Компоновка судоходного шлюза в гидроузле | Гидротехнические сооружения

Страница 85 из 102

§ 25-3. КОМПОНОВКА СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА В ГИДРОУЗЛЕ
При размещении судоходного шлюза в гидроузле, основным назначением которого является энергетическое использование реки, необходимо располагать шлюз в плане таким образом, чтобы подходы к нему со стороны верхнего и нижнего бьефов были обеспечены при всех возможных колебаниях уровней воды гарантированными глубинами, необходимыми для движения судов.
Выход подходного канала в нижний бьеф реки должен быть отнесен от здания ГЭС и плотины с тем, чтобы скорости вытекающего от этих сооружений потока не создавали поперечных течений, препятствующих входу судов в канал. Входная часть подходного канала в верхнем бьефе должна быть отдалена от плотины настолько, чтобы не могло происходить затягивание судов и плотов к отверстиям плотины. Кроме того, должны быть обеспечены удобные и безопасные условия отстоя составов, ожидающих шлюзования в подходах к шлюзу, при ветре и течении реки. Наибольшие допускаемые для судоходства скорости течения воды в реке у места входа в нижний подводящий канал не должны превышать 2,5 м/сек, а их поперечные составляющие—0,25 м/сек.

Движение составов судов при вводе в камеру и выводе из нее должно происходить строго по прямой. Примерная длина этой прямой, на которой может быть размещен однокамерный шлюз с подходами, равна:¹

¹ Министерство речного флота СССР. Правила технической эксплуатации речного транспорта СССР. Речиздат, 1946.

Места отстоя судов желательно также располагать по той же прямой, поскольку обход встречных составов по кривой перед шлюзом затруднителен для судовождения. Предварительно длина участка отстоя может быть принята равной 1,5 lк; тогда длина прямой, на которой располагается шлюз, будет примерно равна.
В тех случаях, когда судовой ход к месту отстоя приходится располагать по кривой, то наименьший радиус закругления принимают равным 6lс. где lc — длина наибольшего расчетного судна. Во избежание ударов судов о головы шлюзов при вводе их в камеру от широкого сечения подходного канала к относительно узкой ширине камеры устраивают направляющие сооружения, называемые палами (рис. 25—6, а). Для швартовки судов, ожидающих входа в шлюз, со стороны верхнего и нижнего бьефов возводят причальные сооружения на длину не менее длины камеры.
В репном гидроузле судоходный шлюз может быть расположен в реке в случае, когда подпертый бьеф размещается в основном в русле реки и ширина реки достаточна для расположения в пей плотины и ГЭС.
При размещении судоходного шлюза в реке рядом с плотиной для того, чтобы стены шлюза не подвергать давлению воды верхнего бьефа (что позволяет уменьшить их сечение и тем самым удешевить строительство), располагают верхнюю голову (если шлюз многокамерный, то верхнюю голову верхового шлюза) по продолжению линии напорного фронта плотины: камера будет находиться в нижнем бьефе (рис. 25 —8,а). Недостаток этой схемы состоите необходимости устройства длинной высокой подходной дамбы с укрепленным со стороны реки откосом или сквозного пирса для предохранения судов от сноса к водосливной части плотины. Гребень дамбы должен быть выше уровня воды верхнего бьефа и, следовательно, стоимость дамбы будет значительной. Условия железнодорожного или автомобильного перехода через верхнюю голову затруднены, так как для того, чтобы пропустить под мостом шлюзуемые судна при наивысшем уровне водохранилища, надо возвышать устои моста, что требует устройства высоких подходов к мосту и. следовательно, относительно больших капиталовложений. Ограниченность пространства между плотиной и шлюзом не всегда позволяет из-за больших радиусов железнодорожных кривых перейти шлюз мостом по нижнем голове. Если мостовой переход через гидроузел не предусмотрен, то компоновка узла по этой схеме упрощается и удешевляется. Схема расположения нижней головы судоходного шлюза на продолжении продольной оси плотины имеет также свои преимущества и недостатки. Входная часть шлюза отдалена от плотины, а короткая направляющая дамба может обеспечить удовлетворительный подход судов к шлюзу. Мост может быть устроен по нижней голове шлюза (рис. 25—8,б). В этой схеме требуется возведение длинной раздельной дамбы в нижнем бьефе для обеспечения спокойного подхода судов к низовому каналу шлюза. Как было сказано выше, скорости оттекающего от плотины потока в месте подхода судов к каналу но должны быть более бытовых скоростей реки.

Примером компоновки может служить расположение сооружений Волжской ГЭС им. В. И. Лепина. Гидростанция построена у правого берега, а двухниточные шлюзы с промежуточным каналом размещены на левобережной пойме реки.

Рис. 25—8. Схема компоновки судоходного шлюза в реке рядом с плотиной:
а — верхняя полова шлюза расположена на продолжении оси плотины; б — нижняя голова шлюза расположена на продолжении оси плотины.

Рис. 25—9. Схема компоновки судоходного канала на обводном канале:
1 — плотина; 2 — здание ГЭС; 3 — судоходный шлюз; 4 —верхний подходной канал; 5 — нижний подходной канал.
СИ и П Н-И. 1-62 рекомендуют во избежание переформирования русла реки в районе расположения гидроузла размещать судоходные шлюзы на одном с основными сооружениями гидроузла берегу. Шлюзы следует, как правило, располагать в нижнем бьефе узла. Иногда возможно располагать судоходный шлюз в обводном канале, вне русла, что особенно удобно выполнить при расположении плотины на довороте реки (рис. 25—9). Обводной канал со шлюзом, спрямляя петлю, облегчает условия возведения всего гидроузла, позволяя строить шлюз без перемычек.
Выбор компоновки узла во всех случаях надо производить в зависимости от местных условий, организации и способов производства работ и технико-экономических сравнений возможных вариантов размещения сооружений гидроузла.

При проектировании движения судов по оросительным каналам необходимо учитывать, что расположенные на каналах перегораживающие и сопрягающие сооружения препятствуют плаванию судов. Поэтому в случаях, когда перевозка грузов водным транспортом экономически оправдывается, следует предусматривать устройство у сопрягающего сооружения судоходного шлюза. При компоновке шлюза в узле с перегораживающим сооружением в период шлюзования приходится прекращать подачу воды в каналы ниже сооружения, и уровень воды в них естественно понизится. После шлюзования происходит восстановление уровня воды. Такие значительные колебания уровней воды в канале затрудняют эксплуатацию оросительной системы. С целью поддержания необходимых уровней воды во всех расположенных ниже судоходного шлюза каналах лучше размещать судоходным шлюз на обводном канале, протрассированном в обход участка канала, на котором расположено перегораживающее или сопрягающее сооружение.
На рисунке 25—10 показан такой канал, запроектированный в обход перепада. По проекту судоходный канал начинается от магистрального канала на 470 м выше перепада и впадает на 400 м ниже его. Размеры судоходного канала определены из условия прохождения одиночных судов в двух направлениях. Ширина канала по дну 23 м откосы 1 : 2,25. Полная глубина канала в верхнем бьефе 3,20 м, в нижнем 2,92 м.
При большой емкости канала, позволяющей четко регулировать уровни воды в канале, возможно устройство в перегораживающем сооружении судоходного пролета рядом с его отверстием. В одном из узлов Каракумского канала судоходный пролет шириной 12 м перекрывается затвором с горизонтальной осью вращения (конструкции В. Л. Анисимова). Затвор в эксплуатационных условиях лежит на дне судоходной камеры; в аварийных случаях он поднимается и перекрывает судоходный пролет.