Плотины, возводимые из грунтов как строительного материала, называются грунтовыми.
При глухих плотинах для сброса излишних паводковых вод, для полезных попусков из водохранилища, а также для спуска воды с целью полного или частичного опорожнения водохранилища устраивают водопропускные сооружения.
Классификация водопропускных сооружений
1. По назначению
— Водосбросы (для сброса излишних паводковых вод);
— Водоспуски (для спуска воды с целью полного или частичного опорожнения водохранилища);
— Водовыпуски (полезных попусков из водохранилища). Могут быть совмещенные сооружения.
2. По расположению относительно глухой плотины: (в теле плотины; береговые; пойменные).
3. По условиям расположения головной части (входного отверстия): (поверхностные; глубинные; донные).
4. По конструкции поперечного сечения: (открытые; закрытые; комбинированные).
5. По конструкции входной части
открытые — фронтальные (с лобовым подводом воды): (траншейные (с боковым отводом воды); полигональные (лабиринтные); веерообразные и др).
закрытые — траншейные и фронтальные безбашенные: (башенные; шахтные; ковшовые, с вихревой камерой и др).
6. По условиям управления: (регулируемые (с затворами); нерегулируемые (без затворов, автоматические)).
Водоспуски
Предназначен для полного или частичного опорожнения водохранилища и пропуска бытовых расходов в НБ. Его можно использовать для промывки ВБ от наносов и мусора, при пропуске строительных расходов, а в определенных условиях совместить с водосбросом или водовыпуском. Сооружения размещают как в теле плотины, так и в берегах. Их выполняют совмещенными с водосбросами.
Открытые применяют на небольших водохранилищах h до 4..6 м, при больших глубинах предпочтительнее закрытые водоспуски.
Трубчатый водоспуск – трубопровод, входной и выходной оголовок, колодцы для задвижек и устройства гашения энергии в НБ.
Башенный водоспуск – трубопровод, башня управления затворами, входной и выходной оголовки.
Плановое и высотное расположение водоспусков определяют исходя их местных инженерно-геологических условий и назначения сооружения. Ось водоспуска рекомендуется трассировать по возможности перпендикулярно к оси плотины в пониженных местах поймы. Трубу водоспуска желательно располагать на коренных породах.
Входное отверстие водоспуска размещают на отметках, обеспечивающих возможность сработки водохранилища до заданного уровня. Ориентировочно ось входного оголовка трубы водоспуска рекомендуется располагать на 1 – 1,5 м ниже отметки УМО. Ось выходного оголовка размещают на отметке, соответствующей УВ в НБ при пропуске водоспускном Qmax.
Эту отметку устанавливают по кривой связи Q=f(hНБ).
Выполняют расчеты пропускной способности и продолжительности опорожнения водохранилища, гидравлические расчеты по определению параметров струи и воронки размыва, фильтрационные расчеты, статические расчеты.
Водосбросы
Для сброса излишних паводковых вод.
Виды:
Нерегулируемые открытые водосбросы – экономически целесообразны при расходах менее 100-200 м3/с, устройстве плотин малой протяженности и сравнительно больших объемах трансформации паводкого расхода между отметками НПУ и ФПУ.
Нерегулируемые водосбросы требуют устройства более высоких плотин, но могут иметь меньшие размеры в связи с уменьшением вследствие трансформации расчетных паводковых расходов.
Автоматические водосбросы не требуют постоянного дежурства обслуживающего персонала, обеспечивающего работу подъемного оборудования затворов. Такое дежурство трудно организовать на малых и удаленных от населенных мест объектов.
Регулируемые водосбросы позволяют поддерживать расчетный подпорный уровень воды в водохранилище и могут обеспечивать сброс паводковых расходов без форсировки уровней, т.е. без дополнительного затопления прилегающей территории. Такие – дешевле на 10-15% нерегулируемых.
Плановое расположение водосбора должно отвечать следующим условиям:
Сооружение может быть размещено на берегу, в плече или теле земляной плотины; трасса сооружения – возможно короткой и прямолинейной в плане.
Высотное расположение нерегулируемых водосборных сооружений принимают исходя из следующих условий:
Входной порог сооружения располагают на НПУ, отметку дна участка рисбермы из сборного или монолитного ж/б назначают на уровне дна отводящего канала или несколько выше его, но не более чем на 0,5…1 м.
Высотное положение порога регулируемых водосборов должно обеспечивать сработку водохранилища до определенных отметок, если для этого не предусмотрено устройство других сооружений; пропуск расчетного максимального расхода при заданных отметках УВ в водоохран..
Водовыпуски
Для обеспечения подачи в НБ необходимых расходов воды для нужд орошения, водоснабжения, для экстренных сработок водохранилища.
Виды:
В теле (трубчатые)
Береговые (туннельные и открытые)
С башнями – башенные, с камерами управления – безбашенные.
Могут работать постоянно или периодически.
2 затвора – ремонтный и рабочий.
Башни водовыпусков чаще прямоугольные в плане, толщину их стенок уменьшают снизу вверх.
Обеспечение надёжности
Основное назначение водовыпусков – обеспечить пропуск расчетных расходов при заданных уровнях бьефов. Поэтому гидравлические расчеты должны решать следующие вопросы: Определение пропускной способности;
Подбор очертаний элементов его тракта с минимальными гидравическими сопротивлениями; Устранение возможности появления кавитации; Расчет аэрационных шахт; Определение режимов потока в водовыпуске при различных расходах, УВБ и УНБ; Определение нагрузок при различных режимах потока на элементы тракта водовыпуска (облицовки, затворы, закладные части, разделительные стенки, бычки); Расчет концевых участков; Определение условий сопряжения потока на участке перехода к естественному руслу.