Резервный водосброс подпорного сооружения

 

Использование в гидротехническом строительстве в качестве вспомогательного водосброса для пропуска паводков редкой повторяeмости. Сущность изобретения: водосброс включает размываемую вставку, выполненную в виде грунтовой плотины 1, заключенную с боков и снизу в одежду 5, выполненную из бетона. Гребень 2 плотины 1 снабжен поворотной подпорной стенкой 6, установленной с наклоном в сторону верхнего бьефа и водонепроницаемо сопряженной с грунтовой плотиной посредством бетонного порога 7 с уступом 8. Подпорная стенка 6 нижним концом уперта в уступ 8, со стороны верхнего бьефа оперта на подпорки 10 и 11, отметка ее гребня 12 расположена ниже отметки гребня 3 подпорного сооружения 4, а вес подпорной стенки подобран по зависимости, обеспечивающей предельное состояние стенки на опрокидывание в сторону нижнего бьефа при достижении в верхнем бьефе заданного уровня воды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса для пропуска паводков редкой повторяемости.

Известен резервный водосброс подпорного сооружения, включающий размываемую вставку, выполненную в виде грунтовой плотины с отметкой гребня ниже отметки гребня подпорного сооружения и закрепленную с боков и снизу в одежду из неразмываемого материала Такой водосброс работает недостаточно эффективно вследствие недостаточной интенсивности размыва его грунтовой вставки в начальный период перелива воды, когда перелив происходит тонким слоем и с малой скоростью и поэтому обладает малой размывающей способностью.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении интенсивности размыва грунтовой вставки водосброса в начальный период перелива за счет быстрого увеличения толщины переливаемого слоя воды.

Этот технический результат достигается за счет того, что в известном резервном водосбросе подпорного сооружения, включающего размываемую вставку, выполненную в виде грунтовой плотины с отметкой гребня ниже отметки гребня подпорного сооружения и заключенную с боков и снизу в одежду из неразмываемого материала, согласно изобретению, гребень грунтовой плотины снабжен подпорной стенкой, установленной с наклоном в сторону верхнего бьефа и водонепроницаемо сопряженной с грунтовой плотиной посредством бетонного порога с уступом, причем нижний конец подпорной стенки водонепроницаемо уперт в уступ порога, а со стороны верхнего бьефа стенка снабжена подпорками. Отметка гребня подпорной стенки расположена ниже отметки гребня подпорного сооружения, а вес подпорной стенки подобран по зависимости, обеспечивающей предельное состояние стенки на опрокидывание в сторону нижнего бьефа при достижении в верхнем бьефе заданного уровня воды.

На фиг. 1 изображен резервный водосброс, продольный разрез; на фиг.2 - схема действия сил на подпорную стенку, момент ее предельного равновесия.

Водосброс включает размываемую вставку, выполненную в виде грунтовой плотины 1 с отметкой гребня 2 ниже отметки гребня 3 подпорного сооружения 4 и заключенного с боков и снизу в одежду 5, выполненную из бетона. Гребень 2 грунтовой плотицы 1 снабжен поворотной подпорной стенкой 6, установленной с наклоном в сторону верхнего бьефа и водонепроницаемо сопряженной с грунтовой плотиной посредством бетонного порога 7 с уступом 8. При этом подпорная стенка 6 нижним концом через уплотнительную прокладку 9 водонепроницаемо уперта в уступ 8 порога 7, со стороны верхнего бьефа снабжена подпорками 10 и 11, отметка ее гребня 12 расположена ниже отметки гребня 3 подпорного сооружения 4, а вес стенки 6 подобран по следующей зависимости: где γ- объемный вес воды; b ширина стенки, смачиваемая водой со стороны верхнего бьефа в момент ее предельного равновесия; l длина стенки; a- расстояние от центра тяжести стенки до ее упора в уступ; a острый угол между стенкой и линией горизонта.

Стенка 6 может быть выполнена из бетона, металла или дерева и при необходимости может быть снабжена балластом ( не показан), а грунтовая плотина I со стороны нижнего бьефа от стенки 6 покрыта защитным слоем 13, выполненным из песчано-гравийного материала.

Резервный водосброс работает следующим образом.

При уровне воды в верхнем бьефе, не превышающем нормальный (НУ), весь напор воды со стороны верхнего бьефа воспринимается грунтовой плотиной I. В условиях, когда пропуск паводка осуществляется через основные водосбросы с форсировкой уровня воды над НУ, напор воды воспринимается грунтовой плотиной I и подпорной стенкой 6. При паводке редкой повторяемости, когда пропускная способность основных водосбросов становится недостаточной, уровень воды в верхнем бьефе повышается до некоторого расчетного, при котором происходит опрокидывание подпорной стенки 6 давлением воды W со стороны верхнего бьефа, создающего опрокидывающий момент, превышающий удерживающий момент от веса G подпорной стенки 6 относительно оси вращения стенки упора 8 в бетонном пороге 7 ( точка А на фиг.2). После чего практически мгновенно происходит образование переливающегося через грунтовую плотину 1 слоя воды под напором h и обладающего высокой размывающей способностью. Происходит быстрый смыв песчано гравийного слоя 13, размыв тела грунтовой плотины I, обрушение бетонного порога 7 и вынос их материалов в нижний бьеф, в результате чего резервный водосброс полностью включается в работу.

По окончании паводка водосброс восстанавливают до первоначального положения.

Формула изобретения

1. Резервный водосброс подпорного сооружения, включающий размываемую вставку, выполненную в виде грунтовой плотины с отметкой гребня ниже отметки гребня подпорного сооружения и заключенную с боков и снизу в одежду из неразмываемого материала, отличающийся тем, что гребень грунтовой плотины снабжен поворотной подпорной стенкой, установленной с наклоном в сторону верхнего бьефа и водонепроницаемо сопряженной с грунтовой плотиной посредством бетонного порога с уступом, причем нижний конец подпорной стенки водонепроницаемо уперт в уступ порога, а со стороны верхнего бьефа стенка снабжена подпорками.

2. Водосброс по п. 1, отличающийся тем, что отметка гребня подпорной стенки расположена ниже отметки гребня подпорного сооружения.

3. Водосброс по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вес подпорной стенки подобран по следующей зависимости: где G вес стенки;
γ - объемный вес воды;
b ширина стенки, смачиваемая водой со стороны верхнего бьефа в момент ее предельного равновесия;
l длина стенки;
a расстояние от центра тяжести стенки до ее упора в уступ;
α - острый угол между стенкой и горизонтом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2