Подпорные регуляторы предназначаются главным образом для поддержания необходимого уровня с целью обеспечения подачи воды в отводы из магистрали. Например, при пропуске по магистрали (согласно графику водоподачи) небольшого расхода вода пе может поступать самотеком в отводы в достаточном количестве из-за низкого уровня со в магистрали; следовательно, в отводах не будет ни требуемого расхода воды, ни необходимого для самотечного полива уровня ее. В таких случаях применяется устройство подпорных (перегораживающих) регуляторов на магистрали, крупных отводах и па других каналах.
Подпорные регуляторы устраиваются и на осушительных системах. В засушливые периоды под действием подпора и инфильтрации воды повышается влажность почв и урожайность сельскохозяйственных культур.
Рис. 4—8. Каменный подпорный регулятор (вид с нижнего бьефа).
По конструкции подпорные регуляторы в общем аналогичны открытым регуляторам и отличаются от них только своим расположением — поперек, а не с боку канала. Из условий работы подпорных регуляторов вытекают дополнительные требования к их конструкции. Во-первых, это относится к величине допускаемого нерабочего подпора, т. е. того подпора воды, который вызывается регулятором при полном открытии всех пролетов; во-вторых, к бессбойному выпуску воды из-под затвора в продолжение магистрали; в третьих, к удовлетворению требований судоходства (для регуляторов, которые ставятся на оросительном или осушительном канале, используемом как водный путь). Влияние последнего требования на конструкцию регулятора будет рассмотрено ниже.
На каналах с нормальным уклоном дна, т. о. около 0,0003 и более, нерабочий подпор от регулятора выклинивается практически на расстоянии нескольких сотен метров и не вызывает существенного удорожания сети каналов; поэтому здесь применимы открытые регуляторы (рис. 4—8), рассмотренные выше.
В каналах с нулевыми или очень малыми уклонами дна (например, в Чардаринской степи Казахской ССР) нерабочий подбор распространяется от регулятора вдоль всего канала до головного сооружения системы. Хотя по абсолютной величине этот подпор и не велик, но значительная протяженность его связана с большим объемом земляных работ при увеличении высоты дамб каналов; поэтому здесь полезно применять те типы подпорных регуляторов, которые не вызывают совсем или вызывают ничтожный нерабочий подпор.
Но останавливаясь на первом, описанном выше типе регуляторов, рассмотрим второй.
Он может быть представлен двумя конструкциями. Первая из них показана на рисунке 4—9. Идея ее заключается в придании живому сечению отверстий регулятора тех же размеров, что и живому сечению канала (или несколько больших — на величину потерь от сжатия при входе в регулятор). Нерабочий подпор такого регулятора ничтожен. Конструкция его может быть выполнена из камня, бетона, железобетона и дерева. Роспуск канала при подходе к регулятору составляет около 1 : 4 (как на рисунке), при выходе из регулятора — еще более спокойный (на рисунке 1 : 5). Этот тип регуляторов получил наибольшее распространение в осушении: здесь подпорными регуляторами регулируют уровень грунтовых вод, поддерживая па требуемой высоте подпорный уровень воды в канале перед регулятором.
Ряс. 4—9. Подпорный регулятор на осушительном канале: 1 — шпунт; ί — грунтовый зуб.
Рис. 4—10. Подпорный регулятор на оросительном канале.
Рис. 4—11. Стоечный подпорный регулятор (вид с нижнего бьефа).
При сравнительно малых поздневесенних и летних расходах осушительных каналов потери на фильтрацию под регулятором и в обход его могут снизить требуемый подпорный уровень канала, особенно в сухие годы; поэтому с целью уменьшения потерь полезно под регулятором устраивать шпунт, а по бокам регулятора, в створе шпунта,— достаточно длинные водонепроницаемые стенки (грунтовые замки, шпунты).
Рис. 4—12. Поперечные стенки — подпорный регулятор в канале
Метод расчета обтекания таких стенок подобен расчету обтекания плечей земляных плотин, когда аналитически или графически строят сетку движения (как для напорного потока, обтекающего шпунт) и далее переводят ее в сетку гидроизогипс.
Вторая конструкция показана на рисунке 4—10; здесь живому сечению регулятора приданы те же формы и размеры, что и живому сечению канала. Пролет регулятора перекрывается затвором сегментного типа с плоской обшивкой; опоры помещаются на береговых массивах и устраиваются заподлицо с откосами. Служебный мост поддерживается двумя парами свай, подпор от которых ничтожен. Материал сооружения — камень, бетон или железобетон.
Переходным (стоечным) типом подпорных регуляторов является конструкция, показанная на рисунке 4—11.
Рис. 4—13. Подпорный регулятор на Большом Ферганском канале:
1 — спицы; 2 — сегментный затвоp; 3 — дюкер; 4 — отверстие, подпитывающее дюкер на канале.
Регулятор состоит из ряда металлических или железобетонных плавно обтекаемых стоек или деревянных свай с подкосами, затворов (чаще всего шандор), перемещаемых в пазах стоек или свай, мостика, флютбета и облицовки канала. Нерабочий подпор такого регулятора небольшой.
На оросительных каналах подпорные сооружения могут быть устроены в виде поперечных стенок у берегов канала (рис. 4—12).
Высота стенок и просвет между ними рассчитываются на обеспеченный отвод воды из магистрали при кроме того, уровень в канале при Qmin не должен превышать расчетную величину.
Такая конструкция нашла применение в подпорных регуляторах Большого Ферганского канала, приведенных на рисунках 4—13 и 4—14.
Рис. 4—14. Пропуск воды через боковые отверстия подпорного регулятора на Большом Ферганском канале (вид с нижнего бьефа).
Здесь средняя часть регулятора перекрывается сегментным затвором, боковые — спицами. При пропуске наибольшего расхода все пролеты открыты; при пропуске средних и малых расходов регулировку ведут спицами при опущенном сегментном затворе. Интересно отметить примененное здесь совмещение в одном узле нескольких гидротехнических сооружений: перед подпорным сооружением проходит дюкер, включенный в состав понура шлюза в качество его массивного переднего зуба. Дюкер может подпитываться из канала, для чего в облицовке откосов понура устроено отверстие, закрываемое плоским наклонным задвижным затвором.
Второе требование заключается в создании бессбойного течения за регуляторами; оно выполняется устройством водобойного колодца (рис.4—4, в и г) и симметричным выпуском воды в канал, а также установкой донных порогов и направляющих стенок (рис. 4—6) несколько меньших размеров (по Н. А. Вознесенскому), чем в обычных регуляторах, а именно:
(4-2)
где h — глубина в нижнем канале при пропуске через один пролет расхода, равного 0,25 Qmах.
