Регулювання русла при гребельному водозаборі

Будівництво гребельного водозабірного вузла викликає різкі зміни природного водного і наносного режимів потоку в результаті створення підпору і забору частини витрат в канал без донних наносів. Тому у верхньому і нижньому б'єфах вузла протягом значного часу мають місце особливі руслові процеси, які називаються процесами переформування (рис.17.3).

У верхньому б'єфі (в зоні підпору) починається відкладення наносів і підвищення дна.

Підвищення дна супроводжується рядом небажаних явищ: підняття рівня води в зоні підпору, збільшення дальності розповсюдження кривої підпору, зменшення пропускної спроможності водозливної греблі в зв’язку з її роботою як водозливу з широким порогом тощо.

Рис.17.2. Схема виправлення і підтримки стрижня потоку біля безгребельного водозабору: а – виправлення стрижня потоку зрізкою берега; б – виправлення стрижня потоку півзагатами; в – відновлення стрижня за допомогою струмененапрямної системи; г – закріплення динамічної осі потоку повним регулюванням русла; 1 – зрізка берега; 2 – динамічна вісь потоку; 3 – відкладення наносів; 4 – поверхневі струмини; 5 – донні струмини; 6 – півзагати, що не затоплюються; 7 – півзагати, що затоплюються; 8 – поздовжнє кріплення берега

 

Переформування русла в нижньому б'єфі відбувається за двома, суттєво різними, стадіями. На початку роботи вузла, коли основна маса наносів затримується у верхньому б'єфі, освітлена вода, що скидається, розмиває дно нижнього б'єфа. Внаслідок цього рівні води в нижньому б'єфі падають, напір, в порівнянні з розрахунковим, збільшується, спрягання греблі з відвідним руслом може бути зруйновано і так далі.

Після заповнення верхнього б'єфа наносами починається їх скидання у нижній б'єф в попередній кількості. Внаслідок зменшення транспортуючої спроможності потоку (частина витрати забирається в канал) починається зворотний процес – відкладення наносів у нижньому б'єфі. Підвищення дна викликає підняття рівня води, зменшення діючого напору і, як наслідок, погіршуються умови роботи промивних отворів тощо.

У відповідності з процесами формування русла ставляться задачі його регулювання і виникає необхідність в регулюванні русла у верхньому та нижньому б'єфах гребельного водозабору.

Задача регулювання русла верхнього б'єфа полягає в забезпеченні стійкого підходу річки до водозабірної споруди з гідравлічною структурою потоку, що створює умови для надходження його поверхневих шарів у водозабір, а донних – у водоскидну частину гідровузла (рис. 17.4), крім того регулювання русла верхнього б'єфу повинно забезпечувати його стійкість.

Задача регулювання русла нижнього б'єфа полягає в забезпеченні на початковій стадії експлуатації гідровузла захисту проти сильного розмиву і опускання дна, а на другій стадії переформування русла застосовуються різні способи збільшення транспортуючої спроможності потоку

Рис.17.3. Схема формування русла в зоні гідровузла:

1 – побутове дно річки; 2 – наносні відкладення;3 – рівень води в природному стані; 4,5 – підпірні рівні води до і після замулення; 6 - гребля; 7, 8 – рівні дна і води в кінці періоду розмиву; 9, 10 – рівні дна і води при наступному замуленні

 

Запропоновані наступні рекомендації для регуляційних споруд при гребельному водозаборі (рис.17.4, 17.5):

1) Зарегульоване русло у верхньому і нижньому б'єфах проектується криволінійним за спрягаючими кривими двох радіусів R ₁ = 7 В і R ₂ = 3,5 В – у верхньому б'єфі та R ₃ = 7 В ₁ і R ₄ = 3,5 В ₁ – у нижньому б'єфі, що створює в потоці на підході до вузла поперечну циркуляцію бажаного напрямку і забезпечує транспортування значної кількості донних наносів.

Рис.17.4. Схема регулювання русла річки при односторонньому гребельному водозаборі: 1 – струмененапрямна дамба; 2 – гребля; 3 – водоприймач; 4 – канал

 

2) Ширина зарегульованого русла по узрізу води В визначається за формулою стійкості ширини, виходячи з величини руслоформуючої витрати ймовірністю перевищення 3-10%.

3) Конструктивно регулювальні споруди виконуються у вигляді поздовжніх струмененапрямних дамб з місцевого ґрунту з облицюванням бетонними плитами або камінням.

Рис.17.5. Регулювання русла при двосторонньому гребельному водозаборі: 1 – гребля; 2 – водоприймач; 3 – струмененапрямна дамба; 4 – канал; 5 – промивні галереї; 6 – перегороджуючи дамба; І, ІІ – рукави русла