Головная система питания шлюзов
Головная система питания шлюзов
26. Гапеев A.M. Анализ эксплуатационных качеств головных систем наполнения камер судоходных шлюзов. Тезисы докл./ там же, С.-Петербург: 1996, ч.Н, с. 164-165.
Глава 1. Головные системы питания камер судоходных шлюзов1.1 .Общая характеристика систем питания.І.4.1.2.Гидравлические и эксплуатационные показатели работы судоходных шлюзов.1.3.Конструктивные особенности головных систем наполнения и анализ их работы.ІЗ-.Глава 2. Повышение эксплуатационных качеств судоходных шлюзов2.1.Гидравлические исследования условий стоянки крупнотоннажного флота в шлюзах с головными системами наполнения камер.2.2.Мероприятия по повышению пропускной способности судоходных шлюзов .4.6.2.3.Анализ экспериментальных исследований по оценке работы отдельных .элементов системы наполнения камеры.55.Глава 3. Влияние отдельных элементов верхней головы на гидравлические параметры потока в камере шлюза3.1 .Задачи и методика исследований.Р.9.3.2. Порог верхней головы и очертания ножа подъемно-опускных ворог. 7.2.3.3.Гасительный экран и стенка падения.$.0.3.4.Гасительный колодец и наклонная часть днища при его сопряжении с днищем камеры шлюза.3.5.Балочная решетка и плита перекрытия над участком распределения потока.3.6.Скорость течения воды в камере шлюза в условиях установившегося и неустановившегося режимов движения потока.3.7.Оценка качества системы наполнения камеры проектируемого шлюза по условиям стоянки в ней расчетного судна.Г’лава 4. Гидравлический расчет головных систем наполнения камер судоходных шлюзов4.1 .Состояние вопроса.4.2.0 гидравлическом расчете наполнения камер судоходных шлюзов .И!.4.3.Гидравлический расчет комбинированной головной системы наполнения камеры шлюза.4.4.Расчет гидравлических характеристик наполнения камер по данным шлюзов-аналогов. 1Ф $.Глава 5. Определение размеров и взаимного расположения элементов системы питания при наполнении камеры шлюза из-под затворов5.1 .Постановка задачи.1. -.5.2.Существующие теоретические исследования по определению размеров элементов систем наполнения.4АЗ.5.3.Изменение энергии потока при наполнении камеры шлюза.155.,5.4.Определение основных размеров элементов системы питания.13.9.5.5.Сопоставление результатов теоретических расчетов с данными экспериментальных исследований.11.1.Глава 6. Гидравлические исследования условий стоянки судов с начальным дифферентом на нос или корму 6.1 .Общие сведения. .191.6.2.Влияние начального дифферента сухогрузного судна на величины гидродинамических сил, действующих при наполнении камеры шлюза с головной системой питания. .Ж.6.3.Учет начального дифферента при определении гидродинамических сил, действующих на суда в процессе их шлюзования.18.5.6.4.Влияние начального дифферента наливного судна на величины гидродинамических сил, действующих при наполнении камеры шлюза с головной системой питания. .ш.6.5.Сравнение гидродинамических сил, действующих на суда с жидкими и твердыми грузами при начальном дифференте. .т.Глава 7. Изучение гидродинамических процессов, сопровождающих шлюзование судов в камерах судоходных шлюзов7.1.Выбор режимов наполнения камеры шлюза с головной системой питания для наливного судна. .ш.7.2,Исследования условий стоянки наливных судов при опорожнении камеры шлюза с головной системой питания.2ДБ.Прижимное течение создается у берега на участке реки, где слив воды направлен к берегу. Например, на закруглениях русла прижимное течение возникает у вогнутого берега, так как вода вследствие инерции стремится сохранить прежнее прямолинейное направление, но, встречая на своем пути препятствие в виде вогнутого берега, прижимается к нему (рис.19). На участках с прижимным течением происходит раскат судов в сторону берега.
Элементы рек и течения
Река — водоток значительных размеров, питающийся атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий четко выраженное русло.Русло — выработанное речным потоком ложе, по которому осуществляется сток без затопления поймы.Речная система — совокупность рек, сливающихся вместе и выносящих свои воды в виде общего потока. Речная система состоит из главной реки и притоков 1-го порядка, из притоков 2-го порядка, впадающих в приток 1-го порядка, и т.д.Бассейн речной (правило 1) — водосбор реки или речной системы. Бассейном также принято считать определенную часть внутренних водных путей или в целом речную систему (например, бассейны Амурский, Волжский и т.д.). Бассейн Лены составляет 2490 тыс. км 2 , Енисея — 2580, Волги −1360, Камы — 507, Дона — 422 тыс. км 2 .
Водосбор реки — часть земной поверхности, толща почв и горных пород, откуда вода поступает к водному объекту. Водосборы реки бывают поверхностные и подземные. Иногда водосбор реки называют водосборным бассейном или просто бассейном. Водосбор реки разделен водоразделомИсток реки (правило 3) — начало реки, т.е. место, с которого появляется постоянное течение воды в реке. Истоком реки может служить родник, болото, озеро или ледник. Часто за начало реки принимается место слияния двух других рек.Устье (правило 3) — место впадения реки в другую реку, озеро, водохранилище или море. Иногда реки, не имеющие ясно выраженного устья, теряются в песках.Устьевое взморье — часть прибрежной зоны моря, в которой проявляется влияние речного стока и происходит формирование подводной части дельты. Устьевое взморье могут быть нескольких видов: открытые, закрытые, приглубинные, отмельные.Дельта — устьевой участок реки, в пределах которого происходит ее деление на водотоки. Дельты создаются путем заполнения наносами котловин морских заливов (на р. Дунай) или затопления в результате геологических процессов долин рек (на реках Хатанга, Анабар, Оленек и др.). Дельты рек занимают большие площади (км 2 ): Лены — 28 000, Дуная — 3600, Волги — 15 000, Индигирки — 5000. Обычно Дельты низменны и болотисты, покрыты богатой растительностью. Образуясь в течение многих столетии, они постепенно продвигаются вперед и наступают на море. При каждом половодье Дельты растут, меняют свою форму, расширяются и удлиняются. Например, на р. Дунай длина Дельты ежегодно увеличивается на 4-6 м, на р. Терек — на 100 м, на р. Нева площадь Дельты ежегодно увеличивается на 50 тыс. м 2 Судоходство в Дельте из-за малых глубин, узости и переменчивости фарватера затруднительно. К примеру Дельта р. Северной Двины имеет много рукавов, но подход к Архангельску осуществляется только по одному рукаву Маймаксе, который мелководен и интенсивно заносится.Пойма — часть речной долины, сложенная наносами и периодически заливаемая в половодья и паводки.Речная долина, долина реки — пониженная часть земной поверхности, по которой протекает река. У речной долины широкие места чередуются с узкими. Ширина речной долины может достигать десятков километров, а глубина — сотен метров. Речную долину с боков ограничивают коренные берега.Рукав — часть русла реки, разделившейся на протоки, наибольший из которых по водности является река.Боковая река — приток главной реки, используемый в полноводный навигационный период для экспедиционного завоза грузов и для движения маломерных судов.Излучина — изгиб русла реки. Излучины бывают пологими, крутыми, длинными и короткими. В судоводительской практике некоторые Излучины в зависимости от размера и положения называют лукой и коленом.Лука — длинная и крутая излучина русла вместе с долиной реки, у которой расстояние между началом и концом излучины очень мало по сравнению с длиной.Коренные берега, кряжи, склоны — участки земной поверхности, ограничивающие с боков речную долину.Остров — часть суши, окруженная водой. Верхнюю часть О. по течению реки называют приверхом, нижнюю —ухвостьем.Ходовой берег — берег, вблизи которого проходит судовой ход.
Яр — невысокий обрывистый, как правило, вогнутый пойменный берег русла реки. На криволинейных участках русла возникают поперечные течения, направленные у поверхности под утлом к вогнутому берегу, а у дна — в сторону выпуклого. Дойдя до берега, поверхностные струи поворачивают к дну и размывают его. Донные поперечные течения захватывают продукты размыва и переносят их к выпуклому берегу, где из-за небольшой продольной скорости потока происходит отложение насосов. Этот процесс приводит к тому, что глубины у вогнутого берега наибольшие, а у выпуклого -наименьшие. Яр имеет два плеча: верхнее и нижнее. Плечи, определяя начало и конец яра, совпадают с началом и концом его размыва, а также с устойчивыми большими глубинами, где преимущественно проходит судовой ход.Фарватер — безопасный в навигационном отношении проход по водному пути, характеризующийся достаточными глубинами и отсутствием препятствий для судоходства.Урез воды — линия пересечения поверхности воды с берегом.Старица — водоем в пойме реки, удлиненный в плане, постепенно заиливающийся, возникший в результате отчленения участка речного русла при спрямлении излучины путем прорыва перешейка петли или разработки спрямляющей протоки.Водный режим — изменение во времени уровней, расходов и объемов воды в водоемах и грунтах. В водном режиме рек наблюдается несколько характерных фаз, повторяющихся из года в год и обусловливаемых видом питания реки (половодье, паводок и межень).Межень — фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня воды, который возникает вследствие уменьшения питания реки.Мелководье — малые глубины в период низкого уровня воды.
Уровень воды — высота поверхности воды в водном объекте над условной горизонтальной плоскостью сравнения (рис.5). Наиболее важными являются следующие уровни воды: естественный -уровень в водотоках и водоемах в их естественном состоянии, т.е. не подверженный влиянию гидротехнических сооружений;
мертвого объема — наинизший уровень, до которого допускается опорожнение водохранилища; наинизший судоходный (НСУ) — условно низкий (меженный) уровень с заданной обеспеченностью гарантированной глубины судового хода в естественных условиях (с учетом возможного дноуглубления); нормальный подпорный (НПУ) — наивысший подпорный уровень, который может поддерживаться при нормальных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений; подпорный (ПУ) — уровень, образующийся в водотоке или водохранилище в результате подпора; подпорный (ПУ) -условно низкий уровень с заданной обеспеченностью, где под обеспеченностью понимается продолжительность периода (в процентах), когда уровень воды был выше или соответствовал данной его отметке, (от ПУ показываются значения глубин на навигационных картах рек, сообщается высота ферм в пролетах мостов, устанавливается гарантированная глубина; ПУ устанавливают на основании многолетних наблюдений так, чтобы время меньшего уровня воды составляло не более 10 % продолжительности навигации на реках с неразвитым судоходством и до 3 % на реках с развитым; высота ПУ приводится в предисловии к навигационным картам); рабочий (РУ) — уровень в момент его измерения; расчетный судоходный (РСУ) — судоходный уровень, определяемый расчетом, от которого отсчитывают надводную высоту подмостового габарита; срезочный — условный уровень, к которому приводят глубины, измеренные при различных рабочих уровнях воды; форсированный подпорный (ФПУ) -уровень выше нормального, временно допускаемый в чрезвычайных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений.Уклон поверхности воды — отношение падения уровня воды на данном участке реки к длине этого участка. Здесь падение уровня воды — разность между отметками в двух пунктах, расположенных вдоль реки в начале и конце данного участка (рис.6). Падение также может характеризоваться величиной (обычно в сантиметрах), приходящейся на 1 км длины участка реки. Например, среднее падение р. Оби на 1 км равно 4 см. Уклон выражается безразмерной величиной (десятичной дробью): I = (H1-H2)/L- Меженные уклоны Волги у Нижнего Новгорода равны 0,00007, Северной Двины у Берез-ников — 0,00003, Енисея у Красноярска — 0,00002 и т.д.
Значения продольных уклонов поверхности воды в реках зависят от высоты уровня воды, вида продольного профиля реки, плановых очертаний русла и т.д. При низких уровнях воды уклон поверхности воды меньше, причем, как правило, он на плесах меньше, чем на перекатах. При увеличении расхода и подъеме уровня уклона поверхности воды на плесах увеличиваются, а на перекатах уменьшаются. При дальнейшем повышении уровня уклона поверхности воды на плесах и перекатах могут сравняться. При еще большем повышении уровня уклона поверхности воды на плесах увеличиваются, а на перекатах уменьшаются. После выхода воды из русла и разлива ее по пойме уклон поверхности воды будут зависеть от очертаний речной долины в плане: там, где долина уже, поверхностный уклон поверхности воды больше; там, где долина расширяется, — меньше. Скорость течения воды в реке зависит от продольного уклона поверхности воды: чем больше уклон поверхности воды, тем больше скорость течения, и наоборот. Поэтому в межень скорость течения на перекатах больше, чем на плесах, а в половодье наоборот. Поверхность воды в реке имеет и поперечные уклон поверхности воды, возникающие на закруглениях русла, при резких подъемах и спадах воды, а также вследствие вращения Земли.Водоем — скопление больших масс воды в понижениях земной поверхности (пруд, озеро, водохранилище).Озеро (правило 3) — естественный водоем с замедленным водообменом.Водохранилище (правило 3) — искусственный водоем, образованный водонапорным сооружением на водотоке с целью хранения воды и регулирования стока. Водохранилища используются для поддержания водного режима реки или канала, водоснабжения, орошения, работы гидроэлектростанций и обеспечения благоприятных условии для судоходства. В зависимости от конкретного ветроволнового режима на водохранилище различают зоны озерную, речную и зону выклинивания подпора.Озерно-речная зона водохранилища — часть водохранилища, расположенная между озерной и речной зонами. Относительно большие глубины на озерно-речной зоне водохранилища сохраняются только при нормальном подпорном уровне (НПУ). При сработке водохранилища глубины над затопленной поймой небольшие, поэтому судовые ходы над ней закрывают, волнение ослабленное, наблюдаются относительно сильные течения. Условия плавания в озерно-речной зоне водохранилища приближаются к речным.Речная зона водохранилища — наиболее отдаленная от плотины часть водохранилища, постоянно находится в подпоре, однако вода заполняет лишь меженное русло, не выходя на пойму. Здесь имеется течение, под действием которого происходят деформации русла реки.Канал (правило 3) — искусственный открытый водовод в земляной выемке или насыпи (рис.7). По назначению каналы разделяют на соединительные, обходные и подходные. Соединительные каналы служат для соединения водным путем рек различных бассейнов, а также для соединения рек, озер и морей (например, каналы им. Москвы, Волго-Донской, Беломорско-Балтийский). Обходные каналы предназначены для обхода судами озер, на которых бывают сильные штормы, а также центральных частей больших городов (Приладожские, Прионежские и др.). Подходные каналы служат для подхода судов к портам, населенным пунктам и промышленным предприятиям, находящимся в стороне от основного судового хода (например, каналы в Архангельске, Санкт-Петербурге и др.).
По способу питания каналы бывают самотечные (вода поступает непосредственно из реки или озера и сама распространяется по всему каналу) и с искусственным питанием (вода из источника насосами накачивается в водораздельный бьеф, откуда стекает самотеком).К гидротехническим сооружениям, необходимым для эксплуатации каналов, относятся в основном судоходные шлюзы, аварийно-ремонтные заградительные ворота, водосбросы и водоспуски. Скорость судов на каналах ограничена и не превышает 10-15 км/ч. Сбрасывание мусора и отходов в канал запрещается. Отдача якорей возможна лишь в отведенных местах, пользование лотами и цепями-волокушами не разрешается.Канал морской — искусственное углубление в морском дне для прохода судов к портам, обозначенное навигационными знаками. Такими каналами являются Архангельский (рукав дельты), Днепро-Бугский (бар). Херсонский (лиман, рукав и река), Волго-Каспийский (рукав дельты), Ленинградский, Мариупольский, Калининградский (морской залив).Условное течение (правило 3) — течение на озерах и каналах, где практически нет течения или оно незначительно, принимаемое условно. О нем делается оповещение в лоциях, навигационных картах и местных правилах плавания.
для двустворчатых ворот — 2 мин при ширине камеры bc £ 18 м; 2,5 мин при 18 bc £ 30 м и 3 мин при bc > 30 м.
2. ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ
2.1. В зависимости от конструкции и назначения гидротехнические подпорные стены подразделяются на следующие виды:гравитационные — возводимые на нескальном и скальном основаниях ( черт.1 ), выполняемые обычно из монолитного или сборного бетона и железобетона. Подпорные стены этого вида, как правило, входят в состав сооружений напорного фронта гидроузлов, причальных сооружений и набережных;шпунтовые и свайные — возводимые на основаниях, допускающих погружение шпунта или свай ( черт. 2 ), входящие в состав причальных сооружений, набережных и других гидротехнических сооружений. Министерством энергетики и электрификации СССР постановлением Государственного строительного комитета СССР от 14 апреля 1987 г. № 76 Срок введения в действие 1 января 1988 г. При соответствующем технико-экономическом обосновании подпорные стены допускается выполнять из дерева (ряжевые, шпунтовые, свайные); заанкеренные в скалу ( черт. 3 ). 
Черт. 1. Основные виды гравитационных подпорных стена — массивные; б — уголковые; в — ячеистые; 1 — монолитные; 2 — из сборных элементов; 3 — консольные; 4 — контрфорсные; 5 — с анкерными тягами; 6 — возводимые в котловане или наплавные; 7 — из оболочек большого диаметра
Черт. 2. Основные виды шпунтовых и свайных подпорных стена — безанкерные; б, в, г — заанкеренные одной или двумя тягами к плитам и сваям; д — заанкеренные к наклонным сваям; е — свайный ростверк с передним шпунтом; ж — заанкеренные с жестким (в том числе скользящим) анкерным устройством; 1 — шпунт; 2 — анкерная тяга; 3 — анкерная плита; 4 — анкерные сваи; 5 — свайный фундамент; 6— жесткий анкер
Черт. 3. Подпорные стены, заанкеренные в скалуа — массивные; б — заанкеренные облицовки; в — комбинированные с массивной облицовкой; 1 — скальный анкер2.2. При проектировании подпорных стен следует рассматривать целесообразность использования пригрузки на поверхность обратной засыпки и нагрузок строительного периода для уплотнения засыпки и основания, упора в соседнее сооружение, конструкции стен с обратным уклоном основания, подсыпки из крупнозернистого грунта для уменьшения высоты стен, разгрузочных и экранирующих устройств (каменные призмы, свайные экраны и др.), различных способов укрепления грунта основания или его частичной замены, дополнительных конструктивных элементов, повышающих устойчивость (анкеровка в обратную засыпку, устройство зубьев, упоров, армирование грунта обратной засыпки и т. п.).2.3. Обратную засыпку за стенами со стороны тыловой грани следует, как правило, выполнять из несвязных водопроницаемых грунтов, обеспечивающих хороший отвод поверхностных, грунтовых и фильтрационных вод, быстропротекающую деформацию засыпки и наименьшую ее осадку, а также исключающих в ней морозное пучение. Эти требования должны выполняться во всех случаях засыпок при узком фронте работ.При выполнении обратной засыпки из глинистых грунтов следует принимать меры по понижению уровня и отводу грунтовых вод, по недопущению морозного пучения (укладка у тыловой грани стены слоя непучинистого грунта толщиной до 1 м и др.), а также учитывать ползучесть грунта.При проектировании сооружений, поддерживающих оползневые склоны, для обратной засыпки у тыловой грани следует использовать крупнозернистые проницаемые грунты, обеспечивающие отвод фильтрующейся воды.2.4. За расчетное значение плотности сухого грунта засыпки следует принимать величину r d , соответствующую односторонней доверительной вероятности а = 0,95. Исходя из этого устанавливаются контрольные показатели физико-механических характеристик грунта для сооружения. Обеспеченность плотности укладки грунта засыпки следует принимать для сооружений I и II класса — 90 %; для сооружений III и IV класса — 70 %.Снижение требований к плотности грунта засыпки в каждом отдельном случае должно быть обосновано. Засыпку по высоте стены следует, как правило, выполнять одинаковой плотности. При расположении на засыпке сооружений и механизмов плотность грунта засыпки следует назначать по допустимым осадкам, устанавливаемым технологическими требованиями эксплуатации этих сооружений или механизмов.2.5. Подпорные стены, возводимые на нескальном основании, должны быть разбиты по длине на отдельные секции деформационными швами (температурными и температурно-осадочными), а возводимые на скальном основании — температурными швами.Расстояние между деформационными швами (длина секций) необходимо устанавливать на основании анализа геологии и гидрогеологии строительной площадки, учета климатических условий и конструктивного решения стены, а также методов строительного производства.Расстояние между швами и их конструкция должны обеспечивать независимую работу отдельных секций.Бетонные и железобетонные конструкции массивных подпорных стен следует разбивать на блоки бетонирования временными строительными швами.2.6. В деформационных швах и швах между сборными элементами стен, воспринимающих напор, следует предусматривать уплотнения, обеспечивающие суффозионную устойчивость грунта засыпки.В безнапорных стенах конструкция швов должна обеспечивать грунтонепроницаемость.Конструкции уплотнений деформационных швов следует принимать в соответствии со СНиП 2.06.06-85.В строительных швах уплотнения следует устраивать простейшей конструкции.2.7. В основаниях подпорных стен, входящих в состав напорного фронта гидротехнических сооружений, как правило, следует предусматривать противофильтрационные мероприятия, обеспечивающие уменьшение объемных фильтрационных сил давления воды, снижение противодавления по подошве стены и суффозионную устойчивость грунта основания. Для стен, возводимых на нескальных основаниях, к таким мероприятиям следует относить устройство зубьев, шпунта или дренажа.При расположении стен соседних секций на разных отметках при наскальном основании для исключения суффозионного выноса грунта из-под вышерасположенной секции рекомендуется устраивать поверхность основания наклонной или со ступенями ограниченной высоты.Для скальных оснований рекомендуется устройство дренажа, а при необходимости и цементационной завесы.Элементы подземного контура подпорных стен следует проектировать по СНиП 2.06.06-85.2.8. В засыпке за подпорными стенами при наличии фильтрационных вод следует рассматривать целесообразность устройства дренажа, обеспечивающего понижение уровня грунтовой воды и снижение давления воды на тыловую грань сооружения.2.9. При необходимости следует предусматривать меры по защите основания стены от подмыва — устройство каменной наброски, укладка плит и т. п.2.10. При конструировании сооружений следует предусматривать мероприятия по защите стен от коррозии, навала и истирающего воздействия судов, льда и др.2.11. В необходимых случаях в сооружениях должны предусматриваться конструктивные элементы, обеспечивающие безопасное ведение погрузочно-разгрузочных, ремонтных и других работ (лестницы, ограждения и пр.), а также устройства, предназначенные для причаливания судов.
шлюза, а также время учалки состава в камере допуска-
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА (ГОССТРОЙ СССР)