Многокамерные шлюзы

В настоящее время на постсоветском пространстве успешно работают однокамерные шлюзы при напоре до 23 м на нескальных грунтах. В Казахстане эксплуатируется однокамерный шлюз напором 42 м на скальных грунтах (Усть-Каменогорский шлюз на р. Иртыш).

Опыт проектирования и научных исследований показывает, что при больших напорах на однокамерный шлюз существенно увеличиваются скорость течения воды в галереях и вакуум за затворами, возникают кавитационные явления. Это ведет к необходимости усложнения системы питания и соответственно к удорожанию шлюза.

Материалоемкость шлюза возрастает в квадратичной зависимости с увеличением напора на шлюз. Появляются существенные трудности при создании и эксплуатации механического оборудования, испытывающего значительные нагрузки.

На судоходных соединительных каналах и на ВВП на маловодных реках возникают затруднения, обусловленные либо дефицитом воды при возрастающем объеме сливной призмы, либо сбросом большого количества воды в нижний бьеф при опорожнении камеры.

Применение многокамерных (многоступенчатых) шлюзов позволяет уменьшить или исключить большую часть отмеченных выше недостатков.

В многокамерном шлюзе преодолеваемый перепад уровней разбивается на п частей (см. рис. 5.3, в). При этом на шлюзование расчетного судна или состава расходуется меньшее количество воды сливной призмы по сравнению с их шлюзованием в однокамерном шлюзе.

Строительные конструкции камер многокамерных шлюзов просты, а их механическое оборудование испытывает более низкие нагрузки по сравнению с оборудованием однокамерных шлюзов, возведенных в одном и том же створе. Как правило, многокамерные шлюзы обладают меньшей материалоемкостью, например Пермский шлюз на р. Каме (рис. 5.9, 5.10).

Во многих случаях деление общего напора на части в многокамерном шлюзе позволяет наиболее рационально вписывать шлюз в существующий рельеф местности, обеспечивая минимальные объемы основных видов работ.

Пропускная способность многокамерных шлюзов теоретически ниже, чем однокамерных, так как растет число операций при шлюзовании.

а

б

Рис. 5.9. Схема Пермского гидроузла:

а – схематический план гидротехнических сооружений; б – продольный разрез по шлюзу;

1 – гидроэлектростанция; 2 – земляная плотина; 3 – парный шестикамерный шлюз, совмещенный с водосливом

Рис. 5.10. Поперечный разрез парного шестикамерного Пермского шлюза

Это связано с переходом судов из камеры в камеру. Особенно увеличивается время шлюзования при двустороннем движении судов через шлюз.

Однониточные многокамерные шлюзы рекомендуется возводить на водных путях с небольшим судооборотом.

Для обеспечения большей пропускной способности, превышающей показатели однокамерного шлюза, строятся парные многокамерные шлюзы. При этом планируется, что каждая нитка шлюза будет работать в режиме одностороннего судопропуска.

Например, для строящегося в КНР высоконапорного гидроузла «Три Ущелья» (Three Gorges) (рис. 5.11) использована именно такая схема для пропуска большого грузопотока.

а

б

Рис 5.11. Схема гидроузла «Три ущелья» (КНР): а – схематический план гидротехнических сооружений; б – продольный разрез по шлюзу

1 – здание гидроэлектростанции; 2 – водосливная плотина; 3 – парный пятикамерный шлюз; 4 - вертикальный судоподъемник для скоростных судов

Однако создание второй нитки требует увеличения вдвое капитальных затрат на строительство по сравнению с однониточным шлюзом.

При осуществлении двустороннего шлюзования по одной нитке или даже при одностороннем шлюзовании по обеим ниткам парного многокамерного шлюза время пропуска судов становится столь велико, что это лимитирует использование скоростного пассажирского флота. На гидроузле «Три Ущелья» (см. рис. 5.11) пассажирские суда поднимают с помощью малогабаритного вертикального судоподъемника.

В зависимости от приходящегося на отдельную камеру напора многоступенчатые шлюзы могут иметь различные системы питания. Например, шестикамерный Пермский шлюз (год постройки – 1954, с расчетным напором на весь шлюз =19,5 м) имеет головную систему питания с клинкетами в воротах, четырехкамерный Бухтарминский шлюз (1967 г., =67,5 м) – простую распределительную, стоящийся пятикамерный шлюз гидроузла «Три Ущелья» (2010 г., =110 м) – эквиинерционную (рис. 5.12).

План верхней камеры

Разрез по водоподающей галерее

Рис 5.12. Эквиинерционная система питания пятикамерного

(на примере верхней камеры) шлюза гидроузла «Три Ущелья» (КНР):

1 – водозаборные галереи; 2 – ворота верхней головы; 3 – водоподающая распределитель- ная галерея; 4 – рабочий затвор галереи наполнения камеры; 5 – распределительная галерея; 6 – водовыпуски; 7 – соединительная галерея; 8 – рабочий затвор галереи опорожнения камеры; 9 – ворота средней головы

Дата добавления: 2014-01-06