Гідротехніка // Водоскид, водозливна гребля
Водоскид, водозлив - пристрій в гідротехнічному спорудженні, в якому скидання води здійснюється через отвір з вільною поверхнею потоку.
Скидання води здійснюється у разі переповнення водосховища через паводок, сильних дощів і тд.
Виняток - водозливна гребля. на якій злив води здійснюється постійно.
розрізняються:
водозливи без затвора - пропускна здатність водозливу не регулюється і залежить тільки від рівня води у водосховищі.
водозливи з затвором - пропускна здатність водоскиду регулюється.
Інші часто використовувані назви водоскиду і супутні терміни:
Водоспуск - інша назва.
Водозливна гребля (ВП) - гребля, призначена для пропуску води шляхом переливу через її гребінь.
Водозливна поверхню - поверхню конструкції водозливу, по якій безпосередньо відбувається злив води.
Водозливної носок - виступ в кінці водозливної поверхні, при сходженні з якого струмінь води вільно скидається в нижній б'єф або сполучається з ним за допомогою гідравлічного стрибка.
Грань водозливу - найвища лінія гребеня водозливу.
Гребінь водозливу - верхня частина водозливу.
Пропуск води через водозливні отвори на гребені греблі найчастіше регулюється затворами.
Водозливні отвори можуть бути використані також для пропуску льоду, іноді лісу, а при низькому порозі - наносів і, при відповідних швидкостях течії і габаритах отвори, - судів.
Водозливні отвори обмежені биками і засадами, що направляють потік в отвори і використовуваними одночасно в якості опор для затворів, підйомних механізмів та мостів. До складу водозливної греблі на нескельному підставі входять також понуро, що влаштовується в верхньому б'єфі перед тілом водозливу для подовження шляху фільтраційного потоку під підошвою споруди, а також кріплення нижнього б'єфу - пристрої для гасіння енергії і захисту русла від розмиву.
ВП бувають бетонні, залізобетонні, дерев'яні; проводяться дослідження можливості переливу води через земляні греблі і каменнонабросние греблі.
ВП розраховують на пропуск «розрахункового» максимальної витрати річки при нормальному підпорному рівні (НПУ) верхнього б'єфу (з урахуванням пропускної здатності ін. Споруд гідровузла), потім перевіряється можливість пропуску макс, витрати при надзвичайних умовах експлуатації і визначається форсований підпірних рівень (ФПУ). Макс, витрати річки визначають методами гідрології. Пропускна здатність водозливної греблі розраховується за формулами гідравліки.
Величина напору на гребені водозливу призначається з умов: досягнення можливо великих питомих (на 1 м довжини греблі) витрат води в кінці кріплення русла (на рісберми) в нижньому б'єфі (проте з допустимими щодо захисту споруди від підмиву швидкостями течії води), отримання мінімальної загальної вартості спорудження, прийнятною висоти затворів і недопущення небезпечної вібрації тіла водозливу.
На побудованих ВП величина напору на гребені зазвичай становить від 2 до 8 м, досягаючи в окремих випадках 15-18 м. Питомі витрати приймаються до 50- 60 м3 / сек на 1 м довжини водозливу для ВП на нескельних ґрунтах і до 100-120 м3 / сек - на скельних.
Загальна довжина водозливної фронту розбивається на ряд прольотів, в тч розрахованих на величину ходу судів. ВП мають також глибинні отвори (водоспуски).
Величина кінетичної енергії потоку, що скидається через водозливні греблі (залежить від витрати води і напору), може бути досить значною.
Ця енергія гаситься частково в процесі руйнування дна і берегів нижнього б'єфу, частково витрачається на внутрішнє опору води (вихреобразование, удари струменя і ін).
У міру збільшення розмиву русла його інтенсивність зменшується і з часом розмиви припиняються.
Основні види сполучення потоку, що пройшов через греблю, з нижнім бьефом: донний режим, коли струмінь плавно опускається з греблі та рухається у дна, розтікаючись догори, і вихровий валец затопленого стрибка розташовується зверху; поверхневий режим, коли струмінь сходить з підвищеного уступу або носка греблі і рухається у поверхні нижнього б'єфу, утворюючи поверхневий стрибок і розтікаючись донизу, покриваючи собою вихровий валец у дна; вільно падаюча струмінь, коли струмінь вільно падає з гребеня або носка-трампліну, розмір яких вибирають, виходячи з умов пропуску льоду, лісу, судів, виконання робіт, економічних показників і тд.
Дно нижнього б'єфу (водобій і рісберми) кріпиться на такому протязі від греблі, щоб можливий розмив русла не погрожував її стійкості і міцності. Для здешевлення кріплення прагнуть погасити надлишкову енергію потоку і довести його швидкості до прийнятних величин на найкоротшій відстані від греблі. Це досягається регламентованим маневруванням затворами (рівномірний відкриття їх-за довжиною водозливної греблі) і спорудженням на водобій спец. пристроїв для гасіння енергії потоку.
При сходженні з рісберми швидкості течії доводяться до нерозмиваюча або до майже нерозмиваюча русло.
У ряді випадків для цієї мети рісберми закінчується поглибленням (ковшем), на дно якого відсипається камінь.
Режим сполучення бьефов, тип і розміри кріплення нижнього б'єфу для великих споруд
Фільтрація води з верхнього б'єфу в нижній відбувається під підошвою ВП і в обхід її в грунті берега або примикає земляної греблі. Для боротьби з фільтрацією води в обхід греблі підвалини забезпечують відкрилками і діафрагмами.
Проти фільтраційних деформацій (суффозии, випора) грунту основи під підошвою греблі влаштовується раціональний підземний контур гідроспоруди. До складу останнього при нескельних основах входить підошва понуро, тіла водозливу, водобоя і рісберми, шпунти або зуб, дренажі.
До недавнього часу СП будувалися в основному гравітаційного типу, останнім часом розширюється застосування водозливних арочних і контрфорсних гребель, а також збірних залізобетонних гребель. ВП споруджуються переважно. з бетону та залізобетону і досягають значить, розмірів - до 260 м у висоту і кілька сот метрів в довжину.