Важнейшей особенностью строительства речных гидроузлов является зависимость организации работ от гидрологических условий реки, которые непрерывно изменяются. Для каждого водотока они характеризуются графиком колебания расходов во времени и графиком колебания уровней воды в створе сооружений. Эти колебания расходов и уровней даже в течение одного года, как правило, весьма значительны. Например, уровень р. Волги в створе Чебоксарской ГЭС повышался над отметкой проектного судоходного уровня на высоту до 15 м. Максимальный наблюденный расход воды (фактически наблюдаемый) составил 39900 м/с. Величина максимального расхода превышает величину минимального расхода в 78 раз.
На практике зависимость работ от гидрологических условий реки находит отражение в так называемой схеме пропуска строительных расходов. Такая схема разрабатывается для каждого гидроузла. Разработка такой схемы позволяет исключить случаи непредвиденного затопления котлованов и разрушение перемычек; не допустить нанесения непредвиденного проектом ущерба расположенным выше и ниже гидроузла населенным пунктам, промышленным предприятиям, путям сообщения и сельхозугодиям, обеспечить непрерывность судоходства по реке, свести к минимуму влияние ледоходов и паводков на ход строительства.
Расчетный строительный расход и принципы его определения
На зарегулированных реках удовлетворение перечисленных требований достигается ограничением подъема уровней воды в реке, недопущением внезапных попусков больше бытового максимума, обеспечением постоянного притока воды в нижний бьеф (не менее санитарного минимума), всесторонним учетом ледового режима и условий прохождения паводков.
Выбор схемы пропуска расходов реки определяется компоновкой и характером сооружений, геологией и топографией створа, гидрологическими характеристиками водотока. В зависимости от этих факторов применяют три способа пропуска строительных расходов:
— по бытовому руслу реки без отвода ее в сторону;
— с отводом реки в обход строящихся сооружений по каналам , лоткам, трубам, тоннелям;
— комбинированным способом – в межень с отводом реки в обход строящихся сооружений, в паводок по бытовому руслу реки.
Выбор схемы пропуска расходов обязательно сопровождается гидравлическими расчетами.
За расчетный строительный расход принимается один из достаточно высоких паводковых расходов реки. Величина расчетного расхода назначается в зависимости от ежегодной вероятности превышения (обеспеченности), устанавливаемой в зависимости от класса и срока эксплуатации сооружений для основного расчетного случая.
При проектировании временных гидротехнических сооружений расчетные максимальные расходы воды следует принимать исходя из ежегодной вероятности превышения (обеспеченности), устанавливаемой в зависимости от класса и срока эксплуатации сооружений для основного расчетного случая [1].
При этом для временных гидротехнических сооружений IV класса ежегодную расчетную вероятность превышения расчетных максимальных расходов воды следует принимать равной:
при сроке эксплуатации до 10 лет — 10%;
» » » более 10 лет — 5 %;
для временных гидротехнических сооружений III класса:
при сроке эксплуатации до 2 лет — 10 %;
» » » более 2 лет — 5 %.
Целый ряд операций при строительстве гидроузла, в частности перекрытие русла, выполняются не в половодье (паводок), а в маловодное время года. Для выполнения таких операций целесообразно устанавливать соответствующие выбранному времени расчетные расходы с сохранением принятого процента обеспеченности. Для того строят график «месячных расчетных строительных расходов» (Рис. 4), по которому и назначают величины расчетных строительных расходов.
Для проведения гидравлических расчетов по пропуску строительных расходов обычно необходимо знать три различных расчетных строительных расхода:
— максимальный годовой паводковый расход для определения стеснения русла, высоты перемычек сечения тоннелей и т.д.;
— максимальный расход межени – для расчета длины водосливного фронта «гребенки» и пропуска судов;
— расчетный расход периода перекрытия русла – для назначения порогов временных водосливов и величины максимального перепада при перекрытии русла.
Данный материал является частью учебного курса лекций, разработанных в
«Волжской Государственной Академии Водного Транспорта».