Эксплуатационный водосброс плотины (варианты)

Конструкция относится к гидротехнике, а именно к водосбросам и может быть использовано для регулирования уровня воды в водоемах, грозящих наводнением, например на реках Зея, Амур и других подобных водоемах. Также для переброски паводковых вод из Зейского водохранилища в нижний бьеф для достижения 310 метров Н.У.М. к 1 августа, чтобы водосбросы не причиняли вреда основанию Зейской плотины. Цель полезной модели - рациональное распределение водных ресурсов, предотвращение наводнений и получение электроэнергии от холостых водосбросов. Эксплуатационный водосброс плотины дополнен классическим акведуком, который является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса. Сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса. Акведук, от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения, имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, который выполнен на значительном расстоянии от основания плотины. Акведук на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам и выполнен из нержавеющего металла, например стали, или металла с антикоррозийным покрытием, или бетона, или железобетона и является монолитным, или сборным, или сборно-монолитным. Эксплуатационный водосброс плотины по второму варианту содержит трубопровод-сифон, переброшенный через гребень плотины. Водозабор находится в водохранилище, то есть верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема. Водовыпуск находится в русле реки, то есть в нижнем бъефе, на расстоянии, при котором водосброс является безопасным для основания плотины. Трубопровод на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам. Трубопровод делится на несколько водозаборных и/или водовыпускных рукавов, общая площадь сечения которых превышает площадь сечения основной трубы. На водовыпуске установлен машинный зал с энергоблоком или энергоблоками, вырабатывающими электроэнергию от кинетической энергии воды данного водосброса. Технической задачей является: снижение уровня водохранилищ, зашита основания плотины от разрушения и производство электроэнергии от холостых водосбросов. 12 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Конструкция относится к гидротехнике, а именно к водосбросам и может быть использовано для регулирования уровня воды в водоемах грозящих наводнением, например на реках Зея, Амур и других подобных водоемах. Также для переброски паводковых вод реки Зея из Верхнего бъефа, то есть из Зейского водохранилища, в нижний бьеф, чтобы водосбросы не причиняли вреда основанию Зейской плотины.

Известно - на многих ГЭС Водосброс (1*) Пояснения терминов в конце описания) построен по традиционной для отечественной энергетике схеме с отбросом струи с трамплина и гашением ее энергии в яме размыва. Пример Зейская ГЭС (7*). Зейское водохранилище построено таким образом, что открывать затворы при уровне воды ниже отметки 317,5 метра запрещено. Вода по водосбросу должна падать от плотины только в определенном месте - в зоне воронки размыва. Это место укреплено, защищено и забетонировано. Если уровень воды в водохранилище меньше, то струя воды не долетает до воронки и создается дополнительная нагрузка на основание самой плотины - ее попросту размывает.

Найдено в Интернет URL: http://old.amur.info/news/2013/08/13/16.html Недостатками данного водосброса являются: (в качестве примера плотина Зейской ГЭС) невозможность снижения уровня Зейского водохранилища до 310 м Н.У.М. (РусГидро) Макаров. Когда мы пытались открывать затворы на отметке 313, это в 2010 году было, мы получили неприятности с нижним бьефом, разрушением водобойного колодца. И проводили мы работы в течение 2 лет, которые велись на Зейской ГЭС. Это вот из-за того, что для этого водохранилища сбросы при низких уровнях нежелательны. Найдено в Интернет URL: http://portamur.ru/blogs/radman/chto-budet-kogda-voda-uydet.html При этом «РусГидро» собирается пересмотреть режим работы ГЭС во время наводнений, для того чтобы сделать сброс воды более плавным. «Зейская ГЭС была построена в 70-е годы, но с тех пор произошло изменение климата, так что теперь мы имеем три аномальных паводка за десять лет, хотя они должны были произойти за 100 лет. Сейчас по техническим причинам и согласно правилам эксплуатации гидроэлектростанция может сбрасывать 3600 куб. м/с, когда вода в водохранилище достигнет отметки 317,5 м, а затем - 7500 куб. м/с, когда вода поднимется до 319,3 м. Ограничения из-за нанесения вреда основанию плотины. Плотинам ГЭС в т.ч. Зейской, вредны вибрации создаваемые трамплинным водосбросом и всевозможные подводные течения вымывающие грунт из под основания плотины.

Известна система Водосброс высокой бетонной арочной плотины, содержащий расположенный в теле указанной плотины водослив с водобойным колодцем, отличающийся тем, что он снабжен береговым водосбросом (2*), выполненным в виде, по меньшей мере, двух параллельных безнапорных туннелей с входными и выходными порталами, открытых лотков по количеству безнапорных туннелей, и ямы гашения, при этом каждый из открытых лотков выполнен с уклоном быстротока, расширяющимся в плане и с носком-трамплином на конце, входные порталы безнапорных туннелей расположены между уровнем мертвого объема и нормальным подпорным уровнем водохранилища, каждый из выходных порталов безнапорных туннелей сопряжен с соответствующим открытым лотком, а яма гашения расположена за открытыми лотками и связана с отводящим каналом. Патент RU 33588, аналог выполнен на Зейской ГЭС.

Также известен «Береговой Водосброс» построенный Саяно-Шушенской ГЭС. Строительство дополнительного берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС, начавшееся в 2005 году, было продиктовано необходимостью повышения надежности и безопасности гидротехнических сооружений станции после аварии 2009 года. В первую очередь береговой водосброс, который позволит осуществлять дополнительный пропуск расходов воды до 4000 кубометров в секунду (для сравнения - объем падающей воды на Ниагарском водопаде достигает 5700 и более кубометров в секунду), предназначен для пропуска экстремальных паводков и паводков редкой повторяемости, но его предполагается использовать и для пропуска рядовых паводков. Приемке в эксплуатацию берегового водосброса предшествовали предпусковые испытания сооружения, которые прошли с 28 сентября по 1 октября. Они показали, что гидротехнические сооружения находятся в удовлетворительном состоянии и береговой водосброс готов к приемке в постоянную эксплуатацию. С 2005 года в стройку было вложено свыше 13 млрд рублей, трудоемкость строительства - тоннель в скальных породах и длительность строительства 2005 г. - 2010 г. Найдено в Интернет URL: http://newslab.ru/news/409858

Недостатками берегового водосброса являются большие финансовые затраты (13 млрд. рублей), длительность строительства (5 лет) и трудоемкость процесса. Технической задачей является:

1. Снижение уровня водохранилища посредством модернизированных водосбросов, не создавая дополнительной нагрузки на основание плотины (4*), во избежание ее разрушения, при одновременном обеспечении эффективного водосброса в условиях, не позволяющих достигать необходимого результата другими известными способами и устройствами. На примере Зейской ГЭС, до уровня 310 м Н.У.М.

2. Удешевление стоимости модернизированных водосбросов, по сравнению с береговыми водосбросами и сокращение времени на его строительство.

Поставленная задача обеспечивается тем, что на предлагаемом водосбросе будет изменена траектория движения воды. Трамплин Зейской ГЭС (7*) исключается из конструкции водосброса. К лотку водосброса плотно примыкает новый дополнительный желоб по которому вода меняет угол своего хода на плавный (в отличие от трамплина), и по новому желобу вода идет на значительное расстояние от основания плотины. Водоспуск производится на расстоянии 300-500 и более метров от основания плотины. Вариант - 1. Дополнительный Желоб является классическим Акведуком (5*).

В сопряжении акведука с каналом возводятся подпорные стенки, которые служат одновременно и направляющими водный поток. Акведук имеет прочное водонепроницаемое и плавное сопряжение с лотком водосбросного пролета. Зейская ГЭС (7*) Основные показатели и характеристики водосброса Зейского гидроузла: Отметка порога эксплуатационного поверхностного водосброса 309 м;

Количество секций эксплуатационного водосброса - 8 секций с водосливными пролетами шириной по 12 м. Максимальная пропускная способность для водосброса в проектных условиях составляет 9500 кубометров в секунду. По одному пролету водосброс составляет около 1200 кубометров в секунду.

Найдено в Интернет URL:http://www.zges.rushydro.ru/press/news-materials/FA555A2/FA555B4 Эксплуатационный поверхностный водосброс бетонной плотины, дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса и сбрасывает воду далеко от основания плотины, тем самым предотвращая разрушение основания плотины.

На рис.1 и рис.2 показана новая конструкция Эксплуатационного поверхностного водосброса высокой бетонной плотины, в данном случае на плотине Зейской ГЭС (7*). Высокая плотина 1, гребень плотины 2, водосбросные пролеты 3, трамплин отбрасывающий воду 4, сопряжение пролетов с акведуком 5, часть акведука имеющего плавную кривизну 6, (между лотком водосброса и горизонтальной частью акведука), Акведук 7 расположен параллельно течению реки, борта акведука 8, водовыпуск 9, железобетонные или металлические опоры акведука 10, Водохранилище (верхний бъеф) 11 и река (нижний бъеф) 12.

Работа модернизированного водосброса осуществляется следующим образом:

Водосброс на Зейской ГЭС построен по традиционной для отечественной энергетики схеме с отбросом струи с трамплина и гашением ее энергии в яме размыва. Здесь вода под напором вылетает на лотки и устремляется вниз. Предлагаемый Эксплуатационный водосброс плотины, в котором вода из водохранилища через створки плотины поступает в лотки расположенные на теле плотины и устремляется вниз, отличается тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук, от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения акведука, имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, выполненного на значительном расстоянии от основания плотины, при этом акведук жестко на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам, при этом акведуки выполнены из нержавеющего металла, например стали, или любого известного нержавеющего металла, или металла с антикоррозийным покрытием и/или бетона и/или железобетона и являются монолитными или сборными или сборно-монолитными.

Один водосливной пролет сопряжен с одним акведуком или несколько водосливных пролетов сопряжены с одним акведуком, соразмерным транспортируемому потоку воды. Вода идет по пролету 3 ровным потоком. От сопряжения 5 с лотком 3 эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения акведука 7, имеет плавную кривизну 6, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком. По акведуку 7 вода идет ровным потоком до водовыпуска 9. Вода падает в реку 12 на значительном расстоянии от основания плотины, не создавая дополнительной нагрузки на основание самой плотины, во избежание ее разрушения. Сопряжение лотка 3 с частью акведука имеющего плавную кривизну 5 выполнено выше трамплина 4 эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом эксплуатационный поверхностный водосброс имеет прочное и водонепроницаемое сопряжение 5 с акведуком 7. Опоры акведука 10 имеют жесткое крепление с акведуком 7, благодаря чему не допускаются вибрации. Акведуки выполнены из нержавеющего металла, например стали, или металла с антикоррозийным покрытием или железобетона и являются монолитными или сборно-монолитными. Водосбросы выполнены в различных вариантах. Рис.1 Несколько водосливных пролетов сопряжены с одним акведуком, соразмерным транспортируемому потоку воды, или один водосливной пролет может быть сопряжен с одним акведуком Рис.2.

Например: Для пропуска паводков на Зейской ГЭС предусмотрено 8 поверхностных водосбросных пролетов. Максимальная пропускная способность для водосброса в проектных условиях составляет 9500 кубометров в секунду, то есть через один пролет проходит около 1200 куб.м/сек. Чтобы снизить уровень Зейского водохранилища с 317 метров Н.У.М. (над уровнем моря) до 310 м Н.У.М. к 1 августа, надо сбросить 15 куб/км воды за 60 дней. Новая конструкция позволяет сбрасывать воду без вреда для основания плотины. По одному водосбросному пролету проходит около 1200 кубометров в секунду. По трем водосбросным пролетам проходит 3500 куб.м/сек. В сутки будет сброшено 3500 куб.м/сек×86400 сек=302400000 куб. метров воды. За (июнь-июль) 60 дней будет сброшено 18144000000 кубических метров воды (18 миллиардов 144 миллиона кубических метров воды). То есть более 18 кубических километров воды. При гипотетическом применении этой системы в Амурском регионе в 2013 году, уровень наводнения был бы не 9 метров, а 6,5 метров, что является значительным снижением.

У Зейского водохранилища появляется возможность аккумулировать паводковых вод на 15 куб/км больше. В настоящее время у Зейского водохранилища есть возможность аккумулировать паводковых вод с 1-го августа только 5 куб/км. То есть противопаводковые возможности Зейского водохранилища возрастут в 4 раза.

На рис.3 показано «Практическое использование акведука в Германии». За рубежом такой способ переброса воды (акведук) является обыденным и хорошо изученным. Второй вариант: На некоторых ГЭС, где глубина водоема нижнего бьефа большая и установка железобетонных или металлических опор для акведука является сложным, или нет времени для установки капитальных свай, предлагается установка акведука на понтоны или понтонный мост. В этом случае Эксплуатационный водосброс плотины, в котором вода из водохранилища через створки плотины поступает в лотки, расположенные на теле плотины и устремляется вниз, отличающийся тем, что эксплуатационный поверхностный водосброс дополнен акведуком и функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса, имеет водовыпуск на значительном расстоянии от основания плотины, при этом акведук, от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения акведука, имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, при этом акведук жестко закреплен к основанию лотка поверхностного водосброса, а далее на всем протяжении жестко закреплен к удерживающим акведук на плаву понтонам или понтонному мосту (8*), при этом понтоны на всем протяжении закреплены к береговой части, переходная часть акведука выполненная с плавной кривизной при выходе на горизонтальную линию выполнена из секций имеющих шарнирное соединение, при этом угол раскрываемости секций не менее 180°. Секции выполнены из нержавеющего металла, например стали или металла с антикоррозийным покрытием или бетона или железобетона и являются монолитными и/или сборными.

Акведук жестко закреплен к основанию лотка поверхностного водосброса, а далее на всем протяжении жестко закреплен к удерживающим акведук на плаву понтонам или понтонному мосту, а понтоны держащие на плаву акведук, на всем протяжении закреплены сбоку к берегу реки, например металлическими штангами. Количество и размер секций позволяет водосбросу работать при изменении уровня воды в нижнем бьефе, при этом секции которые при высокой воде в нижнем бьефе ложатся в плоскость акведука имеют роликовое скольжение, при чем ролики расположены на днище данных секций или на лотке самого акведука в той его части, где предполагается перемещение секций трансформерной части акведука в связи подъемом или снижением воды в нижнем бьефе. Часть акведука является трансформером, каждая вышенаходящаяся секция выполнена с возможностью входа в ниженаходящуюся секцию, то есть размер верхней секции по бортам меньше чем нижней секции, при этом борта секций выполнены с таким запасом, что при любом изменении уровня воды и значит углов между секциями, между бортами нет боковых зазоров, позволяющих водотоку проходить между бортами секций. Переходная часть акведука является трансформером и выполнена с плавной кривизной при выходе на горизонтальную линию акведука, состоит из секций имеющих шарнирное соединение и угол раскрываемости секций не менее 180°, в поперечном измерении секции выполнены по размеру и профилю акведука, а в продольном измерении, общая длина секций позволяет производить водосброс при достижении как самого низкого так и самого высокого уровня реки, исходя из амплитуды сезонных перепадов уровня воды.

Третий вариант Эксплуатационного водосброса плотины:

«Эксплуатационный трубчатый водосброс сифонного типа высокой бетонной плотины»

Близкими по технической сущности к заявляемой Полезной модели является Водоспуск-сифон А.Э. Маттисен. (Гидротехника и мелиорация в рыбоводстве. Высшая школа 1965, стр.95, 97, 98, рис 346), а также усовершенствованная конструкция «Трубчатый Водосброс» Патент 95339 (закрытый водосброс (3*), состоящий из трубопровода, по которому вода сифонным методом идет через плотину самотеком при скорости тем большей, чем больше разница между высотой верхнего и нижнего бьефа.

Недостатком данной системы являются: При попытке применения устройства А.Э. Маттисена например на Зейской ГЭС, устройство не сможет выполнять техническую задачу, а именно переброс больших объемов воды со скоростью водотока 50 метров в секунду. «Трубчатый Водосброс» Патент 95339 не может применяться без технической модернизации и нуждается в адаптации к применению на высоких плотинах, в частности на плотине Зейской ГЭС (7*).

Также близкими по технической сущности к заявляемому устройству является гидроэлектростанция Патент 122127 содержащая водоем, плотину, сифонный водовод, гидроагрегат, отличающаяся тем, что Эксплуатационный водосброс плотины, содержащий основную трубу с входным и выходным оголовками, при этом входной и выходной оголовки снабжены запорной арматурой, основная труба снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона и внешних нагрузок, трубопровод выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов, при этом водозабор находится в водохранилище, то есть верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема, а водовыпуск находится в русле реки. Недостатком данной системы являются невозможность применения системы без изменений в конструкции. При попытке применения устройства гидроэлектростанция Патент 122127 например на Зейской ГЭС (7*), устройство не сможет выполнять техническую задачу, а именно переброс больших объемов вода со скоростью водотока 50 метров в секунду. Будет значительная вибрация, и данная конструкция быстро разрушится. Есть более ранний приоритет устройства для производства электроэнергии от сифонного водосброса, это «Трубчатый Водосброс» Патент 95339, Заявка PCT/RU 2007/000594, Публикация WO/2008/063097 29.05.2008.

Найдено в Интернет URL: http://www.freepatentsonline.com/W02008063097.pdf

Технической задачей предлагаемого устройства является:

1. Снижение уровня водохранилища (на примере Зейского водохранилища до уровня 310 м. Н.У.М. к началу наводнения) посредством дополнительных трубчатых - сифонных водосбросов, не создавая дополнительной нагрузки на основание самой плотины, во избежание ее разрушения, в данном случае на Зейской ГЭС или на аналогичных ГЭС.

2. Использование потока сифонного водосброса для получения электроэнергии.

Поставленная задача обеспечивается тем, что водосброс содержит основную трубу (или несколько линий трубопроводов) с входным и выходным оголовками, которые снабжены запорной арматурой, а в самой верхней части трубы установлен люк-водоприемник для наполнения трубопровода водой перед запуском водосброса в работу. После наполнения трубопровода водой люк герметично закрывается. Запорная арматура служит для возможности заполнения всего трубопровода водой, что является главным условием запуска водосброса в работу. Верхний бьеф расположен выше нижнего бьефа относительно уровня моря на высоту, достаточную для того, что бы всю работу по перебросу воды в предлагаемой системе водосброса через естественные преграды, в данном случае через гребень плотины или через берег в обход плотины. При разнице высоты между верхним и нижним бьефом в 100 метров земная гравитация способна развить скорость водотока внутри трубопровода до скорости свободного падения тела равняющейся для воды заключенной в трубопровод шестьдесят метров в секунду. (Есть вероятность, что скорость водотока будет больше чем 60 м/сек, потому что шестьдесят метров в секунду даны для свободного падения тела в атмосфере, а в трубопроводе атмосферы нет. В условиях вакуума скорость водотока значительно выше).

Заводы выпускают трубы диаметром 630, 720, 1020, 1420, 1620, 2220, 2520 милиметров. Для переброски 15 кубических километров паводковой воды (именно этот объем воды создает наводнения в Бассейне р. Амур) надо 6 линий Магистрального водовода, которые можно устанавливать в разных точках реки для равномерного водозабора. Всю работу по перекачке воды через гребень плотины выполняет земная гравитация. Изобретение поясняется чертежом: Рис.4 где изображен общий вид трубчатого водосброса на Зейской ГЭС, Высокая плотина 1, гребень плотины 2, водосбросные пролеты 3, трамплин отбрасывающий воду 4, водовыпуск 9, опоры для трубчатого водосброса 10, Водохранилище (верхний бъеф) 11 и река (нижний бъеф) 12, трубопровод 13, машинный зал 14, турбина 15, водозабор 16, водоприемный кран верхней части трубопровода 17, Чертеж сделан схематично и без соблюдения масштаба.

Эксплуатационный водосброс плотины, сифонного типа работает следующим образом:

Конструкция представляет собой трубопровод 1 диаметром, 630 или 720 или 1020 или 1420 или 1620 или 2220 или 2520 милиметров. Водозаборный оголовок трубопровода 16 установлен в водоеме 11, далее трубопровод 13 поднимается на гребень плотины 2, и спускается в русло реки 12, где водовыпускной оголовок 9 сбрасывает воду. На водовыпуске установлен машинный зал 14 с энергоблоком 15 или энергоблоками, вырабатывающими электроэнергию от кинетической энергии воды данного водосброса. Трубопровод 13 выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой 17, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов.

Работа Водосброса осуществляется следующим образом:

Эксплуатационный водосброс плотины, содержащий основную трубу 13 с входным 16 и выходным оголовками 9, при этом входной и выходной оголовки снабжены запорной арматурой (на чертеже не показана), основная труба снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона и внешних нагрузок, трубопровод выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов 17, при этом водозабор находится в водохранилище 11, то есть верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема, а водовыпуск находится в русле реки 12, отличающийся тем, что верхнее колено трубчатого водосброса проходит через гребень плотины 2, при этом трубопровод жестко закреплен к гребню 2 и к телу плотины 1, а далее на всем протяжении к несущим опорам 10, при этом водовыпуск находится в нижнем бъефе 12 на значительном расстоянии от плотины, при котором падающая вода не подмывает основания плотины, и не приносит вред телу плотины создаваемой вибрацией.

У данного устройства воды будут возникать следующие технические проблемы:

1. Необходимость оптимизации конструкции водозабора.

2. Различная степень вибрации разных участков трубопровода.

3. Различные требования к прочности труб на разных участках трубопровода.

4. Необходимость регулирования скорости водотока на водовыпуске.

Силы водотока будут вызывать сильную вибрацию на участках водозабора и водовыпуска из-за разницы высот между верхним и нижним бьефами. Это может привести к разрушению на участках водозабора и водовыпуска, прекращению работы всей системы. Для предотвращения разрушений участка трубопровода в месте водозабора и водовыпуска нужно жесткое крепление трубопровода к земле. Степень противодействия вибрациям свай или анкерных креплений на участках водозабора и водовыпуска должна быть значительно выше, чем на равнинных участках трубопровода. Также для устранения или хотя бы снижения этой вибрации, также приводящей к разрушению участка водозабора, нужно увеличить площадь сечения трубы. Если сечение трубы основного трубопровода 100 см, то на водозаборе площадь сечения трубы должна быть 150-200 и более см. Если основная труба 200 см, и расширять ее нереально, то нужно разделить трубу на несколько рукавов, чтобы сумма площадей сечений рукавов водозабора значительно превышала площадь сечения основного трубопровода в несколько раз. Благодаря этому водоток на участке водозабора снизит скорость и не будет разрушительной вибрации. При столкновении водотока с атмосферой, на водовыпуске, будет возникать дополнительная вибрация. Известно по принципу брандспойта, когда трудно удержать водовыпуск шланга, при этом средние участки шланга остаются спокойными. Здесь наглядно видно результат столкновения водотока с атмосферой. Объем водотока, а значит, сила разрушительной вибрации в предлагаемой системе водосброса будет в сотни раз сильнее, чем на известных пожарных брандспойтах. Для устранения или хотя бы снижения этой вибрации, также приводящей к разрушению участка водовыпуска, надо снизить скорость водотока на участке водовыпуска до встречи водотока с атмосферой. Для снижения скорости водотока нужно увеличить площадь сечения трубы на участке водовыпуска. Если сечение трубы основного трубопровода 100 см, то на водовыпуске площадь сечения трубы должна быть 150-200 и более см. Если основная труба 200 см, и расширять ее нереально, то нужно разделить трубу на несколько рукавов, чтобы сумма площадей сечений рукавов значительно превышала площадь сечения основного трубопровода в несколько раз. Благодаря этому водоток снизит скорость и при столкновении воды с атмосферой не будет разрушительной вибрации для участка водовыпуска. Трубопровод на всем протяжении жестко закреплен к телу плотины, а далее к несущим опорам. Трубопровод закреплен к несущим опорам 10 сваями и/или анкерными креплениями посредством хомутов. На водозаборе и на водовыпуске Трубопровод закреплен более жестко, чем серединные участки сифонного водосброса.

Энергия водотока может использоваться для получения электроэнергии. Для быстрой переброски воды устанавливается несколько линий водосброса, которые также перекинуты через гребень плотины. На водовыпуске установлен машинный зал с энергоблоками, вырабатывающими электроэнергию от кинетической энергии водотока.

В следующем варианте верхнее колено трубчатого водосброса проходит через створки эксплуатационного водосброса высокой плотины ГЭС. Через створки эксплуатационного водосброса плотины может быть установлено несколько линий трубчатого водосброса. Трубопровод 13 на всем протяжении жестко закреплен к основанию лотка 3, а далее к несущим опорам 10, а оставшаяся открытой часть створки имеет глухой затвор, при этом на линии трубопровода установлен машинный зал с энергоблоком или энергоблоками, вырабатывающими электроэнергию от кинетической энергии воды данного водосброса.

При диаметре трубопровода 1420 миллиметров, (1.4 метра) и скорости водотока 50 м/сек рассчитаем сколько один водосброс будет перебрасывать воды за единицу времени:

Площадь круга S=пи*R2. умножить на скорость водотока 3.14×0,5×50=80 кубических метров воды каждую секунду (округляем с учетом погрешности для удобства в расчетах)

Далее по расчету: 1 секунда - 80 куб. метров. 1 минута - 4800 куб. метров. 1 час - 288 тысяч куб. метров. 1 сутки - 6 млн. 912 тысяч куб. метров. 60 дней - 414 млн 720 тыс куб. метров. В один пролет вмещается 8 линий водосброса. В итоге по одному водосбросному пролету будет проходить: 1 секунда - 480 куб. метров. 1 сутки - 55 млн. 296 тысяч куб. метров. 60 дней - 3 млрд 317 млн 760 тыс куб. метров. Чтобы за (июнь-июль) 60 дней сбросить 18 кубических километров воды, придется задействовать пять водосбросных пролетов. Это меньше чем открытым водосбросом, но именно трубопровод дает возможность получения дополнительной электроэнергии. Надо стремиться к тому, чтобы не было холостых водосбросов, а вся падающая с плотин вода шла через электрогенераторы и энергию водосброса трансформировала в электричество.

Выполнение водосброса указанными способом и устройством обеспечивает эффективный и регулируемый сброс воды на Водохранилище Зейской ГЭС и других подобных водоемах, грозящих наводнениями, без вреда для основания плотин. Водосбросный пролет при ширине 12 метров, вмещает несколько линий трубопроводов.

Главная цель данных устройств, это рациональное распределение водных ресурсов, предотвращение стихийных бедствий и получение дополнительной электроэнергии.

Водосброс (1*) водосбросное сооружение - гидротехнич. сооружение для сброса излишней (паводковой) воды из водохранилища, а также для полезных пропусков воды в ниж. бьеф. В. может иметь отверстия: поверхностные на гребне плотины (см. Водослив), Пропуск воды через В. регулируют гидротехническими затворами.

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004. Найдено в Интернет URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/1445/%D0%92% СО 34.21.308-2005 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения

(2*) 3.6.7. поверхностный водосброс: Водосброс с незамкнутым поперечным сечением, расположенный на поверхности плотины или берегового склона.

Примечание. В зависимости от места его размещения может быть русловым, береговым, пойменным.

(3*) 3.6.8. закрытый водосброс: Водосброс с замкнутым поперечным сечением - трубчатый или туннельный.

3.6.9. трубчагый водосброс (водовынуск, водоспуск): Водосброс с замкнутым поперечным сечением, расположенный внутри или под водоподпорным сооружением и выполненный открытым способом.

3.6.14. сифонный водосброс: Водосброс, в котором движение воды осуществляется по принципу сифона.

3.7.10. приплотинное здание ГЭС: Здание ГЭС, не входящее в состав напорного фронта, с подводом воды к агрегатам через водоводы, расположенные в теле плотины или на низовой ее грани.

Источник: http://www.znaytovar.ru/gost/2/SO_34213082005_Gidrotexnika_Os.html

Плотина (4*) - гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоем для подъема уровня воды. Также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.

По типу основного материала различают плотины:

- Грунтовые, бетонные, металлические, деревянные, железобетонные, габионные.

Низкими считаются плотины высотой до 25 метров, средними в диапазоне 25-75 метров, выше 75 метров - высокие плотины. Особо высокие плотины (более 150 м) относятся к «сверхвысоким».

Найдено в Интернет URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%

АКВЕДУК (5*)

(мост - водовод) - мост, несущий лоток (трубопровод), к-рый является частью водовода (канала или трубопровода) и переводит водоток через овраг, ущелье, реку, дорогу. Акведуки выполняются из бетона, железобетона, дерева, камня, металла. Акведуки бывают двух конструктивных типов: в одних стенки и днище лотка (или трубы) являются несущими пролетными конструкциями моста, в других - лоток опирается на < пролетное строение или подвешивается к нему. Чаще применяется 1-й тип, как более экономичный. Основные несущие конструкции акведука выполняются арочными, рамными, балочными и др. При выборе схемы несущей конструкции руководствуются гл. обр. теми же предпосылками, что и при выборе схемы моста вообще. Лит.: Справочник по гидротехнике, М., 1955; Гришин М.М., Гидротехнические сооружения, т.2,2 изд., М., 1955. Н.И. Копылов.

Река Зея (6*) - река очень своенравная, известная своими катастрофическими наводнениями. Чтобы защитить нижележащие земли от угрозы затопления, было решено создать крупное Зейское водохранилище полным объемом 68 км3. В 2007 году Зейская ГЭС спасла долину Зеи и Благовещенск от катастрофического наводнения - приток в водохранилище составлял более 15000 м3/с (самый большой за более чем столетнюю историю наблюдений), а через плотину сбрасывалось более чем втрое меньшие объемы воды. Водосброс построен по традиционной для отечественной энергетике схеме с отбросом струи с трамплина и гашением ее энергии в яме размыва. Найдено в Интернет URL; http://rushydro.livejournal.com/298984.html

«Зейская ГЭС» (7*)

Для пропуска паводков на Зейской ГЭС предусмотрено 8 поверхностных водосбросных пролетов. Максимальная пропускная способность для водосброса в проектных условиях составляет 9500 кубометров в секунду +1300 кубометров в секунду через турбины. Суммарный сбросной расход воды через все водопропускные сооружения гидроузла в проектных условиях составляет 10800 кубометров в секунду. РИА Новости Найдено в Интернет URL: http://ria.ru/eco/2Q130801/953494823.html#ixzz2gTCr8enc

Понтонный мост (8*) - мост, имеющий плавучие опоры-понтоны. Разновидностью понтонного моста является наплавной мост, который не имеет обособленных понтонов- плавучими являются сами пролетные сооружения. Основное применение понтонных мостов - организация временных переправ через водные преграды при аварии или во время ремонта постоянных мостов, в военном деле. при ликвидации последствий стихийных бедствий и других. Однако встречаются и постоянно функционирующие понтонные и наплавные мосты (например в Павлове. Бийске, Уренгое. Спасске, Байконуре).

Понтóн - плавсредство, служащее для поддержания на воде тяжестей (кранов, копров и т.п.) или являющееся опорой наплавных мостов.

Найдено в Интернет URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%BD

1. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых вода идет вниз, отличающийся тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук от сопряжения с лотком поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, который выполнен на значительном расстоянии от основания плотины, при этом акведук на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам, а сам акведук выполнен из нержавеющего металла, например стали, или металла с антикоррозийным покрытием, или бетона, или железобетона и является монолитным, или сборным, или сборно-монолитным.

2. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых вода идет вниз, отличающийся тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса и имеет водовыпуск на значительном расстоянии от основания плотины, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, при этом акведук на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам, при этом один водосливной пролет сопряжен с одним акведуком.

3. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых вода идет вниз, отличающийся тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса и имеет водовыпуск на значительном расстоянии от основания плотины, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, при этом акведук на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам, при этом несколько водосливных пролетов сопряжены с одним акведуком, соразмерным транспортируемому потоку воды.

4. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых вода идет вниз, отличающийся тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса и имеет водовыпуск на значительном расстоянии от основания плотины, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, при этом акведук жестко закреплен к основанию лотка поверхностного водосброса, а далее на всем протяжении жестко закреплен к удерживающим акведук на плаву понтонам или понтонному мосту, часть акведука, выполненная с плавной кривизной при выходе на горизонтальную линию, выполнена из секций, имеющих шарнирное соединение, при этом угол раскрываемости секций не менее 180°, а сами секции выполнены из нержавеющего металла, например стали, или металла с антикоррозийным покрытием, или тонких плит железобетона.

5. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых вода идет вниз, отличающийся тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса и имеет водовыпуск на значительном расстоянии от основания плотины, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, при этом акведук жестко закреплен к основанию лотка поверхностного водосброса, а далее на всем протяжении жестко закреплен к удерживающим акведук на плаву понтонам или понтонному мосту, часть акведука, выполненная с плавной кривизной при выходе на горизонтальную линию, выполнена из секций, имеющих шарнирное соединение, при этом угол раскрываемости секций не менее 180°, количество и размер секций позволяет водосбросу работать при изменении уровня воды в нижнем бьефе, при этом секции, которые при высокой воде в нижнем бьефе ложатся в плоскость акведука, имеют роликовое скольжение, причем ролики расположены на днище данных секций или на лотке самого акведука в той его части, где предполагается перемещение секций трансформерной части акведука в связи с подъемом или снижением воды в нижнем бьефе.

6. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых вода идет вниз, отличающийся тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса и имеет водовыпуск на значительном расстоянии от основания плотины, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, при этом акведук жестко закреплен к основанию лотка поверхностного водосброса, а далее на всем протяжении жестко закреплен к удерживающим акведук на плаву понтонам или понтонному мосту, часть акведука, выполненная с плавной кривизной при выходе на горизонтальную линию, выполнена из секций, имеющих шарнирное соединение, при этом угол раскрываемости секций не менее 180°, часть акведука является трансформером, каждая вышерасположенная секция выполнена с возможностью входа в нижерасположенную секцию, то есть размер верхней секции по бортам меньше, чем нижней секции, при этом борта секций выполнены с таким запасом, что при любом изменении уровня воды и значит углов между секциями, между бортами не будет боковых зазоров, позволяющих водотоку проходить между бортами секций.

7. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых вода идет вниз, отличающийся тем, что дополнен классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса и имеет водовыпуск на значительном расстоянии от основания плотины, сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса, при этом акведук от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, при этом акведук жестко закреплен к основанию лотка поверхностного водосброса, а далее на всем протяжении жестко закреплен к удерживающим акведук на плаву понтонам или понтонному мосту, часть акведука, выполненная с плавной кривизной при выходе на горизонтальную линию, выполнена из секций, имеющих шарнирное соединение, при этом угол раскрываемости секций не менее 180°, в поперечном измерении секции выполнены по размеру и профилю акведука, а в продольном измерении общая длина секций позволяет производить водосброс при достижении как самого низкого уровня реки, так и самого высокого уровня реки, исходя из амплитуды сезонных перепадов уровня нижнего бьефа, при этом понтоны, держащие на плаву акведук и/или акведуки, на всем протяжении закреплены сбоку к береговой части реки, например металлическими штангами.

8. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых идет вниз вода, содержащий основную трубу с входным и выходным оголовками, при этом входной и выходной оголовки снабжены запорной арматурой, основная труба снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона и внешних нагрузок, трубопровод выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов, при этом водозабор находится в водохранилище, то есть верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема, а водовыпуск находится в русле реки, отличающийся тем, что верхнее колено трубчатого водосброса проходит через гребень плотины, при этом трубопровод жестко закреплен к гребню и к телу плотины, а далее на всем протяжении к несущим опорам, при этом водовыпуск находится в нижнем бьефе на значительном расстоянии от плотины, при котором падающая вода не подмывает основания плотины и не приносит вред телу плотины создаваемой вибрацией.

9. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых идет вниз вода, содержащий основную трубу с входным и выходным оголовками, при этом входной и выходной оголовки снабжены запорной арматурой, основная труба снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона и внешних нагрузок, трубопровод выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов, при этом водозабор находится в водохранилище, то есть в верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема, а водовыпуск находится в русле реки, отличающийся тем, что трубопровод на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам, при этом площадь сечения трубы на участках водозабора и/или водовыпуска больше, чем площадь сечения основной трубы.

10. Эксплуатационный водосброс плотины по п.9, отличающийся тем, что трубопровод на водозаборе и на водовыпуске закреплен более жестко, чем серединные участки сифонного водосброса, при этом трубопровод закреплен к несущим опорам сваями и/или анкерными креплениями посредством хомутов.

11. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых идет вниз вода, содержащий основную трубу с входным и выходным оголовками, при этом входной и выходной оголовки снабжены запорной арматурой, основная труба снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона и внешних нагрузок, трубопровод выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов, при этом водозабор находится в водохранилище, то есть в верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема, а водовыпуск находится в русле реки, отличающийся тем, что трубопровод на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам, при этом трубопровод делится на несколько водозаборных и/или водовыпускных рукавов, общая площадь сечения которых превышает площадь сечения основной трубы.

12. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых идет вниз вода, содержащий основную трубу с входным и выходным оголовками, при этом входной и выходной оголовки снабжены запорной арматурой, основная труба снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона и внешних нагрузок, трубопровод выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов, при этом водозабор находится в водохранилище, то есть в верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема, а водовыпуск находится в русле реки, отличающийся тем, что водовыпуск находится в русле реки, то есть в нижнем бьефе, на расстоянии, при котором водосброс является безопасным для основания плотины, верхнее колено трубчатого водосброса проходит через гребень плотины, при этом трубопровод на всем протяжении жестко закреплен к телу плотины, а далее к основанию несущих опор, при этом на водовыпуске установлен машинный зал с энергоблоком или энергоблоками, вырабатывающими электроэнергию от кинетической энергии воды данного водосброса.

13. Эксплуатационный водосброс плотины по п.12, отличающийся тем, что через гребень плотины установлено несколько линий трубчатого сифонного водосброса.

14. Эксплуатационный водосброс плотины, включающий плотину, водосбросные пролеты, по лоткам которых идет вниз вода, содержащий основную трубу с входным и выходным оголовками, при этом входной и выходной оголовки снабжены запорной арматурой, основная труба снабжена эластичными шарнирами-компенсаторами на границах смены уклона и внешних нагрузок, трубопровод выполнен с возможностью наполнения его водой, для чего в верхней части располагают два отверстия - для выпуска воздуха и для заливки сифона водой, закрывающиеся и открывающиеся с помощью кранов, при этом водозабор находится в водохранилище, то есть верхнем бьефе, и погружен в воду на глубину, превышающую максимальную глубину промерзания водоема, а водовыпуск находится в русле реки, отличающийся тем, что водовыпуск находится в русле реки, то есть в нижнем бьефе, на расстоянии, при котором водовыпуск является безопасным для основания плотины, верхнее колено трубчатого водосброса проходит через створки эксплуатационного водосброса высокой плотины, при этом трубопровод на всем протяжении жестко закреплен к основанию лотка поверхностного водосброса, а далее к несущим опорам, а оставшаяся открытой часть створки имеет глухой затвор, при этом на водовыпуске установлен машинный зал с энергоблоком или энергоблоками, вырабатывающими электроэнергию от кинетической энергии воды данного водосброса.

15. Эксплуатационный водосброс плотины по п.14, отличающийся тем, что через створки установлено несколько линий трубчатого сифонного водосброса.