ВОДОСЛИВНЫЕ И ФИЛЬТРУЮЩИЕ ПЛОТИНЫ

Основные типы плотин. Каменнонабросные и каменно-земляные плотины, как правило, строят глухими, недопускающими перелива воды через гребень. Водосбросные сооружения располагают преимущественно вне тела плотины.

Водосливные набросные плотины для небольших напоров строились уже давно (например, индийского типа). Они имели распластанный профиль с уклоном водосливного откоса 1 : 8 — 1 : 12 и верхового 1 : 2 — 1 : 3.

Проф. Н. П. Пузыревский предложил укреплять водоскат и тем самым сокращать объем наброски. По его идее была построена Тишинская водосливная набросная плотина высотой 10 м на одной из рек Алтая. Каменная наброска низовой (водосливной) части этой плотины укреплена водопроницаемым ряжевым каркасом, который обшит досками. Сбрасываемая вода пропускается не только по поверхности низового откоса, но часть ее проходит через каменную наброску, как через фильтрующую дамбу.

После некоторой реконструкции в 1938 г. плотина хорошо работает, пропуская расходы до 3—4 м³/сек на 1 пог. м водослива.

Основной недостаток плотины — засорение верхних слоев каменной наброски после пропуска паводка, что снижает поглощающую способность наброски и ее значение как гасителя энергии. Неудачно также сочетание строительных материалов (дерева и камня), имеющих различные сроки службы.

Лабораторные опыты П. И. Гордиенко показали, что перелив воды через гребень каменно-набросной плотины не опасен для нее, пока удельный расход переливающейся воды не достигнет некоторой критической величины, которая зависит от диаметра камней, уклона водосливного откоса, глубины воды в нижнем бьефе и практически не превышает 2,25—3 м³/сек на 1 пог. м длины водослива.

Для увеличения критического расхода требуется соответствующее (расходам) укрепление водосливной грани плотины. Применение в качестве крепления сквозных щитов или ряжей позволяет увеличить удельный расход до 15 м³/сек.

Улучшенные типы каменно-земляных водосливных плотин высотой до 10 м на скальных и плотных нескальных основаниях разработаны проф. П. Н. Беляшевским.

Особенность плотины этого типа состоит в том, что для предохранения наброски от разрушения льдом и водой гребень плотины выполняют в виде массивного бетонного оголовка безвакуумного профиля, а сливную наклонную часть плотины облицовывают бетонными плитами толщиной 0,4—0,6 м, связываемыми между собой редкой конструктивной арматурой диаметром 5 — 20 мм. Сливная часть плотины заканчивается упорным блоком из бетона или бутобетона.

В связи с использованием местных материалов стоимость строительства этих плотин на 20—50% меньше по сравнению с другими типами водосливных плотин.

Наброска камня в текущую воду. В настоящее время этот метод широко применяют при устройстве перемычек, банкетов, плотин и перекрытий проранов.

По лабораторным данным проф. С. В. Избаша поперечное сечение профиля наброски изменяется в определенной последовательности. Вначале отсыпаемый камень образует треугольный профиль с уклоном откосов, близким к 1:6, затем низовой откос начинает приобретать большую пологость, профиль приближается к трапецеидальному. При боковом водосбросе вследствие уменьшения расхода, переливающегося через наброску, уменьшаются скорости потока, низовой откос становится круче, каменная отсыпь растет интенсивнее по высоте и выходит из воды.

Для расчета различных стадий наброски необходимо учитывать, что камни, находящиеся на поверхности низового откоса, будут в равновесии до тех пор, пока гидродинамическое давление переливающегося потока не станет больше силы сопротивления камня.

Для уменьшения фильтрации через плотину, возведенную путем наброски камня в текущую воду, на верховом откосе устраивают сначала обратный фильтр, а затем намывают глинистый экран и защитный слой из щебня и мелкого камня.

Преимущества набросных и каменно-земляных плотин. Эти плотины по сравнению с гравитационными и железобетонными имеют следующие преимущества:

1) максимальное использование местных материалов, что значительно снижает стоимость строительства;
2) возможность возведения плотины в течение всего года при широкой механизации производства работ;
3) иногда допускается возводить без перемычек путем наброски в текущую воду;
4) возможность пропуска воды через тело плотины в период производства работ;
5) менее строгие требования к качеству основания.

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