Определение основных параметров гидроэнергетического гидроузла и выбор типа компоновки гидроузла. Определение расчетного расхода, напора. Компоновка гидроузла на равнинной реке. 4 страница

Русловая компоновка, применяемая в основном на низконапорных гидроузлах, характерна тем, что бетонные водосбросные сооружения возводятся непосредственно в русле реки в две (реже в три) очереди работ, каждая из которых требует устройства котлованов, ограждаемых отдельными перемычками (рис.4.5).

Рис.4.5. Схема русловой компоновки низконапорного энергетическо-транспортного гидроузла.

1 – водосливная плотина; 2 – здание ГЭС; 3 – судоходный шлюз; 4 – земляная дамба; 5 – перемычки первой очереди; 6 – перемычки второй очереди.

На таких гидроузлах пропуск высоких расчетных половодных или паводочных расходов производится обычно без форсировки или при весьма небольшой форсировке уровня верхнего бьефа против бытового; поэтому и после возведения сооружений свободной должна оставаться большая часть живого сечения ре­ки. Для этого плотины должны иметь низкие пороги, расположенные на отметках, близких к естественному дну реки на перекатах (с учетом их размыва в процессе эксплуатации).

На водозаборных гидроузлах, а также при энергетическом использовании водотока на гидроузлах в основном транспортного назначения наиболее распространенным типом водосбросного сооружения становится плотина так называемого промышленного типа с отдельными пролетами, перекрываемыми затворами. Тип таких затворов (плоских, плоских-сдвоенных, сегментных и т. д.) и ширина перекрываемого ими пролета определяются в этом случае в основном условиями пропуска половодий, паводков и льда. При наличии в составе таких гидроузлов судоходных пролетов, ширина которых по условиям пропуска через них составов судов и плотов достигает 80—110 м, на них применяют иногда и мостовые затворы. Мостовые затворы имеют дополнительные преимущества в тех случаях, когда с гидроузлом совмещаются транспортные переходы через реку.

При данном типе плотины гидроагрегаты размещаются обычно в отдельном здании, входящем в состав напорного фронта гидроузла.

Гидроузлы энергетического и комплексного назначения, возводимые на равнинных реках, обычно выбираются в схемах использования водотока с таким напором, что в верхних бьефах их затапливается пойма, а иногда и надпойменная терраса.

При напорах на эти гидроузлы в 10— 15 м и при значительном превышении поймы над меженными уровнями воды в реке применялись описанные выше русловые компоновки бетонных водопропускных сооружений, возводимых в две очереди. Примером такой компоновки является Нижне-Свирский энергетическо -транспортный гидроузел (рис. 4.6).

Рис.4.6. Схема русловой компоновки Нижнее-Свирского энергетическо-транспортного гидроузла.

1 – водосбросная плотина; 2 – здание ГЭС; 3 – судоходный шлюз; 4 – земляная дамба.

Однако на крупных реках с большими колебаниями уровня воды, русла которых сложены к тому же легко размываемыми грунтами, при русловой компоновке сооружений перемычки получаются очень тяжелыми, а возведение бетонных сооружений в две очереди значительно увеличивает срок строительства. Поэтому русловые компоновки энергетических и комплексных гидроузлов имеют при нескальных грунтах основания ограниченное применение.

Пойменные компоновки бетонных водопропускных сооружений — водосбросной плотины и здания гидроэлектростанции — речных гидроузлов, возводимых на равнинных реках с высокими половодьями, получили (в отличие от русловой) широкое распространение (рис.4.7).

Рис.4.7. Схемы пойменных компоновок энергетическо-транспортных гидроузлов на р.Волге

а) Куйбышевского гидроузла с расположением водосбросной плотины и здания ГЭС на разных берегах реки;

б) Волгоградского гидроузла с однобереговым расположением водосбросной плотины и здания ГЭС.

1- водосливная плотина; 2 – здание ГЭС; 3 – судоходный шлюз; 4 – русловая земляная плотина;
5 – рыбоподъемник.

Особенностью такой компоновки гидроузла является то, что все бетонные водопропускные сооружения возводятся на пойме реки (преимущественно на выпуклом берегу) вне ее основного меженнего русла за общими ограждающими перемычками, а по руслу реки между продольной перемычкой и вторым берегом в течение всего периода строительства сооружений пропускаются расходы реки и суда (рис. 4.5). После готовности этих сооружений и выемки подводящих к ним и отводящих каналов через них пропускаются меженные расходы реки, а русло ее перекрывается втекущую воду. Такая компоновка сооружений, в значительной мере обусловлена широким развитием производства земляных работ способом гидромеханизации, позволяющим быстро и относительно дешево производить выемку каналов на пойме и намыв грунта в русловую земляную плотину.

При компоновке сооружений гидроузла и особенно выборе расположения его наиболее тяжелых бетонных водопропускных сооружений должны учитываться инженерно-геологические характеристики слагающих основания этих сооружений грунтов -литологический состав и однородность, фильтрационные свойства, сдвиговые и деформационные показатели, размываемость, химизм и т. д.

Всегда следует стремиться к тому, чтобы компоновка сооружений гидроузла обеспечивала при наименьших объемах работ и удовлетворительных гидравлических условиях работы сооружений также достаточно благоприятные инженерно-геологические условия их оснований.

Поэтому при технико-экономических расчетах для выбора наилучшего решения, проводимых для вариантов компоновки бетонных водопропускных сооружений на различных грунтах, следует обязательно учитывать влияние геотехнических характеристик грунтов основания и на конструкции сооружений и на длину водосбросного фронта.

Что же касается земляных плотин, то они обычно при любом расположении бетонных сооружений достаточно просто компонуются между ними. Выбор трасс земляных сооружений определяется в большинстве случаев местными топографическими (наиболее повышенными отметками поверхности земли) и геологическими условиями. При этом требуется лишь соблюдать на них минимальный радиус закруглений из условий пропуска через гидроузел железнодорожных путей и автомобильных дорог, а также подвода их к отдельным сооружениям гидроузла (например, судоходным шлюзам, монтажным площадкам ГЭС и т. п.).

В связи с этим очертание напорного фронта гидроузла в плане может быть весьма разнообразным - и близким к прямолинейному, и ломаным (рис. 4.8).

а)

б)

Рис.4.8. Схема планового очертания напорного фронта гидроузлов.

а) криволинейное, Цимлянский гидроузел; б) прямолинейное – Угличский гидроузел.

1 – водосбросная плотина; 2 – здание ГЭС; 3 – судоходные шлюзы; 4 – земляная плотина;
5 – водозаборное сооружение; 6 – аванпорт; 7 – автодорога.

В комплексных средненапорных гидроузлах на равнинных реках со значительными водохранилищами все донные и практически все взвешенные песчаные фракции речных наносов осаждаются в верхнем бьефе гидроузла. Поэтому при наличии в составе таких гидроузлов водозаборных сооружений оросительных систем или промышленного водоснабжения расположение в плане этих сооружений обычно определяется в основном проектными отметками их водоотводящих трактов и рельефом местности по напорному фронту.

В таких условиях забор из верхнего бьефа гидроузла необходимого количества воды часто осуществляется сооружением, расположенным вне напорного фронта гидроузла или на пойменном, малонапорном участке его дамб. Примером последнего является водозабор оросительной системы левобережья Дона на Цимлянском гидроузле (см. рис. 4.8,а). При этом обычно не требуется особых мер для борьбы со льдом, наносами и плавающими предметами и мусором; расположение водозабора определяется в основном топографиче­скими и геологическими условиями поймы, а его влияние на компоновку сооружений гидроузла обычно ограничивается трассой берегового участка земляной плотины или дамбы. Поэтому компоновка таких водозаборных сооружений вместе с отходящими от них водопроводящими трактами, а также их конструкции могут в большинстве случаев выбираться независимо от расположения и конструкций других бетонных сооружений речного гидроузла.

На выбор основной схемы гидроузла и компоновку его сооружений, возводимых на нескальных основаниях, кроме рассмотренных выше факторов, существенно влияют условия производства работ, в том числе главным образом условия:

а) ограждения котлованов и пропуска расходов речных вод и судоходства во время строительства;

б) подхода подъездных путей и размеще­ния подсобно-вспомогательных предприятий на стройплощадке.

Расположение в плотинных гидроузлах всех гидротехнических сооружений по линии напорного фронта делает организацию работ по возведению таких гидроузлов связанной с обязательным пропуском расходов реки в строительный период в обход или через возводимые сооружения. Возведение отдельных сооружений напорного фронта приходится так планировать во времени, чтобы был непрерывно обеспечен пропуск расходов реки, а вследствие этого все построение календарного плана строительства идет в разрезе гидрологических периодов от одного половодья до другого.

При пойменной компоновке бетонных сооружений гидроузла пропуск расходов реки в период строительства производится по естественному руслу, обычно стесненному перемычками, расположенными на пойме. Однако при пойменной компоновке бетонных сооружений для пропуска через них расходов реки при перекрытии русла, а также в дальнейшем в начальный период эксплуатации приходится разрабатывать на пойме в верхнем бьефе подводящий канал к ним, а в нижнем - отводящий канал.

Дата добавления: 2014-12-23