Действующий

СП 290.1325800.2016 Водопропускные гидротехнические сооружения (водосбросные, водоспускные и водовыпускные). Правила проектирования

     8 Глубинные водосбросы


Глубинные водосбросы с безнапорным режимом течения

8.1 Безнапорный режим течения в глубинных водосбросах, устойчивый во всем диапазоне изменения уровней верхнего бьефа (УВБ), следует обеспечивать конструктивными мероприятиями:

устройством забральной стены на входном участке водосброса;

увеличением высоты водосброса за концевым створом начального напорного участка;

устройством дефлектора на потолке водосброса в конце напорного участка;

понижением отметок потолка в конце напорного участка (устройство конфузора).

8.2 Пропускная способность глубинных водосбросов с забральной стеной на входе при , где - напор на входном пороге, - высота входного отверстия водосброса, 1,1...1,25, должна рассчитываться, исходя из гидравлической схемы истечения через отверстие. Значение определяется условиями входа в глубинный водосброс (скруглением кромок входного отверстия). При работе глубинного водосброса с забральной стены в широком диапазоне отметок УВБ, когда при , его пропускную способность следует определять, исходя из гидравлической схемы истечения через водослив. В зависимости от продольного профиля дна входного участка и его длины он может рассматриваться как водослив практического профиля или водослив с широким порогом.

При работе входного участка водосброса этого типа на всей длине полным сечением его пропускная способность, как и другие гидравлические параметры потока на этом участке, рассчитываются как для напорного глубинного водосброса.

8.3 На начальный участок глубинного водосброса непосредственно за створом отрыва безнапорного потока от обтекаемого элемента (забральной стены, потолка напорного участка, дефлектора, регулирующего затвора) необходим подвод воздуха, обеспечивающий устойчивость безнапорного режима течения. Размеры воздухоподводящих устройств, необходимых для компенсации воздуха, транспортируемого в сторону нижнего бьефа, и обеспечения устойчивости безнапорного режима водного потока в водосбросе должны быть установлены расчетом или экспериментальными исследованиями на модели. Скорости воздуха на тракте воздухоподводящих устройств не должны превышать 60 м/с при пропуске через водосброс расходов воды основного расчетного случая и 100 м/с - при пропуске расходов поверочного расчетного случая.

8.4 На тракте безнапорных глубинных водосбросов, пропускающих расходы воды при скоростях течения более 25-30 м/с, для предотвращения кавитационных явлений прежде всего там, где развитие пограничного слоя потока недостаточно, следует предусматривать устройства для подвода воздуха в слои потока у обтекаемых поверхностей. Ограниченный объем кавитационной эрозии обтекаемых поверхностей безнапорных глубинных водосбросов допускается при специальном обосновании с учетом прогнозной продолжительности сброса через сооружение различных расходов воды и наработки кавитационного ресурса обтекаемой поверхности при расчетном коэффициенте шероховатости и допускаемых размерах местных технологических неровностей.

При определении размеров устройств для подачи воздуха на тракт безнапорных глубинных водосбросов, кроме расхода воздуха, транспортируемого над водным потоком в сторону нижнего бьефа, необходимо учитывать расходы воздуха:

вовлекаемого в толщу водного потока за счет самоаэрации,

подводимого за дефлекторы и различные уступы в затворной камере для устранения опасности кавитационных явлений,

подводимого к устройствам для аэрации высокоскоростного потока у обтекаемых поверхностей.

8.5 При проектировании глубинных водосбросов, безнапорный режим течения в которых фиксируется на начальном участке и которые подтоплены со стороны нижнего бьефа с образованием на их тракте гидравлического прыжка, необходимо учитывать пульсационное гидродинамическое воздействие на обтекаемые поверхности сооружения. При учете увеличения осредненных и пульсационных давлений на элементы туннельных водосбросов этого типа и на вмещающий их породный массив допускается заполнение всего поперечного сечения водосброса за гидравлическим прыжком при расходах воды меньше расчетных. Воздействие в этих условиях гидравлического прыжка на затворы недопустимо. Расчеты положения гидравлического прыжка такого вида на тракте глубинного водосброса необходимо производить с учетом захватываемого в водосбросе воздуха.

8.6 На участках глубинных водосбросов с фиксированным безнапорным режимом течения, тракт которых изогнут в вертикальной плоскости выпуклостью вверх, для предотвращения недопустимого понижения давления профиль дна должен выполняться более полным, чем кривая свободного падения потока. Расчет профиля этой кривой следует производить от сечения в начале изогнутого участка по средней скорости течения при расчетном расходе основного случая. Если проектом предусмотрена работа водосброса в течение длительного времени при частичных открытиях затворов, установленных выше по течению изогнутого выпуклостью вверх участка, то требуется проверка его профиля, исходя из работы в этих условиях с учетом возникновения зон с вакуумами.

8.7 Для глубинных водосбросов с фиксированным безнапорным режимом течения, тракт которых изогнут в вертикальной плоскости с выпуклостью вверх, при значительных напорах над выходным сечением (до 100 м) и, соответственно, высоких скоростях потока целесообразно рассматривать варианты конструкции с безнапорным режимом течения по потолку (рисунок 34). Перемещение потока по потолку в водосбросе такой конструкции происходит за счет действия центробежных сил. В пространстве между потоком воды и дном водосброса наблюдается зона, заполненная воздушно-водной смесью и воздухом. Давления в этой зоне близки к атмосферному. Необходимо учитывать, что на потолке водосброса развиваются значительные избыточные давления. В конце короткого напорного участка перед пазами основного затвора следует предусматривать дефлекторы, а на дне уступ. Подвод за них воздуха должен предотвратить опасность кавитации в этой зоне как при полном, так при частичных открытиях основного затвора. Отработка конструкции такого водосброса должна производиться на основе экспериментальных исследований.