Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Однокамерные шлюзы с экономией воды на шлюзование

Классификация шлюзов

 

Судоходные шлюзы различают между собой по материалу, напору, числу камер и их расположению в плане, типу систем питания, а также по способу сбережения воды на шлюзование.

В зависимости от материала для изготовления камеры шлюзы бывают деревянными, каменными, из металлического шпунта, бетонными и железобетонными.

В зависимости от напора на камеру судоходные шлюзы условно разделены на три группы [13]:

· низконапорные с расчетным напором меньше 10,0 м;

· средненапорные больше 10,0 и меньше 30,0 м;

· высоконапорные больше 30,0 м.

В зависимости от числа последовательно расположенных камер шлюзы подразделяются на однокамерные и многокамерные (определяющими факторами на выбор типа шлюза являются напор на гидроузел и грузооборот), а по числу параллельно расположенных камер – на однониточные и многониточные. Количество ниток определяется расчетом пропускной способности шлюза.

В однокамерном шлюзе суда преодолевают весь напор на гидроузле в одной камере. С середины 20-го века в составе низко и средненапорных гидроузлов однокамерные шлюзы нашли самое широкое распространение, как в России, так и за рубежом.

В некоторых случаях для уменьшения объема сливной призмы и сокращения времени шлюзования одиночных судов однокамерные шлюзы могут возводиться с промежуточной (средней) головой (рис. 5.3, а).

В составе средне и высоконапорных гидроузлов иногда целесообразно строительство однокамерных шлюзов шахтного типа (рис. 5.3, б). Камера такого шлюза имеет вид шахты, ограниченной со стороны нижнего бьефа забральной стенкой со шлюзными воротами глубинного типа. Отметка низа забральной стенки делается такой, чтобы под стенкой проходили суда.

Если напор разбит на несколько равных частей и суда преодолевают части напора последовательно в нескольких камерах одного шлюза, то такой шлюз называется многокамерным или многоступенчатым (см рис. 5.3, в). В отличие от однокамерного шлюза, многокамерный имеет средние головы, сопрягающие две смежные камеры.

При шлюзовании судов в многокамерных шлюзах объем сливной призмы уменьшается пропорционально числу камер, но увеличивается время шлюзования при двухстороннем движении судов. Для увеличения пропускной способности этих шлюзов применяют серийные шлюзования, заключающиеся в пропуске судов в порядке одностороннего движения сверху вниз, а затем наоборот снизу вверх. Многокамерные шлюзы строят в случаях, когда по водохозяйственным (требуется уменьшить количество воды на шлюзование), геологическим или экономическим условиям целесообразно уменьшить напор на одну камеру.

Для экономии расходуемой при шлюзовании воды и с целью улучшения условий стоянки судов в подходных каналах устраиваются шлюзы со сберегательными бассейнами (см. рис. 5.3, г). Рядом с камерой шлюза (слева или справа) возводят открытые или закрытые бассейны, которые забирают воду из камеры при ее опорожнении и отдают обратно при наполнении. Каждый бассейн соединен с камерой шлюза при помощи водопроводов, снабженных затворами. По высоте бассейны располагаются таким образом, что перетекание воды всегда происходит самотеком.


Рис. 5.3. Схемы шлюзов:

 

а – продольный разрез однокамерного шлюза; б – продольный разрез шахтного шлюза; в – продольный разрез трехкамерного шлюза; г – план шлюза со сберегательными бассейнами; д – план двухниточного шлюза; е – план шлюза с коротким разъездным бьефом

1 верхние ворота; 2 средние ворота; 3 – нижние ворота; 4 забральная стенка; 5 – сберегательные бассейны; 6 затворы; сливная призма

 


До настоящего времени в России шлюзы со сберегательными бассейнами не строили. На внутренних водных путях стран ЕЕС с высокими экологическими требованиями к транспорту и зарегулированными водотоками строительство таких шлюзов носит массовый характер. В частности, на канале Рейн – Майн – Дунай из 16 современных шлюзов 13 построено со сберегательными бассейнами, расположенными рядом со шлюзом в виде лестницы (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Шлюз с открытыми сберегательными бассейнами

 

На водных путях с интенсивным судоходством строят рядом друг с другом несколько шлюзов, которые условно называют многониточными. В Волжско-Камском бассейне в одном створе построено по два шлюза, называемых двухниточными или парными (см. рис. 5.3, д). Парные шлюзы удобны в эксплуатации, позволяют экономить сливную призму (при устройстве системы питания с перепуском воды из одной камеры в другую) и при необходимости периодически осуществлять очистку камер и мелкие ремонтные работы без остановки судопропуска.

На участках рек и каналов с большим падением приходится размещать шлюзы на близких расстояниях. Такие системы шлюзов носят название – шлюзы с короткими разъездными бьефами (см. рис. 5.3, е). Минимально допустимое расстояние между шлюзами, обеспечивающее расхождение встречных судов определяется размерами подходных каналов.

Системы питания судоходных шлюзов подразделяются:

· по способу подачи воды в камеру и выпуска из нее на сосредоточенные, наиболее распространены головные, распределительные и комбинированные;

· по способу забора воды из верхнего бьефа и выпуска ее в нижний - на системы с забором и выпуском воды в подходных каналах шлюза и системы с боковым забором и выпуском воды (вне подходных каналов).

Головные системы питания шлюзов условно разделены на две основные группы: безгалерейные и с короткими обходными галереями. В безгалерейных системах питания наполнение и опорожнение камер шлюзов малого напора может производиться через отверстия в воротах (клинкеты) или через отверстия под воротами. В шлюзах со стенкой падения наполнение камер чаще всего осуществляется из-под ворот различной конструкции. В системах питания с короткими обходными галереями наполнение и опорожнение камер производится по водоводам, располагаемым в головах.

Распределительные системы питания судоходных шлюзов характеризуются тем, что подача воды и выпуск ее из камер производится через большое число отверстий (выпусков) из продольных галерей, расположенных в днище или стенах камеры. По конструктивному признаку распределительные системы питания разделены на простые и сложные. Сложные системы питания, обеспечивающие равномерное распределение поступающего в камеру расхода воды на разных ее участках называют эквиинерционными.

Комбинированное питание камер судоходных шлюзов может быть выполнено на основе использования, как головных, так и распределительных систем питания. Конструктивные решения комбинированных систем питания могут быть самыми разнообразными. Так, в распределительных системах питания при более высоких уровнях воды в камере может быть дополнительно использовано головное питание, позволяющее существенно ускорить процесс шлюзования. Наиболее простой схемой комбинированного головного питания камер малого напора, осуществленной на практике, является система наполнения камер через короткие обходные галереи и через отверстия в воротах (клинкеты).

Общая характеристика судоходных шлюзов России, стран СНГ и Балтии, составленная по типу системы питания, числу камер и напору, приведена в табл. П. 2. Приложения 2.


 

На зарегулированных реках с транспортными гидроузлами и на межбассейновых воднотранспортных соединениях остро стоит вопрос с обеспечением водой судоходства и шлюзования судов. Суточный, месячный и навигационный объемы воды, необходимые для этого процесса, определяются размерами камер и числом шлюзований.

Это особенно ощутимо при работе судопропускных сооружений в регионе с дефицитом собственного стока. На пропуск судов, например, через Вытегорский шлюз (длина 270, ширина 17,8 м; напор 13,10 м) Волго-Балтийского водного пути расходуется за месяц до 28, а за навигацию – до 175 млн м3 воды [14].

Первым мероприятием по уменьшению расхода воды на шлюзование можно считать переход от головной системы питания к распределительной. Известно, что при традиционной головной системе подачи воды в камеру, помимо расчетной (полезной) сливной призмы (необходимой для стоянки расчетного судна), имеется дополнительная сливная призма в пределах камеры гашения и успокоительного участка. При этом расход воды на шлюзование увеличивается на 5–10%.

Для двухниточных (парных) шлюзов с распределительными системами питания экономия расхода воды на шлюзование (до 50 % объема воды полезной сливной призмы) может быть достигнута за счет устройства перепускных водопроводных галерей.

Перепускные водопроводные галереи находятся в верхней голове шлюза (при заборе воды из подходного канала), а системы затворов для перепуска в водозаборе (при заборе воды вне подходного канала). Через перепускную галерею (с затворами), соединяющую камеры, можно направить до половины сливной призмы одной камеры для наполнения другой опорожненной камеры, которая в этом случае выполняет функции сберегательного бассейна.

Такая система была применена в России для некоторых парных крупногабаритных шлюзов Волжско-Камского бассейна [9]. В состав шлюзов Воткинского и Рыбинского гидроузлов с распределительными системами питания разной степени сложности входят перепускные водопроводные галереи или системы затворов для осуществления перепуска (рис. 5.5).


а

б

Рис. 5.5. Конструкции камер крупногабаритных парных шлюзов:

а – Воткинского шлюза с простой распределительной системой питания;

б – Рыбинского шлюза со сложной распределительной системой питания

 

Эффект сбережения имеет место при синхронной работе камер таких шлюзов, когда процесс наполнения одной камеры идет одновременно с опорожнением другой. Однако при такой работе шлюза увеличивается время шлюзования и соответственно уменьшается пропускная способность. Это характерно как для шлюзов с простыми системами питания, так и для шлюзов со сложными распределительными системами питания.

В случае неоднородного судопотока, когда процент максимальных расчетных судов мал по сравнению с процентом более мелких судов основного потока, рационально использовать шлюзы с промежуточными головами. Ускорение судопропуска и сбережение расходуемой на шлюзование воды достигаются за счет использования только части всей сливной призмы воды камеры шлюза, ограниченной с торцов верхней и промежуточной головами. Данная схема может быть применена как для шлюзов с головными системами питания (рис. 5.6), так и для шлюзов с распределением воды по площади камеры (рис. 5.7) при учете этого обстоятельства в конструкции камер.


а

б

Рис. 5.6. Шлюзы с головной системой питания промежуточной головой а – Новый Западный шлюз в Тернезене (Голландия) б – шлюз Канала им Москвы;

1 – аварийный затвор верхней головы; 2 – основные рабочие ворота верхней головы;

3 – шлюзовая камера; 4 – промежуточные ворота; 5 основные рабочие ворота нижней головы; 6 – низовой аварийный затвор

Рис. 5.7. Шлюз Донзер Мондрагон (Франция) с промежуточной головой

 

1 – основные рабочие ворота верхней головы; 2 – промежуточные ворота; 3 – основные рабочие ворота нижней головы; 4 – подающая распределительная галерея

 


 

Сбережение воды возможно при небольшой реконструкции существующих судопропускных сооружений. На больших шлюзах (длиной 290 м) создают дополнительные ворота в середине камеры, и шлюзование мелких и скоростных судов осуществляется в верховой половине камеры, что позволяет сэкономить около 50 % объема воды сливной призмы. Такие ворота есть, например, в составе промежуточных голов шлюзов канала имени Москвы.

Еще одним способом сбережения воды при шлюзовании с ускорением судопропуска является строительство парных судопропускных сооружений, имеющих разные габариты. Рядом с крупным шлюзом (габариты которого соответствуют размерам расчетного судна или состава) строится небольшой шлюз (рис. 5.8) или судоподъемник (рис. 2.11) для пропуска малых и скоростных судов. Оба шлюза могут быть с камерами разной ширины и со смещенными вдоль оси шлюза относительно друг друга их верхними головами (см. рис. 5.8). Уменьшенная ширина ворот (11 м) верхней и нижней голов относительно увеличенной ширины большой камеры (22 м) позволяет снизить материалоемкость шлюза и затраты на ее дорогостоящее механическое оборудование.

 

 

Рис. 5.8. Двухниточный шлюз в Дальни Бержковице (р. Эльба)

 

При пропуске судов в однокамерных шлюзах поочередно в обоих направлениях (при двустороннем шлюзовании) расход воды составляет 50% сливной призмы на шлюзование судов одного направления.


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Основные элементы и принцип работы шлюза | Многокамерные шлюзы
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 3733; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.038 сек.