Размещено на http://allbest.ru

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»,

А.П. Гурьев - канд. техн. наук, профессор

К.И. Сим - аспирант

г. Москва, Россия

Перекрытие русла - искусственное преграждение потока в русле реки для направления его через постоянные или временные сооружения либо через другое русло [7] - является важнейшим этапом возведения гидроузла.

Выбор способа перекрытия зависит от множества факторов: режима расходов и уровней воды; ожидаемого перепада - разности уровней верхнего и нижнего бьефов в створе перекрытия реки; геологических условий русла в створе перекрытия (сопротивляемость размыву грунтов русла); материала, из которого предполагается возвести перемычку в створе перекрытия, а также наличия местных материалов, пригодных для этой цели. Еще в начале XIX в. были созданы гидравлические основы возведения водных заграждений наброской камня в текущую воду [1].

Этот метод, развитый и дополненный творческой инициативой гидротехников, получил широкое распространение в нашей стране и за рубежом как основа перекрытия русл десятков рек: Невы, Свири, Туломы, Волги, Сыр-дарьи, Дона, Днепра, Иртыша, Оби, Ангары. Однако наряду с успешным освоением новой техники перекрытия русл многих рек, не всегда уделялось должное внимание вопросам экономичности перекрытия, надлежащему использованию естественных и искусственных материалов, взаимосвязи перекрытия с компоновкой гидроузла в целом и водоотводящей способностью как временных, так и постоянных сооружений гидроузла [6]. Мировая практика выработала определенные методы пропуска строительных расходов.

Метод водоотвода - отвод с помощью канала или туннеля строительных, а затем зачастую и эксплуатационных расходов в обход основного русла реки, перекрываемого целиком и обычно в один прием.

Этот метод позволяет сделать производство работ по бетонным гидротехническим сооружениям (отвечающим береговой или пойменной компоновке) независимым от режима реки и судоходства на ней (в случае, если оно имеется); зачастую это связано с увеличением объема работ, а также с коренным изменением течения реки по сравнению с бытовыми условиями. Заключительным этапом является возведение глухой плотины в русле, перекрываемом заранее выбранным способом.

На первом этапе одновременно с подготовительными работами по перекрытию основного русла, под защитой ограждающей перемычки - 7 возводится водоотводной тракт - туннель или обводной канал - для последующего перенаправления русла водной артерии в искусственное сооружение.

На втором этапе происходит полное преграждение русла реки ограждающей перемычкой - 2, разбирается перемычка 7, и поток начинает проходить через искусственное сооружение. После чего возводится ограждающая перемычка - 6, и возведение гидроузла происходит насухо.

Схема водоотвода приведена см. рис. 1.

Рис. 1. Метод водоотвода: 1 - водоотводной туннель; 2 - преграждающий банкет воды; 3 -русло реки; 4 - левый берег; 5 -правый берег; 6 - перемычка второй очереди; 7 - ограждающая перемычка туннеля

Метод водостеснения с пропуском строительных расходов в пределах основного русла отвечает русловой компоновке основных водопропускных сооружений гидроузла.

Эта компоновка позволяет сократить объемы работ по гидроузлу в целом и уменьшить (в условиях эксплуатации узла) нарушение режима нижнего бьефа в сравнении с бытовым режимом реки. Однако в период производства работ здесь возникают весьма резкие деформации русла [6].

Схема водостеснения приведена см. рис. 2.

Рис. 2. Метод водостеснения: 1 - русло реки; 2, 3 - пионерные дамбы; 4 - перемычки; 5, 6 - правый и левый берег

Первая очередь работ обычно связана с боковым стеснением русла перемычками и пропуском реки через строительный проток. Живое сечение последнего зачастую меньшее живого сечения реки в свободном ее состоянии, при этом должно пропускать паводки, ледоход и обеспечить судоходство.

Во вторую очередь, пользуясь периодом уменьшения расходов в реке, производится дополнительное стеснение протока с помощью дамб с оставлением в них прорана (не перекрытая гидротехническими сооружениями часть речного русла, предназначенная для пропуска воды реки в период строительства гидроузла) для пропуска относительно малых строительных расходов.

Третья очередь производства работа отвечает полному перекрытию русла в проране, которое осуществляется тем или иным методом.

Таким образом, производство работ по возведению сооружений гидроузла в общем случае характеризуется следующими основными стадиями:

· стадией бокового стеснения русла перемычками и пионерными выдвигаемыми дамбами;

· стадией донного заграждения русла, заканчивающейся его полным перекрытием

При этом на некотором этапе работ по перекрытию организовывается водоотвод или перепуск расхода реки по новому строительному водоотводному тракту [6].

Большой опыт строительства гидротехнических сооружений показал, что предварительное перекрытие русел рек (преграждение потока в русле реки для направления его через постоянные или временные сооружения, либо через другое русло) фронтальным, пионерным, смешанным или иным способом, является наиболее сложным и материалоёмким процессом на легкоразмываемых грунтах, требующим детальной проработки на стадии проектирования. гидротехнический русло река перекрытие проран

Это объясняется тем, что во время поперечного стеснения русла, наступает момент, когда скорость течения потока достигает своих критических значений, что неминуемо вызывает размыв и вынос частиц мелкозернистого основания. По мере стеснения русла дамбами, возрастает и скорость, которая перешагивает барьер критической и становится размывающей. Это инициирует процесс, когда проран начинает вклиниваться в основание, размывая его. При этом глубина клина может исчисляться несколькими десятков метров и зависит от мощности залегания легкоразмываемых слоев основания.

Примерами трудоёмкости и материалоёмкости являются уже осуществленные перекрытия протоки Северного Аральского Моря и р. Сырдарьи, Днепродзержинской ГЭС и Пролива Кара-Богаз-Гол, а также Волжской и Горьковской ГЭС.

Потребность в крупном несвязном материале для перекрытия русла весьма существенны. Торцовое перекрытие русла (метод водостеснения) осуществляется за счет движения навстречу друг другу поперечно расположенных к руслу пионерных дамб, состоящих, как правило, из местных материалов, а образовавшийся проран, размеры которого определяются величиной неразмывающей скорости, заполняется несвязным материалом, крупность которого увеличивается к его центру [3]. В отдельных случаях, при соответствующем обосновании, перекрытие осуществляется за счет поперечного к руслу движения пионерной дамбы от одного берега к противоположному.

Недостатком такого метода является необходимость использования для прорана материала с увеличивающейся крупностью вплоть до применения искусственного негабаритного камня на завершающей стадии закрытия прорана, повышенная потребность объема материала, а также интенсивность доставки вследствие выноса его части потоком в нижний бьеф за пределы зоны размещения перемычки.

Выводы

1. Процесс перекрытия происходит в два основных этапа: предварительное стеснение русла и закрытие прорана.

2. Выбор метода перекрытия русел определяется расходами, грунтами и перепадом уровней воды на перемычке.

3. Особенно сложными для перекрытия являются русла рек, сложенных мелкозернистыми грунтами.

4. Для экономичного перекрытия русел рек необходима разработка и внедрение новых способов перекрытия.

Библиографический список

1. Бородин П.В. Совещание по гидромеханизации земляных работ и перекрытию русл рек. Тез. докл. НТО строительной промышленности СССР. - М., 1955.

2. Вархотов Т.Л.; Гришенко Н.С., Березнер А.С.; Осокин П.К. Плотина в проливе Кара-Богаз-Гол. Технорабочий проект. - М.: Союзгипроводхоз, 1979. Кн. II. С. 56-59.

3. Гурьев А.П. Устройство для перекрытия русел рек. - М., 2006.

4. Избаш С.В. Постройка плотин наброской камня в текущую воду. - М.- Л., 1932.

5. Халдре Х.Ю., Избаш С.В. Гидравлика перекрытия русел рек. - М.: Госэнергогиздат 1959.

6. Ясинецкий В.Г., Фенин Н.К. Организация и технология гидромелиоративных работ. - М.: Агропроомиздат, 1986.

Аннотация

Перекрытие русел рек, сложенных разнозернистым материалом. А.П. Гурьев - канд. техн. наук, профессор. К.И. Сим - аспирант. ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства», г. Москва, Россия

Размещено на Allbest.ru