ПЕРЕПАДЫ
Это сооружения ступенчатой конструкции (рис. 5.18), по которым вода движется частично с отрывом от стенок падения. Их применяют при уклонах местности более 0,25, когда быстротоки нецелесообразны и экономически невыгодны.
Перепады бывают одно- и многоступенчатыми, открытыми и закрытыми, без- и полу- напорными, консольными.
Многоступенчатые перепады выполняют из бутобетона, бетона, железобетона с прямоугольным (преимущественно) или трапецеидальным поперечным сечением.
Входную часть проектируют так же, как входную часть быстротока. При необходимости делают щелевые или гребенчатые входные участки.
Выходная часть представляет собой водобойный колодец и рисберму. Водобойный колодец может быть, как в быстротоках с расщепителями, растекателями, прорезными порогами, криволинейной в плане водобойной стенкой.
Фильтрационное давление на боковые стенки и основание снижается при устройстве застенного дренажа.
Каждая ступень перепада состоит из горизонтальной плиты и стенки падения, которые заключены между боковыми стенками. Стенку падения (подступенок) выполняют в виде вертикальной или лежачей подпорной стенки в зависимости от грунтов основания. Боковые стенки и плиты отделяются друг от друга швами или представляют единую конструкцию докового типа в железобетонных перепадах.
Расчет многоступенчатого перепада показан в работе [11].
Консольный перепад представляет собой быстроток, в котором концевая часть выполнена в виде не водобойного колодца, а лотка-кон- соли (рис. 5.19). Водный поток отбрасывается на определенное расстояние, а избыточная энергия гасится в воронке размыва. По сравнению с многоступенчатым перепадом и быстротоком это самое дешевое сопрягающее сооружение. На слабых грунтах основания фундаменты опорных частей консоли закладывают на большую глубину, что ведет к удорожанию сооружения. Сооружение может быть бетонным (входная часть и лоток) с железобетонной консолью или железобетонным полностью. Откос под консолью крепится с целью защиты его от подмыва.
Входную часть и лоток для консольного перепада рассчитывают так же, как и для быстротока, параметры воронки размыва приведены в работе [11].
Тип сопрягающих сооружений выбирают на основе технико-экономического сопоставления вариантов. Необходимо учитывать также механические свойства грунтов основания, глубину залегания грунтовых вод и эксплуатационные затраты. Кроме того, при эксплуатации консольных перепадов требуются постоянные наблюдения, контроль за воронкой размыва, устойчивостью опор и др.
На малых оросительных каналах сопрягающие сооружения встречаются, но обычно нечасто, что вполне естественно. Однако в ряде случаев их избежать при трассировке не удается. Особенность сопрягающих сооружений межхозяйственных и хозяйственных каналов - обычно небольшой перепад высоты - 1,5..,3,0 м, иногда несколько больше. В этих случаях применяют чаще всего одноступенчатые перепады, небольшие гладкие быстротоки и трубчатые перепады.
Конструкция бутобетонного одноступенчатого перепада-водомера шириной 2,25 м со стенкой падения высотой 1,20 м, пропускной способностью до 0,7 м3/с (штат Утар-Прадеш, Индия) показана на рисунке 5.20. Он имеет водобойную часть глубиной 0,15 м, длиной 5 м (в том числе колодец длиной 3 м), облицованную кирпичом. Рисберма длиной 2,25 м выполнена из кирпичной кладки на растворе с бетонным зубом на конце.
Конструкция, представленная на рисунке 5.21, является промежуточным сооружением между одноступенчатым перепадом и быстротоком (Индия). Высота падения (разность отметок дна подводящего и отводящего канала) составляет 2,23 м. Боковые стенки выполнены из бутобетонной кладки. Входная часть и водоскат сделаны в виде бетонной плиты толщиной 0,15 м, облицованной кирпичом, уложенным на ребро. Водобойная часть выполнена из бутобетонной кладки толщиной 0,2 м, уложенной на бетонную плиту толщиной 0,15 м. Посредине водобоя установлена водобойная стенка. Водобой заканчивается прорезной стенкой с просветами до 0,10 м через каждые 0,45 м. Пропускная способность сооружения до 1 м3/с.
Трубчатый перепад (США) на расход 280...610л/с представлен на рисунке 5.22. Конструкция довольно проста, перепад уровней от 2,5 м и более.
Ряд конструкций, сочетающих функции регулятора, переезда, перепада (трубчатого) (рис. 5.23), разработан в СНГ. Для них рекомендуется использовать сборные железобетонные трубы диаметром 40, 60, 80, 100, 140 см с конусными фланцами. Перепад уровней верхнего и нижнего бьефов составляет 1...3м. Пропускная способность этих сооружений для разных диаметров и напоров в одноочковом варианте Q = 350...6500 л/с, то есть их можно возводить как на очень малых, так и на относительно крупных каналах. При диаметре труб более 1,4...1,6 м целесообразно переходить к прямоугольному поперечному сечению размером 1,5x2, 2 х 2,5 м, а при еще больших размерах сечение должно быть докового (коробчатого) типа.
Входной оголовок с затвором и водомерным устройством делают портальным или в виде плоской диафрагмы перпендикулярной оси трубы (для сооружения без затворов). При сопряжении сооружения с каналом на входе и выходе необходимо обеспечивать незаиляющие и неразмывающие скорости, оптимальные режимы в трубах без переходных режимов течения воды. Заглубление трубы под минимальный уровень верхнего бьефа должно быть таким, чтобы создавался напор-ный режим. Если при этом резко возрастают обьемы земляных работ, то целесообразно перейти на сооружения с безнапорным режимом с трубами прямоугольного поперечного сечения.
