Водоспуск

Водоспуск

ВОДОСПУСК, специальное устройство в гидротехническом сооружении или отдельное сооружение, служащее: а) для выпуска излишней воды, б) для осушения подпираемого плотиной бьефа, в) для пропусков из водохранилищ воды. Водоспуски устраиваются в плотинах, в каналах, естественных реках и представляют обычно отверстие, закрываемое затворами различных типов. Простейший тип водоспуска для выпуска воды из канала или небольшого водохранилища, ограниченного земляными дамбами, изображен на фиг. 1.

Простейший тип водоспуска для выпуска воды из канала

Он представляет собой деревянную трубу квадратного сечения при длине стороны от 0,2 до 0,5 м, из досок 5—8 см толщины, скрепленную по длине рамами. Конец, обращенный к водохранилищу, скошен под углом в 45° и закрывается деревянной крышкой на петлях. Подобного же рода водоспуски устраивают из каменных плит, чугунных, бетонных и железобетонных труб (фиг. 2).

Водоспуск

При более значительных площадях сечений деревянные водоспуски устраивают из брусьев, иногда с затворами в виде двустворчатых ворот (фиг. 3, размеры в м); и вход и выход из них укрепляют фашинным тюфяком с мостовой по верху.

Водоспуск

Вход, фахбаумный брус и выход имеют снизу шпунтовые ряды. Более солидные типы таких водоспусков показаны на фиг. 4 (размеры в м).

Водоспуск

Здесь для подъема и опускания щита применяется лебедка. Водоспуски в виде водосливного отверстия, закрываемого деревянными скользящими щитами, пригодны для небольших подпоров, так как поднятие и опускание щитов требует больших усилий. Более сложной конструкцией являются сифонные водоспуски (фиг. 5, размеры в м).

Сифонный водоспуск

Такие водоспуски устраивают в том случае, если по условиям грунта в земляной плотине или дамбе устройство донного водоспуска может вредно отозваться на устойчивости плотины; иногда глубокое заложение затрудняет ремонт и осмотр донного водоспуска. Для начала действия водоспуска сифон должен быть заполнен водой, для чего служат или небольшой насос или другие приспособления.

Вытесняемый при наполнении сифона воздух отводится особыми трубками. Описанные водоспуски обычно применяют в мелиоративных устройствах и судоходных каналах. В земляных плотинах большой высоты впуск воды в водоспусках устраивается в особой башне (фиг. 6), находящейся в подпертом бьефе водохранилища.

Водоспуск

Иногда для облегчения маневров затворами водоспусков и для уменьшения скорости воды в трубе водоспуска в башне устраивают затворы на различной высоте; таким образом, напор делится на несколько частей, водохранилище опорожняется отдельными слоями, и при открывании затворов требуется меньшее усилие. В случае если позволяют местные условия, водоспускную трубу устраивают с входом непосредственно из водохранилища, затвор же приводится в действие из башни в теле плотины; но в этом случае, при значительных напорах, скорости в водоспускной трубе настолько велики, что приходится делать внутреннюю облицовку стальными листами или другим материалом большой прочности на истирание. Такие же водоспуски устраивают и в водохранилищах с каменными плотинами. Если сечение тела плотины имеет достаточную ширину по основанию, то водоспускная труба идет непосредственно из водохранилища (фиг. 7, размеры в м), но иногда устраивается и башня.

Водоспуск

Эти башни обязательно устраивают при плотинах сводчатых, имеющих небольшую ширину основания, во избежание ослабления сечения тела плотины. Водоспуски в глухих плотинах на реках устраивают или в виде отверстий в плотине, как это устроено в Ассуанской плотине на р. Ниле, или в виде особых отверстий в плотине по всей ее высоте, закрываемых щитами (Волховская плотина). Эти отверстия служат для пропуска паводков на реках, если нежелательно увеличивать расход через водосливы.

К водоспускам можно отнести также и устройства для подвода воды к силовым установкам ниже плотин. Подводы эти имеют весьма разнообразное устройство. В плотинах водохранилищ, особенно земляных, они устраиваются так же, как и водоспусках, изображенные на фиг. 1—7. Водоспуски для выпуска высоких вод устраиваются в плотинах водохранилищ, в виде отверстий в теле плотины на некоторой высоте (на примере, изображенном на фиг. 8, отверстие находится на 3/4 высоты, размеры в м); отверстия эти закрываются затворами.

Водоспуск

При небольших напорах для закрытия труб употребляется задвижка, приводимая в действие от винта вручную. При положении задвижки на большом расстоянии от подъемного механизма штангу устраивают вращающейся или скользящей по роликам, во избежание заеданий от искривлений (фиг. 9, размеры в мм).

Задвижка водоспуска

Для закрывания отверстий служат скользящие затворы типа, показанного на фиг. 10 (размеры в мм).

Для закрывания отверстий служат скользящие затворы

Эти затворы можно применять лишь при небольших сравнительно напорах (трубы диаметром до 800 мм при напоре до 20 м). При этом после открытия задвижки давление на задвижку от действия текущей воды увеличивается по сравнению с начальным. Потребное для открывания скользящего затвора усилие в кг:

Потребное для открывания скользящего затвора усилие

где f - коэффициент трения, F - площадь задвижки или щита в мм2, h - напор в м, G - вес задвижки или щита со штангой в кг. При малых напорах принимают f = 0,1, но с возрастанием нормального к трущимся поверхностям давления этот коэффициент возрастает, и при больших напорах, до 75 м, нужно считать f = 0,31. Для уменьшения усилия на открывание при больших напорах и значительных площадях щитов применяют щиты на роликах (фиг. 11, размеры в м), причем вместо трения скольжения здесь имеет место трение катания. Усилие для подъема в кг

 Усилие для подъема

где G - вес затвора в кг (б. ч. уравновешиваемый противовесом), F - поверхность щита в мм2, R - радиус роликов в м, r - радиус цапф в м, w - площадь кожаного уплотнения, если оно применено, в мм2; t - плечо трения катания в м (для железа по железу при движении - 0,0005 см); f1 - коэффициент трения в цапфах в воде (в среднем 0,2); f2 - коэффициент трения при скольжении для кожаного уплотнения (около 0,4).

Для уменьшения усилия на открывание при больших напорах и значительных площадях щитов применяют щиты на роликах

Величина f2∙w по незначительности м. б. опущена, так что при наличии противовеса мы имеем дело лишь с трением катания. Если применены шариковые, а не обычные подшипники то f1 ≈ 0,025. Кроме указанных затворов употребляются еще затворы клинкетного типа, сегментные и цилиндрические. Однако следует иметь в виду, что затворы клинкетного типа, обладая большой проницаемостью, не зарекомендовали себя со стороны исправной службы. Последние два типа затворов применялись для плотин и водоспусков сравнительно редко. Водоспуск для пропуска весенних вод и для спуска излишней воды при летних паводках называется вешняком.

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.