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)

Типы шлюзов со сберегательными бассейнами





Сберегательные бассейны устраивают в виде открытых водоемов рис. 5.16 или в виде расположенных друг над другом и конструктивно увязанных со стенами камер закрытых бассейнов рис. 5.17

  Рис. 5.16. Конструктивная схема нового шлюза Генрихенбург  
  Рис. 5.17. Поперечный разрез шлюза Андертон

Открытые бассейны могут располагаться с одной или двух сторон камеры шлюза на разной высоте. При двустороннем расположении бассейнов их обычно располагают попарно. Каждый бассейн такого шлюза соединяется водопроводной галереей, оборудованной затворами, непосредственно с камерой или распределительной системой питания шлюза.

Возведение открытых бассейнов требует большой площади, благоприятного рельефа местности и производства большого объема земляных работ.

Открытые сберегательные бассейны первых шлюзов располагались последовательно в виде лестницы, ниспадающей от верхнего бьефа к нижнему. Галереи имели по одному выпуску у верхней и нижней голов или несколько поперечных выпусков, расположенных по длине камеры. Подобная схема расположения бассейнов была применена при строительстве шахтного шлюза Генрихенбург, который в настоящее время не действует. С каждой стороны камеры шлюза располагались по пять сберегательных бассейнов, соединенных с камерой продольной галереей, оборудованной поперечными выпусками. Как у большинства шлюзов ранней постройки, сберегательные бассейны были ограждены подпорными стенками, а дно выполнено из уплотненного слоя глины и защищено каменной мостовой.

Расположение сберегательных бассейнов в виде лестницы от верхнего бьефа к нижнему приводит к неравномерному поступлению воды в камеру по ее длине. Устранение данного недостатка возможно за счет усложнения конструкции системы питания. Это заставило перейти к новой компоновке открытых сберегательных бассейнов, расположив их в виде лестницы, ниспадающей к камере. Такая схема расположения бассейнов оказалась наиболее рациональной и была использована для новых шлюзов.

В настоящее время пропуск судов на гидроузле Генрихенбург осуществляется вертикальным судоподъемником и новым шлюзом с двумя сберегательными бассейнами, стены и дно которых выполнены из монолитного армированного бетона. Конструктивная схема шлюза приведена на рис. 5.16. Данный шлюз позволяет судам преодолевать разность уровней в 13,5 метров при экономии воды 50%. Наполнение камеры начинается из сберегательных бассейнов 7, расположенных на различных отметках, путем поочередного маневрирования затворами 8. По подводящим галереям 5 вода поступает в распределительную галерею 3, оборудованную цилиндрическими выпусками. Выпуски располагаются в средней части галереи 1 в восемьдесят пять рядов, по четыре в каждом ряду.

Донаполнение камеры из верхнего бьефа осуществляется по подводящим галереям 2 и 4 после открытия затворов 9 верхней головы.

Рис. 5.18. Нижняя голова шахтного шлюза Юльцен – I (Uelzen – I) на обводном канале Эльба 1 – глубинные ворота; 2 –плавающая балка; 3- предохранительное устройство с цилиндром – амортизатором, заполненным эластополимером; 4 – пилон; 5 – забральная стенка; 6 – мостовой переезд; 7 – контрфорс; 8 – плавучий рым

Весь процесс наполнения (до выравнивания уровней воды в камере и верхнем бьефе) длится 930 секунд.

Опорожнение камеры шлюза осуществляется за счет перераспределения воды по сберегательным бассейнам и частичного сброса в нижний бьеф при открытии затворов нижней головы.

Кроме рабочих подводящие галереи оборудованы ремонтными и аварийными затворами. Затворы галерей сберегательных бассейнов располагаются в машинных помещениях.

Шахтный шлюз Юльцен-I с размерами камеры 190×12м и напором 23м оборудован тремя сберегательными бассейнами, расположенными в виде ниспадающей в сторону камеры лестницы. Это позволяет экономить 60% объема воды, необходимого для шлюзования. Стены камеры шлюза выполнены в виде тонких стенок с контрфорсами. На рисунке 5.18 представлены разрезы по камере и нижней голове данного шлюза. В качестве рабочих на нижней голове используются плоские подъемные ворота 1, которые совместно с забральной стенкой 4 позволяют поддерживать в камере уровень верхнего бьефа. Для уменьшения подъемного усилия рабочие ворота уравновешены противовесом 6. От навала судов на забральную стенку защищает отбойное устройство 3. Переезд автотранспорта через шлюз осуществляется по мостовому переходу 5. Управление процессом судопропуска осуществляется с пульта управления 3. Шлюз Юльцен-I являет самым тонкостенным судоходным шлюзом, выполненным из железобетона. Толщина стен камеры составляет 0,75 метра. Их жесткость обеспечивается поперечными контрфорсами 7.

Подобная схема расположения бассейнов применена на шлюзе Ерланген на канале Майн – Дунай (рис 5.19, 5.20). Данный шлюз оборудован тремя ярусами сберегательных бассейнов и позволяет преодолевать перепад уровней 18,3м. Бассейн каждого яруса разделен на два с целью сокращения возможных потерь воды на шлюзование при выходе из строя одного из затворов наполнения.

Применение схемы с открытыми сберегательными бассейнами требует предусмотреть дополнительные мероприятия, предотвращающие перелив воды через стенки бассейнов при выходе из строя рабочих затворов 3. С этой целью подводящие галереи бассейнов 1 (при опорожнении камеры эти галереи можно назвать отводящими) оборудуются аварийными затворами. Кроме того, для предотвращения перенаполнения сберегательных бассейнов первого и второго ярусов они снабжены водосбросными галереями 2. Привод рабочих и аварийных затворов размещается в помещениях 8.

Распределительная галерея 5, в которую поступает вода из подводящих галерей бассейнов и бьефа, имеет разветвления с выпусками 14. Система наполнения из сберегательных бассейнов может быть отнесена к эквиинерционным, если не учитывать неравномерность распределения расхода воды, проходящего по разветвлениям.

Подводящие галереи из верхнего бьефа 4 имеют различную длину, что вызывает действие в них различных сил инерции воды и сопротивлений движению, приводя к различным по величине расходам. Для частичного выравнивания расходов воды затворы длинной галереи открываются с большей скоростью чем короткой.

В стенах камеры шлюза расположены водосбросные галереи 7 для регулирования уровня верхнего бьефа. С целью уменьшения воздействия водного потока на суда в нижнем подходном канале, выпускное отверстие водосброса 12 вынесено за направляющие палы 6 (за пределы подходного канала).

Забор воды из верхнего бьефа, включая водосброс, осуществляется через водоприемные отверстия 10. Для плавного сопряжения потока при выходе из бассейна водоприемники 11 выполнены в виде постепенно сужающихся галерей. Кроме того, данная конструкция позволяет гасить энергию потока воды при выходе в бассейн. Сброс воды в нижний бьеф осуществляется через выходные отверстия 9.

 

Рис. 5.19. Поперечный разрез шлюза Ерланген.
Рис. 5.20. План водопроводных устройств и коммуникаций шлюза Ерланген (Erlangen) на канале Майн – Дунай I, II, III – открытые сберегательные бассейны; 1 – водопроводные галереи наполнения (опорожнения) сберегательных бассейнов; 3 – рабочий затвор галереи сберегательного бассейна; 4 – продольные водопроводные галереи донаполнения (доопорожнения) камеры; 5 – система распределительных галерей в днище камеры; 6 – соединительная галерея системы питания шлюза; 7 – подводящий канал насосной станции; 8 – машинный зал; 9 – водовыпускные отверстия системы доопорожнения камеры; 10 – водовыпуски насосной станции; 11 – водозаборные отверстия системы донаполнения камеры; 12 – водовыпускные (впускные) отверстия сберегательных бассейнов; 13 – насосная станция; 14 – водовыпускные (впускные) отверстия камеры шлюза  

 

Сберегательные бассейны шлюзов могут располагаться радиально с двух сторон камеры (рис. 5.21). Данная конструкция позволяет уменьшить количество подводящих галерей из бассейнов, что значительно сокращает затраты на строительство судопропускного сооружения. Вода из бассейнов 1, 2, 3, 4 поступает в вертикальную галерею 5, которая соединена с распределительной галереей. Такая компоновка была применена на парном шлюзе Зюльфельд, расположенном на восточном склоне Средне-Германского канала, с размерами камеры 225×12 м и напором 9м.

 

  Рис. 5.21. Конструктивная схема шлюза с секторными сберегательными бассейнами.

 

При большом требуемом объеме земляных работ, слабых грунтах в основании сооружения и недостатке места для устройства открытых бассейнов последние располагают один над другим, конструктивно увязывая их со стенами камер. Как правило, закрытые сберегательные бассейны размещают с двух сторон камеры во избежание неравномерности распределения нагрузки на грунтовое основание. Характерной особенностью таких шлюзов являлись цилиндрические или поворотные затворы с вертикальной осью вращения, применявшиеся для перекрытия водоприемных отверстий сберегательных бассейнов. В современных шлюзах с этой целью чаще используются плоские и сегментные затворы. Воронки водоприемных сооружений бассейнов имеют большое заглубление для предотвращения вовлечения воздуха потоком вытекающей воды. На случай выхода из строя затвора каждый бассейн оборудуется водосливом, который соединяется водосливной шахтой с нижним бьефом. Это позволяет избежать дополнительных нагрузок на несущие конструкции бассейна, вызванных его переполнением.

Первый шахтный шлюз с закрытыми сберегательными бассейнами, монолитно связанными с стенами камеры был построен в 1915 году в Германии у города Минден. При размерах камеры 85×10м, этот шлюз имеет 16 сберегательных бассейнов, расположенных в 4 яруса по обе стороны от камеры, которые при напоре 14,8 м обеспечивают сбережение 71,4% объема воды, необходимого для шлюзования.

В 1928 году на Средне-Германском канале был построен парный шахтный шлюз Андертон (см. рис. 2.17) с размерами камеры 225×12м и напором 15м по образцу шлюза Минден. Шлюз имеет 100 сберегательных бассейнов, расположенных на 5 ярусах и обеспечивающих экономию воды до 75%. Суммарная площадь всех сберегательных бассейнов каждого яруса составляет около 5900 м2, что в 2,1 раза больше площади зеркала воды в камере. Сообщение камеры шлюза со сберегательными бассейнами прерывается при остаточном напоре 0,15 м. Донаполнение и доопорожнение камеры производится до выравнивания уровня воды в ней, соответственно с верхним и нижним бьефом. Как большинство первых, этот шлюз оборудован цилиндрическими водопроводными галереями.

Одним из современных шлюзов с закрытыми сберегательными бассейнами является шлюз Юльцен-II (рис. 5.22 и 5.23) с напором 23 м. Восемь сберегательных бассейнов расположены с двух сторон камеры попарно и имеют по две соединительные галереи. На рис. 5.22 эти галереи обозначены соответственно 1, 2, 3 и 4. Каждая галерея имеет вертикальный и горизонтальный участки. С целью предотвращения вовлечения в галерею водным потоком воздуха и обеспечения плавного обтекания водой, воронка водоприемника выполнена высотой равной высоте сберегательного бассейна. Над каждой воронкой установлен железобетонный козырек, гасящий энергию потока, выходящего в бассейн, для уменьшения волнения в нем. Распределительная галерея 7 данного шлюза имеет по длине камеры три участка подачи воды. На крайних участках располагаются по 11 рядов, на среднем 62 ряда выпусков. Выпуски 8 выполнены в виде цилиндрических насадок по четыре в каждом ряду. Из верхнего бьефа распределительная галерея питается двумя галереями 13 с водоприемниками 10. Отвод воды в нижний бьеф осуществляется также по двум галереям 14.


 

  Рис. 5.22. Поперечный разрез по камере и сберегательным бассейнам шлюза Юльцен – II (Uelzen– II) на обводном канале Эльба:   СБ – 1, СБ – 2, СБ – 3, СБ - 4 – закрытые сберегательные бассейны; 1, 2, 3, 4 – водопроводные галереи наполнения (опорожнения) сберегательных бассейнов; 5 – рабочий затвор галереи сберегательного бассейна; 6 – паз ремонтного затвора галереи сберегательного бассейна; 7 – продольная распределительная галерея в днище камеры; 8 – водовыпускные (впускные) отверстия камеры шлюза; 9 – галерея аварийного сброса воды из сберегательных бассейнов  

В качестве рабочих затворов в подводящих галереях из бассейнов, верхнего и нижнего бьефов установлены сегментные затворы соответственно 5, 11 и 15. Аварийные и ремонтные заграждения представляют собой плоские затворы 6, 12 и 16.

Под сберегательными бассейнами проходит водосбросная галерея 9, позволяющая регулировать уровень воды в верхнем и нижнем бьефах.

 

Рис. 5.23. План водопроводных устройств шлюза Юльцен – II (Uelzen - II) на обводном канале Эльба   1, 2, 3, 4 – водопроводные галереи наполнения (опорожнения) сберегательных бассейнов; 5 – рабочий затвор галереи сберегательного бассейна; 6 – паз ремонтного затвора галереи сберегательного бассейна; 7 – продольная распределительная галерея в днище камеры; 8 – водовыпускных (впускные) отверстия камеры шлюза; 9 – галерея аварийного сброса воды из сберегательных бассейнов; 10 – водозаборные отверстия системы донаполнения камеры; 11, 12 – соответственно рабочий и ремонтный затворы системы донаполнения камеры; 13 – галерея донаполнения камеры; 14 – галерея доопорожнения камеры; 15, 16 – соответственно рабочий и ремонтный затворы галереи доопорожнения камеры  

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 2300; 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: 0.025 сек.