ШУГОСБРОСНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Мероприятия по борьбе с шугой. Виды работ по предотвращению затруднений от ледо-шуговых образований определяются бытовым зимним режимом водотока и проектируемой схемой эксплуатации гидроузла.

Затруднения, вызываемые шугой, в общем случае выражаются в закупорке решеток водоприемников и в образовании заторов в русле реки и в деривационном канале.

Отвод и сброс шуги в гидроузлах связан с бесполезной затратой воды в количестве, значительно превосходящем расход шуги.

Основные мероприятия по борьбе с шугой: ускорение ледостава и снижение тем самым интенсивности шугообразования; задержание шуги в пределах подпорного бьефа или в русле реки выше по течению; сброс шуги в нижний бьеф.

Меры по ускорению образования ледяного покрова применяют на реках и каналах, имеющих малые скорости течения, для чего на зимний период повышают подпорную отметку. На малых реках и каналах на поверхности воды укладывают плавучие решетки из реек со стороной ячейки 2—3 м. На небольших участках средних и крупных рек применяют запани, устанавливаемые поперек русла на тросах, и др. Задержание и аккумулирование шуги в верхнем бьефе применяют, когда есть емкость, достаточная для вмещения объема шуги за шугоходный период. При недостаточной емкости верхнего бьефа устраивают выше по реке специальные шугозадерживающие сооружения. Наиболее целесообразно задерживать шугу запанями в естественных русловых разветвлениях основного потока, используя для этой цели старые излучины, рукава и староречья. Иногда для уменьшения количества шуги, поступающей к водозабору, прибегают к искусственному образованию заторов выше выклинивания кривой подпора. В плотинных водозаборах шугу сбрасывают в нижний бьеф через отверстия плотины, через специальные шугосбросные отверстия или при помощи шугосбросов.

Сброс шуги через отверстия плотины применяют в основном в тех случаях, когда имеется избыток расхода воды или когда по условиям эксплуатации требуется производить гарантированные постоянные попуски в нижний бьеф.

При сбросе шуги через водосбросные отверстия плотины целесообразны клапанные и сдвоенные затворы, а также затворы с козырьками, позволяющие существенно экономить количество сбрасываемой воды.

Иногда допускают транзит шуги через деривационный канал и сброс ее через турбины. В этом случае скорость в водопроводящих сооружениях должна быть не меньше 0,7—0,8 м/сек. Если канал не приспособлен для пропуска значительных расходов шуги, поступающей из реки и образующейся в канале, шугосбросы следует устанавливать в двух или трех створах: в голове канала, в деривационном канале выше его стесненных участков и, наконец у напорной камеры для сброса той части шуги, которая дошла до камеры.

Для обеспечения транзита шуги через водеприемник применяют съемные решетки с просветом не менее 0,2 м.

Пропуск шуги через гидроэлектросташщи возможен, если они оборудованы радиально-осевыми или поворотно-лопастными турбинами. Сброс шуги через струйно-ковшовые турбины не допускается.

Для направления шугового потока к шугосбросным отверстиям и ограждения от него отверстий водозаборных сооружений применяют при неглубоком заполнении живого сечения потока шугой запани и боны, а при глубоком заполнении — забральные или шугоотбойные стенки. Запани и боны состоят из отдельных звеньев длиной по 6—8 м, соединенных между собой простыми шарнирами.

При сбросе шуги через подпорные сооружения гидравлические условия нижнего бьефа должны обеспечивать беспрепятственный отвод сброшенной шуги. Для этого в нижнем бьефе устраивают временные руслорегулирующие сооружения, дают мощные кратковременные попуски и выполняют механические расчистки.

Типы и конструкции шугосбросов. Для сброса шуги через подпорные сооружения применяют различные конструкции шугосбросов: лотковые, вихревые, сифонные и др.

Лотковые шугосбросы чаще всего применяют при длительном и интенсивном шугоходе. Их располагают перед водоприемными отверстиями открытых водозаборов или перед входными отверстиями отстойников, размещенных при плотине.

При раздельном расположении отстойника шугосброс размещают на подводящем канале. При подаче воды по напорным трубам лотковые шугосбросы устраивают перед входом потока в трубопроводы.

При малых пролетах шугосброса применяют временный подвесной лоток, который прикрепляют к верху быков и подключают к отводящему лотку, устроенному в устое плотины.

Проф. А. Н. Гостунский предложил конструкцию шугосброса в виде полукруглого железобетонного лотка. Лоток подвешивается на двух опорах и при помощи тяги, прикрепленной к низовой кромке его, может вращаться, изменяя тем самым глубину захватываемого слоя воды с шугой.

Основной недостаток лотковых шугосбросов состоит в том, что перед лотком образуется нежелательная структура потока, вследствие которой значительная часть шуги подныривает под лоток (до 50%). Вихревые шугосбросы, основанные на использовании устойчивых вихревых воронок, которые образуются впереди донных отверстий плоскими щитами-вихреобразователями, предложены проф. В. С. Фокеевым и получили довольно широкое применение на практике.

Транспортирующая способность вихревых воронок зависит от: ширины и глубины потока; скорости подхода потока к щиту-вихреобразователю; перепада уровня воды, создаваемого щитом-перепадом; ширины щита-вихреобразователя и расстояния от щита-вихреобразователя до щита-перепада.

Для наиболее эффективной работы воронки расстояние между этими щитами должно быть в 1,2—1,6 раза больше ширины щита-вихреобразователя и перепад уровней должен быть порядка 0,3—0,5 м.

На некоторых ГЭС целесообразно сбрасывать поверхностный лед толщиной 5—8 см и шугу через металлическую трубу диаметром 0,4— 0,5 м, смонтированную в напорном бассейне на некоторой глубине от свободной поверхности. Для обеспечения беспрерывной работы впереди трубы устанавливают щит-вихреобразователь. На входном отверстии трубы устраивают накидную крышку с резиновой прокладкой, для открытия или закрытия которой временно понижают уровень воды в бассейне. Над открытой трубой после восстановления уровня воды образуется вихревая воронка, обеспечивающая сброс льда и шуги за пределы водного тракта с минимальным расходом воды.

Шахтный шугосброс, в котором вихревая воронка образуется в шахтном стояке, предложил Р. М. Хачатрян (АрмНИИГиМ) для водозаборного узла с карманом. Для направления шуги к оголовку шугосброса устанавливается запань. Вода с шугой свободно переливается через гребень оголовка фронтом, равным окружности, и сбрасывается по шахтному стояку и трубе в нижний бьеф.

На шахтном шугосбросе оптимальная высота переливающегося слоя воды с шугой поддерживается изменением отметки гребня водослива с помощью съемных колец высотой 0,1—0,3 м или же вертикальным перемещением всего оголовка в уплотнении сальникового типа.

Сифонный шугосброс также предложен АрмНИИГиМ и в нескольких вариантах изучен в лаборатории.

Шугосброс представляет собой обычный плоский щит, к которому со стороны нижнего бьефа прикреплена сифонная труба прямоугольного сечения, имеющая со стороны верхнего бьефа горизонтальный расширенный оголовок с нижней горизонтальной полкой для создания благоприятных условий входа шуги в сифон.

Такой шугосброс удобно устроить при сдвоенных щитах, тогда верхний щит представляет собой щит-сифон, а нижний щит служит для регулирования и сброса донных наносов. Подъемный механизм верхнего щита совмещает входной оголовок щита-сифона с шугоносным уровнем в верхнем бьефе.

Эффективность работы шугосброса обеспечивается повышенными поверхностными скоростями потока перед приемным оголовком, создающимися вследствие разности уровней в бьефах и наличия горизонтальной полки.

Шугосброс с параллельными лотками, основанный на принципе отбора воды через донные отверстия, предложен А. А. Никольским.

Шугосброс состоит из двух лотков, идущих на некотором протяжении параллельно друг другу. В разделительной стенке устроены боковые донные отверстия, через которые 80—90% расхода воды перепускается во второй лоток для подачи потребителю. Всплывшая же на поверхность шуга транспортируется оставшимся расходом по шугосбросному лотку.

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

на главную