3-5. ПРОФИЛЬ И ВЫСОТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ДНА ПОДВОДЯЩЕГО РУСЛА ЗДАНИЯ ГЭС
Продольный профиль дна подводящего русла зависит от длины русла, глубины воды в нем, высотного положения порога водоприемника здания ГЭС относительно дна основной части русла и других условий. Так, на некоторых гидроэлектростанциях, например на Камской водосливной ГЭС, дно подводящего русла на всей длине горизонтально. На Киевской ГЭС дно имеет в начале обратный уклон. На ряде ГЭС, в том числе на Волжских, в конце подводящего русла, перед зданием ГЭС, дно понижается откосом значительной крутизны. Имеются подводящие русла с прямым уклоном дна на всей его длине, например, на Кайрак-Кумской ГЭС.
Обратный уклон дна может приниматься для заглубления начального участка крепления русла в целях предохранения его от подмыва. Прямой уклон дна необходим при длинных подводящих руслах. Устройство в конце подводящего русла участка, имеющего значительный прямой уклон, требуется при необходимости расположить порог водоприемника ниже дна основного участка подводящего русла.
При проектировании подводящего русла прежде всего задаются высотным положением дна в створе примыкания его к водоприемнику. Для уменьшения объемов работ по сооружению подводящего русла естественно стремление по возможности повысить отметку дна, что и приводит к устройству перед зданием ГЭС участка с прямым уклоном дна. Если подводящее русло выполняется в виде длинного канала, то потери напора по длине становятся ощутимыми и улавливаются расчетом. В этом случае высотное положение дна отводящего русла может быть установлено соответствующим энергоэкономическим расчетом. Для подводящих русл, находящихся в пределах струенаправляющих стенок (§ 3-3), и даже при более длинных руслах потери напора в русле малы, уловить расчетом с достаточной точностью их не удается, что затрудняет проведение надлежащего энергоэкономического расчета.
Суммарные потери напора в подводящем русле складываются из потерь на вход в пределы русла, на сороудерживающем сооружении (если таковое имеется), на трение по длине, на расширение потока в вертикальной плоскости при понижении дна перед зданием ГЭС. При обычно встречающихся глубинах и длинах подводящего русла ощутимы лишь потери на сороудерживающем сооружении и при понижении дна перед зданием ГЭС. Потери на расширение потока при понижении дна приближенно могут быть определены по формуле
(3-11) где ω1, ω2 — площади живого сечения подводящего русла в створах перед понижением дна и после понижения; ξ — коэффициент полноты удара, равный 0,2—0,5; v1 — средняя скорость в створе перед понижением.
В подводящем русле без сороудерживающего сооружения потери на расширение потока при понижении дна перед зданием ГЭС обычно наиболее существенны, но и они малы. Например, расчет по формуле (3-11) для Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС дает при работе всех турбин потери напора всего 1 см (при отношении площадей сщ/сог около 0,6 и средней скорости щ примерно 1 м/сек).
Незначительная величина потерь напора в русле позволяет идти на большое повышение отметки его дна, если это допустимо при заданных топографических и инженерно-геологических условиях и условиях пропуска строительных расходов. Но при этом следует оценивать потери напора, обусловленные расширением потока при понижении русла перед зданием ГЭС.
Повышение дна подводящего русла утяжеляет условия на его входном участке, так как увеличение скоростей может повести к подмыву защитного покрытия. Требуется устройство соответствующего начального крепления, подобного концевому креплению в нижнем бьефе.
Заложение наклонного участка подводящего русла перед водоприемником следует принимать не менее m=4.
