Взаимодействие течений с сооружениями

3.79. В условиях водоемов одним из основных элементов водозабора являются волнозащитные или берегозащитные сооружения.

Конструктивная схема и компоновка берегозащитных сооружений определяется типом водозабора, ожидаемой переработкой берегов и прибрежных склонов в месте его размещения, интенсивностью волнения, ледовых нагрузок и рядом других факторов.

3.80. По сложившейся традиции берегозащитные сооружения используются при любом типе водозабора. При этом корни берегозащитных сооружений размещают за пределами ожидаемой переработки берега, а головы или их лицевую грань обычно выводят за пределы первого разрушения волн.

3.81. Вынос или выход волнозащитных сооружений в процессе последующей переработки берега и прибрежного склона за пределы прибойной зоны независимо от типа водозабора способствует перехвату вдольбереговых течений и их выходу из пределов прибойной зоны в открытый водоем.

3.82. После выхода вдольберегового, а в некоторых случаях и градиентного течения из пределов прибойной зоны их направление и скорость перемещения определяются компоновкой и конструктивными элементами волнозащитных сооружений, направлением и интенсивностью волнения и ветроволновых течений, пологостью прибрежного склона, мутностью транспортируемых масс воды и рядом других факторов (см. рис. 37).

3.83. На водозаборах с самотечными или сифонными водоводами и водоприемниками, вынесенными в открытый водоем (рис. 47), по мере переработки берега и прибрежного склона, независимо от других факторов, интенсивность отклонения вдольбереговых, а затем и градиентных течений волнозащитными сооружениями будет усиливаться. В предельном случае градиентные течения могут выходить в сторону водоема по нормали к поверхности прибрежного склона от места примыкания волнозащитных сооружений к берегу. Этими причинами объясняется имеющее место на ряде водозаборов периодическое увеличение захвата в водоприемники воды с повышенным содержанием продуктов переработки берегов, планктона, водной растительности, появление шуголедовых помех в предледоставные периоды и нарушение температурной стратификации в месте водоотбора.

Рис. 47. Схема возможной картины обтекания вдольбереговыми и градиентными течениями берегозащитных сооружений водозабора с самотечными или сифонными водоводами

1 - фронт гребней волн; 2 - вдольбереговое течение; 3 - волнозащитные сооружения; 4 - насосная станция; 5 - водоприемники; 6 - берег

3.84. На водозаборах с береговыми водоприемниками (рис. 48), устраиваемых на устойчивых берегах и прибрежных склонах, при размещении волнозащитных сооружений, не выходящих за пределы 2 Н _кр, вдольбереговые течения обычно обтекают последние непосредственно в месте водоотбора. В этих случаях, независимо от глубин в месте расположения водоприемных устройств, в них будут преимущественно захватываться массы воды, транспортируемые вдольбереговыми течениями в прибойной зоне.

Рис. 48. Схема возможной картины обтекания берегозащитных сооружений водозабора берегового типа

1 - фронт волн; 2 - вдольбереговые течения; 3 - водоприемные окна водозабора; 4 - насосная станция; 5 - берегозащитные сооружения; 6 - берег

3.85. На водозаборах с подводящим каналом, огражденным волнозащитными дамбами (рис. 49), вдольбереговые и градиентные течения, как и в ранее описанных случаях, при косом подходе волн обтекают упомянутые дамбы. В подводящий канал независимо от длины дамб поступают преимущественно массы воды, транспортируемые вдольбереговыми течениями в прибойных зонах.

Рис. 49. Схема возможной картины обтекания вдольбереговыми и градиентными течениями дамб, ограждающих подводящий канал

1 - ограждающие дамбы; 2 - фронт гребней волн; 3 - вдольбереговое течение; 4 - насосная станция; 5 - берег

3.86. Почти аналогичная картина обтекания дамб, ограждающих подводящий канал (рис. 50), наблюдается и при наличии волнолома.

Рис. 50. Схема возможной картины обтекания вдольбереговыми и градиентными течениями дамб и волнолома, ограждающих подводящий канал

1 - подводящий канал; 2 - ограждающие дамбы; 3 - волнолом; 4 - фронт гребней волны; 5 - вдольбереговое течение; 6 - предельная высота наката волн; 7 - насосная станция

3.87. В ряде случаев, когда вдольбереговая миграция наносов незначительна и не ожидается аккумуляция наносов между прилегающим прибрежным склоном и ограждающей волнозащитной дамбой, искривлением ее голов (рис. 51) удается отклонить вдольбереговое и градиентное течения от входа в подводящий канал.

Рис. 51. Схема возможной картины отклонения вдольбереговых и градиентных течений ограждающими дамбами

1 - ограждающие дамбы; 2 - фронт гребней волны; 3 - вдольбереговое течение; 4 - насосная станция; 5 - берег

3.88. При косом подходе волн размещение волнозащитных сооружений на глубинах больших Н > Н _кр, как показывают результаты лабораторных исследований и практика эксплуатации водозаборов, приводит к местному нарушению бытового режима течений и миграции наносов на избранном участке водоема. При этом с увеличением глубин воды в месте размещения волнозащитных сооружений интенсивность аккумуляции наносов на одних участках, а также переработка берега и прибрежного склона на других возрастают.

3.89. Во всех случаях наиболее обоснованным инженерным решением следует считать то, при котором не нарушается или незначительно нарушается сооружениями бытовой режим избранного участка водоема на период эксплуатации водозабора.

3.90. Эффективного отклонения вдольбереговых и градиентных течений от места водоотбора инженерными сооружениями удается достичь только при наличии резкого падения глубины в месте их расположения и незначительной вдольбереговой миграции наносов.