочных расчетов. Поэтому здесь рассматриваются основные положения гидравлического расчета и даются краткие указания к статическим расчетам, имея в виду, что гидротехнический расчет приведен в разделе втором, а экономические обоснования, которые должны сопровождать технические решения, излагаются в соответствующих курсах.

Гидравлический расчет. Гидравлическим расчетом устанавливают размеры отверстий сооружений и труб, а также проверяют условия пропуска различных расходов и безопасное сопряжение бьефов.
При расчетах регулирующих сооружений наиболее часто встречаются следующие гидравлические схемы: водосливы, щитовые отверстия и трубы.

1. Водосливы. При обычной эксплуатации, когда щит на сооружении полностью открыт, истечение происходит как через водослив с широким порогом.

2. Истечение из-под щита. Если во время эксплуатации отверстие открыто не полностью, то есть щит лишь приподнят, то могут быть три случая истечения из-под щита: 1) свободное, если нижний бьеф не влияет на истечение, 2) несвободное, или подтопленное, если прыжковое сопряжение образуется у щита, 3) затопленное, если бытовая глубина больше второй сопряженной.

При истечении из-под щита и при свободном переливе через водослив могут создаться неблагоприятные условия в нижнем бьефе и может потребоваться устройство водобойного колодца. Для этого нужно проверить сопряжение бьефов для наиболее невыгодных условий, то есть для таких сочетаний уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, при которых сопряжение бьефов будет проходить в наиболее тяжелых условиях.

Уровень воды верхнего бьефа принимается наиболее высоким из всех возможных, а нижнего бьефа — соответственно пропускаемому расходу. Для нижнего канала можно построить кривую связи уровней или глубин воды с расходами и по ней определять бытовые глубины.

После этого нужно подсчитать, какие расходы будет пропускать сооружение при различных открытиях затвора через один пролет при любом их числе, и определить необходимую сопряженную глубину для образования прыжка. Сравнив ее с бытовой глубиной, соответствующей этому же расходу, выявляют необходимость устройства водобойного колодца. При числе пролетов более одного водобойный колодец устраивают и в том случае, если он не обосновывается расчетом. Глубину его принимают конструктивно не менее 0,5 м.

3. Труба. В трубчатых регуляторах движение воды может быть напорное или безнапорное. Напорное движение бывает при уровне воды в нижнем бьефе, находящемся выше центра выходного сечения трубы. Если же уровень воды нижвега - бьефа расположен ниже центра трубы, то истечение будет незатопленным.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968