Водозаборные сооружения берегового типа

5.16. При достаточно крутом береговом откосе водозаборные сооружения устраивают берегового типа с раздельной (рис. 92) или совмещенной (рис. 93) компоновкой. Водоприемники при таких водозаборах размещают в береговых откосах с обеспечением постоянного эксплуатационного обслуживания водоприемных окон в любое время года.

Рис. 92. Водозаборные сооружения берегового раздельного типа

1 - насосная станция; 2 - галерея всасывающих водоводов; 3 - водоприемник; 4 - сороудерживающие плоские сетки; 5 - эжектор

Рис. 93. Береговой водозабор совмещенной компоновки

1 - водоприемное отделение берегового сетчатого колодца; 2 - механизм подъема промывного устройства рыбозаградительной сетки; 3 - кран-балка; 4 - привод в промывное устройство вращающейся сороудерживающей сетки; 5 - вращающаяся сороудерживающая сетка; 6 - мостовой кран; 7 - насосная станция первого подъема; 8 - соединительный мостик; 9 - напорный трубопровод; 10 - насос; 11 - монорельс; 12 - всасывающий трубопровод; 13 - всасывающее отделение берегового сетчатого колодца: 14 - перепускной патрубок; 15 - лестница-стремянка с ограждением; 16 - перфорированная труба для взмучивания осадка; 17 - зумпф строительный; 18 - всасывающая труба грязевого насоса; 19 - рыбозаградительная сетка; 20 - каменная наброска крепления дна реки; 21 - водоприемные окна; 22 - промывное устройство рыбозаградительной сетки

5.17. При раздельной компоновке насосную станцию первого подъема устраивают отдельно от берегового водоприемного колодца и подача воды к насосам осуществляется через всасывающие водоводы.

5.18. Вода из реки поступает в водоприемные входные окна водоприемника, которые располагаются в передней стенке водоприемного колодца, как правило, в несколько ярусов по высоте. Ярусное расположение водоприемных отверстий обеспечивает отбор воды лучшего качества в зависимости от уровенного режима водотока.

Водоприемные отверстия оборудуют пазовыми конструкциями, в которые в зависимости от гидрологической и ихтиологической обстановки на водотоке могут опускаться: сороудерживающие решетки, рыбозащитные пакеты, решетки-реостаты.

Дополнительно для защиты водоприемных отверстий от плавающих мусора, щепы, шуги, а также для отвода рыбной молоди из зоны водоотбора перед водоприемником могут устанавливаться запани различных конструкций или устраиваться пневмозавесы.

С внутренней стороны водоприемные отверстия оборудуют укороченными задвижками, клапанами или щитами, позволяющими в любое время полностью или частично перейти в заборе воды с одного яруса на другой.

Внутри берегового водоприемного колодца находятся сороудерживающие сетки (плоские съемные или вращающиеся), обеспечивающие более полную очистку воды от сора и практически разделяющие колодец на два отделения; водоприемное - перед сеткой и всасывающее - за сеткой.

5.19. Для предотвращения заиливания колодца взвешенными частицами, поступающими вместе с водой и выпадающими в осадок вследствие резкого уменьшения скорости движения воды в колодце, водоприемно-сетчатый колодец должен быть оборудован илоудаляющими устройствами - эжекторами, всасывающими водоводами грязевых насосов, специальными приямками, а при больших расходах - взмучивающими водоводами.

5.20. Водоприемный колодец делают в основном из железобетона прямоугольным или круглым в плане в зависимости от места его расположения на берегу и способа возведения, а в водотоке также овальной формы или состоящим из двух полуокружностей с прямыми вставками, когда размещение водоприемных отверстий требует значительной площади.

5.21. Для обеспечения бесперебойной работы и периодической очистки и ремонта без прекращения подачи воды водоприемный колодец должен быть разделен продольными перегородками на несколько (не менее двух) параллельно работающих секций.

5.22. Размеры, и площадь водоприемных отверстий колодца определяются исходя из допустимых скоростей по условиям рыбозащиты, защиты от шуголедовых помех и допустимых сопротивлений.

5.23. Размеры берегового водоприемного колодца в плане определяются габаритами водоприемных отверстий и сеток, числом и диаметром всасывающих водоводов. Размеры водоприемников, совмещенных с насосной станцией, зависят от числа и типа установленных насосов. Высота водозабора зависит от амплитуды колебания уровней воды в реке, толщины ледового покрова и грунтовых условий.

Водоприемные ковши

5.24. Водоприемные ковши устраивают для борьбы с шуголедовыми помехами на водотоках, чаще всего для промышленных водозаборов производительностью обычно не более 20-25 м³/с.

Иногда при соответствующем заглублении дна и последующих очистках водоприемные ковши могут быть использованы для увеличения глубины у места приема воды.

5.25. Бассейны водоприемных ковшей должны покрываться ледяным покровом на два-три дня раньше речного потока и обладать длиной и скоростями течения, обеспечивающими всплывание к поверхности всех кристаллов ледяной взвеси, имеющей гидравлическую крупность w_ш ³ 0,015-0,02 м/с. Отделение ледяной взвеси должно обеспечиваться как в области водоворотных или циркуляционных зон, так и в пределах транзитной струи.

При отводе воды из водотока в ковш не должны захватываться поверхностные массы шуги. В ковше должны обеспечиваться достаточно благоприятные условия для транзита шуги по руслу с тем, чтобы входная часть ковша не оказалась закупоренной шугозажором.

5.26. Водоприемный ковш необходимо своевременно освобождать от отлагающихся в нем наносов. Кроме того, следует принимать меры к поддержанию необходимых глубин на входе в ковш, так как непрерывный и достаточный отвод воды из реки должен поддерживаться в различные сезоны и годы при любом возможном сочетании неблагоприятных условий в русле реки.

5.27. В обычных условиях водоприемный ковш не должен сколько-нибудь значительно изменять бытовой режим речного потока. Стеснение последнего не должно приводить к возникновению заторов льда или ухудшению существующего водопользования. Все изменения бытового режима речного потока должны быть направлены на улучшение руслового режима у места водозабора и предварительно проверены в лаборатории.

5.28. В обычных условиях очистка воды от взвешенных наносов должна рассматриваться как попутная, а иногда и второстепенная задача. Устройство ковшей специально для отстаивания взвешенных наносов в отдельных случаях целесообразно, но требует особых обоснований.

5.29. Использование водоприемного ковша как места стоянки судов, понтонов и устройств из них вызывает неблагоприятные изменения режима течений и отложения наносов в ковше, а также приводит к засорению водной поверхности бассейна ковша. Поэтому использование ковша в указанных выше целях не должно допускаться, если вода из ковша подается в хозяйственно-питьевой водопровод, и должно ограничиваться во всех других случаях.

5.30. При выборе места расположения ковша на шугоносных реках следует выбирать плесы малой кривизны (R ³ 4-5 В), а место водозабора назначать в пределах третьей четверти длины плеса (вниз по течению).

В условиях средних и малых разветвленных рек ковш необходимо располагать ниже слияния проток или в протоке с обеспеченным минимальным стоком. На больших реках с интенсивным шугозажорным режимом для расположения водозабора и ковша могут быть использованы обходные протоки.

5.31. На шугоносных реках наиболее надежная защита водозабора от шуголедовых помех достигается в результате применения ковша с низовым входом, частично или полностью выдвинутым в русло реки (рис. 94, а).

Рис. 94. Типы незатопляемых водоприемных ковшей (а-в)

1 - наносозащитная шпора верховая; 2 - то же, низовая; 3 - бортовая струенаправляющая стенка

Водоприемный ковш с низовым входом, полностью или частично выдвинутый в русло реки, образованный незаливаемой речной дамбой и имеющий свободный подход воды снизу, обычно применяют в условиях:

шугозажорных рек, характеризующихся постепенно нарастающими значительными подъемами уровней перед установлением ледостава и при установлении его;

тяжелого весеннего ледохода, возникающего при относительно небольших подъемах уровня воды в русле рек;

отсутствия сбросов промышленных стоков ниже места водозабора на участке берега, не меньше 10-кратной величины выноса внешней грани ковша в русло.

5.32. Водоприемный ковш с низовым входом, образованный незаливаемой речной дамбой, может применяться и на реках, не характеризующихся шугозажорным режимом или особо тяжелыми условиями весеннего ледохода, если количество наносов, транспортируемых рекой в половодье, не превышает 0,75 кг/м³. В этих случаях для борьбы с заносимостью водоприемного ковша взвешенными наносами у оголовка речной, дамбы может устраиваться заливаемая в половодье верховая шпора; гребень ее не должен затопляться в периоды хода шуги, а угол между осью гребня и направлением течения в реке должен составлять около 135° (рис. 94, б).

В тех же условиях, но при необходимости сброса промышленных стоков ниже ковша на расстояние меньше 8-10-кратной величины выноса внешней грани речной дамбы в русло, целесообразно применять ковш, снабженный низовой незаливаемой в половодье дамбой.

В этом случае для борьбы с избыточной заносимостью ковша взвешенными наносами можно устроить верховую и низовую шпоры, а также бортовую струенаправляющую стенку у низового борта входа в ковш (рис. 94, в).

5.33. Для уменьшения стеснения русла реки в периоды паводков и половодий при недостаточных глубинах у берега в межень и возможности формирования береговых шугозажоров водоприемный ковш с низовым входом, полностью или частично выдвинутый в русло реки, может быть образован заливаемой в половодье речной дамбой, гребень которой не должен затопляться при уровнях воды в реке в периоды шугохода (рис. 95, а) до 25 %-ной обеспеченности.

Рис. 95. Типы водоприемных ковшей (а - г)

1 - вербовая затопляемая в половодья дамба; 2 - низовая незатопляемая дамба; 3 - регуляторы; 4 - речная незатопляемая дамба; 5 - насосная станция; 6 - радиальные отстойники

5.34. На реках с ограниченной интенсивностью шуголедовых явлений, русла которых изогнуты или сложены слабыми и мелкозернистыми грунтами, предпочтительней ковши, заглубленные в берег, имеющие угол отвода около 135° (рис. 95, б).

5.35. Использование ковша для предварительного частичного отстаивания взвешенных наносов целесообразно лишь на реках с большой мутностью воды (³ 2-4 кг/м³) при наличии устройств, обеспечивающих своевременное удаление отложений.

При значительной мутности воды в реке (> 1 кг/м²) и наличии специальных требований к предварительному осветлению воды в ковшах, заглубленных в берег, целесообразно устраивать бортовые стенки, регуляторы на входе или другие сооружения, снижающие избыточную заносимость ковша.

5.36. При необходимости поддержания у входа в ковш или на подходе к нему глубин, превышающих бытовые, особенно в случаях неглубокого залегания кровли коренных пород, рекомендуются водоприемные ковши с самопромывающимся входом (рис. 95, в), которые могут быть использованы и как своеобразные выпрямительные сооружения.

5.37. В отдельных случаях на сильно шугоносных реках, в паводки транспортирующих чрезвычайно большие количества мелких взвешенных наносов, водоприемный ковш с низовым входом, выдвинутый в русло реки, может устраиваться только на период шугохода. В этом случае перед водозабором параллельно берегу и на расстоянии от него, равном требуемой ширине ковша, необходимо устроить дамбу (или бычок), а в пролете между дамбой и берегом - регуляторы со щитовыми заграждениями, устанавливаемыми только на период шугохода и создающими при этом ковш, выдвинутый в русло реки (рис. 95, г).

5.38. При выборе схемы водозабора следует иметь в виду, что в периоды минимального стока относительный водоотбор в ковши из открытого русла может быть в 2-3 раза больше, чем в водоприемники других типов.

Величина предельного отбора воды в водоприемные ковши определяется особенностями шуголедовых условий.

В ковш с пониженным дном (на 1-2 м ниже дна реки) с достаточной гарантией может быть отведен расход, составляющий 50-60 % минимального среднесуточного расхода воды в открытом русле реки. Но в периоды шугохода предельную величину отвода в ковш целесообразно принимать в зависимости от расхода шуги Q _ш, транспортируемой потоком, не превышая значений

Q _в/ q = 1 – 4 (Q _ш/ q),                                                                        (187)

где Q - наименьший расход воды в русле реки, транспортирующий по руслу в период шугохода шугу Q _ш;.

5.39. Отметку дна ковша Ñ_дк рекомендуется назначать из расчета обеспечения требуемых глубин в нем в периоды низких уровней воды в реке. В большинстве случаев это требование относится к минимальным уровням зимней межени (Ñ_м.з.у), когда в водоприемном ковше устанавливается расчетная толщина ледяного покрова. Для этого случая отметку дна ковша можно определить по формуле

Ñ_дк = Ñ_м.з.у - 1,33 d_л - 0,3 – D – h _п,                                                                 (188)

где 1,33 - коэффициент увеличения толщины льда в ковше по сравнению с толщиной льда, формирующегося в русле; d_л - расчетная толщина ледяного покрова в русле реки; 0,3 - заглубление верхней кромки водоприемного отверстия высотой D под нижнюю поверхность льда, h _п - высота порога приемных отверстий, назначаемая в зависимости от высоты слоя отложений наносов в водоприемном ковше в пределах 0,4-1 м.

Определенная по формуле (188) отметка дна ковша в отдельных случаях может уточняться в соответствии с местными условиями. Она может быть увеличена (в пределах 1 м), если это увеличение исключает выемки в коренных скальных породах, залегающих у дна. Ее целесообразно уменьшить при отборе в ковш из русла более 40 %-ного минимального стока реки, если место водозабора не находится в пределах глубокого плеса. В этом случае отметки дна ковша могут быть на 1-2 м ниже отметок дна русла реки.

Понижение уровня дна ковша оказывается необходимым и при использовании ковша для отстаивания взвешенных наносов. В этом случае высота поверхности ожидаемых отложений наносов не должна приводить к нарушению питания ковша при установлении меженных уровней воды в реке.

Ширина водоприемного ковша по дну назначается в расчете на быстрое установление в нем ледяного покрова при работе ковша в тяжелой внешней шуголедовой обстановке.

Ширина ковша по дну, удовлетворяющая этому требованию, может быть определена при обеспечении в водоприемном ковше условной средней скорости течения u_к, назначаемой в зависимости от скоростей течения на перекатах в русле в период щугохода u_п.

Если водоприемный ковш работает без подвода теплой воды, условная средняя скорость в ковше u_к принимается по табл. 22.

Таблица 22

uп, м/с	uк, м/с	uп, м/с	uк, м/с
0,6	0,146	1,25	0,082
0,8	0,115	1,5	0,05
1	0,09

Указанные условные средние скорости могут быть увеличены на 25-50 %, если к водоприемному ковшу будет подведена теплая отработанная вода.

Ширину ковша по дну определяют по минимальному уровню воды в период шугохода Ñ_м.у.ш с учетом наличия в ковше льда (d_л = 0,3-0,5 м) и наносов (слой h _н), уменьшающих глубину живого сечения до величины

h _ж = Ñ_м.у.ш - Ñ_дк - d_л - h _н.                                                                                                            (189)

При заданном заложении откосов ширину водоприемного ковша по дну находят по формуле

в _д = Q _в/(h _ж u_к - m (2/ h _н + h _ж).                                                                   (190)

Величина В _д при этом принимается не меньше ширины (5-8 м), необходимой для прохода снаряда, применяемого при очистке ковша от наносов.

Полную длину водоприемного ковша, заглубленного в берег, измеряемую по его оси от начального сечения входа до водоприемника, вычисляют по формуле

L = l _в + l _ш + l _p,                                                                                (191)

где l _в - длина входной части ковша, охватываемой водоворотом на входе и засоряющейся шугой еще в начале шугохода; l _ш - длина участка ковша, на котором откладываются в течение шугохода захваченные в ковш шуга и ледяная взвесь; l _р - длина рабочей части ковша, в пределах которой к концу шугохода обеспечивается полное всплывание в транзитной струе всех скоплений кристаллов льда, имеющих гидравлическую крупность w_ш ³ 0,015-0,02 м/с.

По формуле (191) определяют также длину ковша с низовым входом, полностью или частично выдвинутым в русло реки, и имеющего низовые ограждающие дамбы. При отсутствии низовых дамб длина этого ковша может также определяться по формуле (191), но при l _в = 0, так как водоворот в этом случае располагается вне акватории ковша.

Длину входной части l _в водоприемного ковша можно приближенно найти по формуле

l _в = (1-1,5) В _в,                                                                          (192)

где В _в - ширина входа ковша, измеренная по урезу воды при среднем уровне воды в период шугохода.

Длину участка отложений шуги в ковше за период шугохода при малых водоотборах ( ) устанавливают приближенно на основе наблюдений за работой водоприемных ковшей в натуре. В зависимости от типа водоприемного ковша и режима его работы l _ш бывает равной:

5-10 м - для ковша с низовым входом, выдвинутым в русло реки и не имеющего низовых дамб;

15-20 м - для ковша, заглубленного в берег;

20-35 м - для ковша с верховым входом, полностью или частично выдвинутым в русло реки.

Для больших водоотборов необходимо приведенные значения увеличить в 1,25-1,5 раза. При этом к большим водоотборам ( ) относят расходы:

для ковшей, заглубленных в берег или с низовым входом, но с низовыми дамбами

;                                                                (193)

для ковшей с низовым входом, выдвинутым в русло реки на величину В _к

;                                                                 (194)

В формулах (194), (195) введены следующие обозначения:

 - характерная величина водоотбора, превышение которой обусловливает возникновение всех известных особенностей режима деления потока; В _в - ширина входной части ковша, измеренная по урезу среднего горизонта воды при шугоходе; u_а - средняя скорость течения в прибрежной зоне речного потока, определенная при среднем уровне шугохода; Н - глубина на входе в ковш; В _к - ширина водоворота, возникающего ниже ковша, выдвинутого в русло реки, обычно меньше величины выноса головы рабочей дамбы ковша, измеренная от формирующейся ниже ковша линии уреза воды при среднем горизонте шугохода.

Длину рабочей части водоприемного ковша l _р, в пределах которой скопления кристаллов льда полностью всплывают к поверхности потока, определяют по формуле

.                                            (195)

где Q _в - расход воды, забираемой из ковша; w_г - гидравлическая крупность наиболее мелких скоплений кристаллов внутриводного льда, равная 0,015-0,02 м/с.

Начальная ширина транзитной струи в ковше равна:

B _н = Q _в/(H u_в),                                                                        (196)

где Н - глубина на входе в ковш при средних горизонтах в реке в период шугохода; u_в - скорость входа в ковш.

Если , то u_в = (0,4-0,6) u_a, если , то u_в = (0,6-0,9) u_a.

При выборе отметок гребня руководствуются следующим:

отметки гребня ограждающих незаливаемых дамб ковша принимают на 0,5-1 м большими отметок расчетного максимального горизонта воды в реке;

отметки гребня верховых заливаемых дамб ковша принимают равными отметкам уровней шугохода, имеющих обеспеченность 25 %;

отметки гребня низовых дамб ковша всегда назначают большими отметок гребня верховых заливаемых дамб;

речные заливаемые дамбы ковша, устраиваемые на реках с относительно низкими горизонтами весеннего ледохода, могут иметь отметки гребня равными отметкам расчетных максимальных горизонтов ледохода.

Ширину гребня дамб ковшей принимают в пределах 4-5 м, а ширину берм - 1,5-2 м, если последние не предназначены для прохода автомашин и экскаваторов.

5.40. Незаливаемые водоприемные ковши с низовым входом, полностью или частично выдвинутые в русло реки, в условиях относительно крутых берегов русла имеют ось речной дамбы, параллельную бровке берега (см. рис. 94). При этом верховой криволинейной части дамбы придают очертание, близкое к эллиптическому. За меньшую полуось у в этом случае принимают величину выноса внешней грани ковша в русло, а большую полуось назначают в пределах 1,5-2 у.

Если в указанных условиях меженное русло у берега будет иметь малые глубины, то для преодоления полосы мелководья устраивают русловую прорезь на подходе к водоприемному ковшу. При этом ось прорези назначают под углом j ³ 135° к направлению течения в русле.

Когда глубина этой прорези у входа в ковш больше или равна 2 м, у оголовка речной дамбы ковша целесообразно устраивать верховую шпору, угол между осью шпоры и направлением течения в реке должен быть не больше 135°, отметка гребня - примерно равной отметкам уровней при шугоходе обеспеченностью 25 %, а длина по оси равна пяти - семи высотам шпоры, отсчитываемым от уровня дна прорези (рис. 96, а).

Рис. 96. Некоторые случаи расположения ковшей

а - с подходной русловой прорезью; б - с незатопляемой косой ограждающей дамбой; в - при отсутствии бортовой стенки; г - при наличии бортовой стенки; д - с регулятором на входе; 1 - подходная прорезь; 2 - верховая шпора; 3 - речная дамба; 4 - точка раздела токов; 5 - бортовая стенка

5.41. Незаливаемые водоприемные ковши с низовым входом, полностью или частично выдвинутые в русло реки, в условиях относительно невысоких берегов в отдельных случаях могут располагаться под углом j = 160-170° к направлению потока (рис. 96, б). И в этом случае в зависимости от особенностей местных условий могут устраиваться прорези на подходе, а также верховые шпоры.

5.42. В условиях, допускающих отказ от устройства незаливаемых речных дамб, применяют низовые ковши с заливаемыми в паводки дамбами. Расположение ковша в этом случае может быть принято аналогичным расположению ковша с незаливаемыми дамбами (рис. 95, а) при условии более значительного развития в ширину гребня корневой части дамбы.

Если незатопляемая низовая дамба будет иметь малую величину выноса, то у оголовка ее устраивают низовую затопляемую шпору (рис. 94, в).

5.43. Водоприемные ковши, заглубленные в берег русла, проектируют с углами отвода j = 135-150°. Эту величину угла отвода следует выдерживать хотя бы на входе, если ось остальной части ковша почему-либо необходимо задать в другом направлении. Ширину входа в ковш, заглубленной в берег, принимают на 20-35 % меньше ширины ковша (рис. 96, б).

5.44. При необходимости устройства и поддержания подходной прорези у ковша, заглубленного в берег и расположенного на прямолинейном участке русла, рекомендуется устраивать верховую заливаемую шпору (рис. 96, в).

Целесообразно плоскость низового борта входа задавать таким образом, чтобы транзитная струя уже во входной части получила направление к оголовку речной дамбы. При этом акватория входного водоворота окажется наименьшей. Если есть угроза повышенной заносимости ковша взвешенными наносами, следует устраивать бортовые струенаправляющие стенки, изолирующие область повышенных давлений и обеспечивающие формирование на входе водоворота малых размеров (рис. 96, г). Бортовая стенка изменяет течение нешироких транзитных и контурных струй при ее длине, равной 2/3 величины полного заложения откоса низовой дамбы или низового борта входа, считая по уровню воды. Верх ее не должен затопляться в периоды стояния уровней высоких вод и может быть выполнен ступенчатым для сохранения примерно одинаковой высоты ее под поверхностью откоса.

В целях уменьшения избыточной заносимости ковша крупными взвешенными наносами в последние годы применяют верховые затопляемые в паводок шпоры, располагаемые у оголовков речных дамб.

Шпоры отбрасывают от входа в ковш придонные массы речного потока, влекущие и донные наносы, и наиболее крупные фракции взвешенных наносов. Возникающая за шпорой акватория меженного входного водоворота, в которой задерживаются взвешенные наносы, топляки и т. п., в половодье промываются самим потоком. Верховые шпоры в таких случаях необходимо примыкать к конической части оголовка речных дамб, располагая их в соответствии с рис. 96, а.

5.45. На реках с большой мутностью воды (³ 2 кг/м³) устраивают входные шлюзы-регуляторы облегченных полусборных конструкций (рис. 96, д). Отверстие такого шлюза-регулятора имеет площадь, равную 50-65 % площади живого сечения ковша в период шугохода, а вся остальная часть полного сечения ковша перекрывается забральной стенкой.

5.46. При использовании теплой отработавшей воды для повышения надежности работы ковша место ее выпуска выбирают в соответствии со следующими соображениями:

если ковш работает в области относительно малых водоотборов ( ) и расположен на реке, характеризующейся резкими и значительными безрасходными колебаниями уровней при шугоходе, выпуск теплой воды осуществляется в центр входного водоворота;

если ковш работает в области больших водоотборов ( ), выпуск теплой воды устраивается у низового борта входа. В этом случае теплая вода вводится в начальные сечения транзитной струи и с помощью специальных приспособлений равномернее распределяется по поперечному сечению;

если ковш устроен на реке, характеризующейся резкими и значительными колебаниями уровней воды при шугоходе и, кроме того, работает в области больших водоотборов ( ), выпуск теплой воды производят в береговую часть русла реки, выше входа в водоприемный ковш.

5.47. Безнапорные дамбы водоприемных ковшей рекомендуется проектировать из материалов, позволяющих устраивать крутые откосы.

Береговая крутизна откосов зависит от свойств грунтов, слагающих берег. Выходы грунтовых вод должны быть дренированы.

Крепление надводной части откосов внутри ковша рассчитывается, главным образом, на воздействие атмосферных влияний (ливни). В большинстве действующих ковшей надводная часть откосов заилена и покрыта густой травяной, а в некоторых случаях и кустарниковой растительностью.

Внутренние откосы, ковша (надводные и подводные) в пределах зоны циркуляции на входе требуют креплений облегченного типа.

Подводные крепления внешних откосов дамб и берега в большинстве случаев могут быть выполнены из каменной наброски крупностью d ³ 0,006 , где Н - глубина над креплением, u_а - максимальная скорость течения в береговой части русла. Такие крепления исправно работают на действующих ковшах.

При неглубоком залегании коренных пород у всех интенсивно обтекаемых элементов ковша подводные крепления целесообразно опускать до кровли этих пород.

Внешние откосы ограждающих дамб, которые могут подвергаться воздействию высоких шугозажоров или ледяных заторов при их подвижках, следует выполнять из ряжей или крупных бетонных блоков.

Части дамб, подвергающиеся воздействию льдин при весеннем ледоходе, должны быть защищены наброской или мощением камня с заливкой поверхности цементным раствором. Приемлемым покрытием можно считать также крепление бетонными и железобетонными плитами.

Откосы берега и дамб, вдоль которых будет возникать параллельно-струйное течение, могут иметь крепление в виде блочных ковров, железобетонных плит или каменной мостовой, уложенной на слое гравийной или щебенистой подготовки.

Толщина плит в зависимости от особенностей местных условий может быть принята в пределах 0,15-0,3 м с обязательным устройством упора у бермы при переходе к подводной части крепления.

Гребни заливаемых дамб, имеющие отметки выше отметок весеннего ледохода, могут иметь обычные покрытия указанных выше видов.

Гребни заливаемых дамб и шпор с отметками ниже отметок уровней при ледоходе должны защищаться блочными коврами и, кроме того, снабжаться полозьями из рельсов (приблизительно через 1,5 м), обеспечивающими сохранность и сплошность ковра при надвиге и навалке льдин.

Бортовые струенаправляющие стенки, устраиваемые на входе в ковш, могут выполняться из массивных или свайно-каркасных, обычно сборного типа, обшивных конструкций, которые располагают выше уровней зимней межени.

Входные регуляторы проектируют облегченного типа из сборных конструкций. Достаточно капитальными могут проектироваться только быки и устои. Забральная стенка может быть выполнена из консервированной древесины.

5.48. Расчеты поведения взвешенных наносов в водоприемных ковшах выполняют при определении: а) гидравлической крупности фракции наносов w_г, полностью задерживаемой в ковше; б) мутности,, волы r_т, забираемой из ковша; в) суточного (сезонного или годового) объема отложений наносов в ковше w, г) мощности слоя отложений наносов h _н на входе в ковш.

Для выполнения расчетов поведения взвешенных наносов в ковше необходимо иметь:

совмещенный гидрограф твердого и жидкого стоков за год средней водности;

график мутности воды в реке, выраженной в кг/м³ и измеренной в береговой части русла у места расположения водоприемного ковша;

интегральную кривую гранулометрического состава взвешенных наносов и донных отложений береговой части русла.

5.49. Расчету поведения взвешенных наносов в водоприемном ковше предшествует построение поля скоростей течения в нем.

Достаточно надежное поле скоростей течений можно получить лабораторным путем, если масштаб модели обеспечивает турбулентный режим в транзитной струе ковша.

Поле скоростей течения в ковше при отсутствии данных лабораторных наблюдений может быть приближенно построено по размерам и положению в плане транзитной струи и окружающих ее водоворотов.

Ширину транзитной струи в начальном сечении входа (рис. 97, а, б) определяют по формуле (196).

Рис. 97. Схема расположения транзитной струи в ковшах

низовом (а) и заглубленном в берег (б), а также зависимость Р от w_т/w _m (в)

Ширину транзитной струи в других сечениях определяют по средним скоростям течения, которые находят по формуле

,                                                        (197)

где х - расстояние данного сечения от начального, м; b - угол бокового расширения транзитной струи, принимаемый равным:  - при одностороннем расширении, возникающем в случаях расположения транзитной струи у низового борта и образования одного водоворота в ковше;  - при двухстороннем расширении, возникающем при извилистом очертании транзитной струи и формировании нескольких водоворотов в ковше; 2-3° и более - при искусственном расширении с помощью шпор, бортовых стенок, сквозных конструкций и т. п.

Расположение транзитной струи и водоворотов в пределах акватории ковша следует принимать по аналогии с имеющимися данными лабораторного опыта.

Скоростной режим в первичных и вторичных водоворотах можно приближенно характеризовать наибольшими значениями прямых и обратных скоростей, соответствующих точкам по концам малого диаметра водоворота D _м. В месте контакта водоворота с транзитной струей скорость прямого присоединенного течения может быть принята равной скорости в транзитной струе u_т.

Скорость обратного течения, соответствующая точке на другом конце малого диаметра водоворота, может быть принята равной u_т/2.

Точка нулевой скорости может быть взята на расстоянии D _м/3 от линии контакта водоворота с транзитной струей.

Расход водообмена между ковшом и речным потоком, устанавливающийся при режиме водообмена, зависит от угла отвода j и приближенно определяется по формуле

,                                                                (198)

где Н - глубина воды на входе; u_а - скорость течения в русле реки; В - ширина ковша на входе.

Опытное значение f (j) в зависимости от угла отвода j принимается равным:

j°............................................................................. 45        60         90          135        150

f (j)........................................................................... 6,1       4,9        3,4         2,6         2,6

Гидравлическую крупность w_г фракции взвешенных наносов, полностью задерживаемой в ковше, находят по формуле

,                                             (199)

где L _ф - расчетная длина выпадения фракции w_г.

В обычных условиях эту длину можно принимать равной длине ковша L и только в случаях повышенной гарантии выпадения фракции w_г следует принимать L _ф = L /l,2.

Мутность воды r_в, забираемой из ковша без учета водообмена с водоворотами, определяют по формуле

,                                      (200)

где r_а - мутность воды в реке, кг/м³; m - параметр, характеризующий состав взвешенных наносов речного потока, безразмерный; т = площадь А/площадь Б (см. рис. 94, в); w_г - наименьшая гидравлическая крупность фракции, полностью задерживаемой в ковше, м/с; w_т - гидравлическая крупность фракции, не выпадающей в транзитной струе, м/с; w_т = 0,016 u_{т L} (u_{т L} - скорость в концевом сечении транзитной струи). С помощью кривой состава взвешенных наносов находят

,                                                                         (201)