СП 290.1325800.2016 Водопропускные гидротехнические сооружения (водосбросные, водоспускные и водовыпускные). Правила проектирования (с Изменением N 1)

     7 Туннельные и трубчатые водосбросы с поверхностным забором воды

Безнапорные закрытые водосбросы с фронтальными (лобовыми) или траншейными входными участками

7.1 В безнапорных закрытых водосбросах с фронтальным (лобовым) входом, должно быть обеспечено течение с частичным заполнением поперечного сечения на всей длине тракта. Такие водосбросы могут устраиваться с небольшим уклоном дна (рисунок 19 а) и б). При значительном перепаде бьефов за входным оголовком таких водосбросов следует устраивать крутонаклонный участок. Сопряжение его с отводящим участком с малым уклоном дна должно выполняться радиальным поворотом в вертикальной плоскости (рисунок 19 в).

Рисунок 19 - Безнапорные закрытые водосбросы с фронтальным лобовым входом, пропускная способность которых определяется как для водослива

7.2 Пропускная способность фронтальных водосбросов определяется условиями входа и степенью его подтопления. Пропускную способность оголовков, в пределах которых поток не касается верхней кромки входного сечения, следует рассчитывать на основании схемы истечения как водослив. При напоре на входном пороге ( - высота в конце входного оголовка водосброса) верхняя кромка входного отверстия оголовка затапливается и фронтальный водосброс начинает работать по схеме истечения через отверстие.

7.3 При неподтопленном входном сечении фронтального водослива необходимо различать три схемы его работы как водослива, изображенные на рисунке 19. Как для неподтопленного водослива с широким порогом, пропускная способность входного оголовка должна устанавливаться при уклоне дна меньше критического и отношении его длины к напору

.                                                         (5)

В этом неравенстве и - длина водосброса и напор на его входном пороге.

Влияние уклона дна на пропускную способность фронтального водосброса, работающего по схеме неподтопленного водослива с широким порогом (рисунок 19 а), должно учитываться поправочным коэффициентом, увеличивающим коэффициент расхода. При приближении уклона дна неподтопленного оголовка к критическому уклону следует верхнее граничное значение в неравенстве (5) увеличивать примерно на 30%.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

7.4 Определение пропускной способности фронтального водосброса, входной оголовок которого работает как подтопленный водослив с широким порогом, должно производиться при 6... 10 или при наличии подтопления со стороны его выходного сечения (рисунок 19 б). Расчет возможности подтопления сжатого сечения во входном оголовке фронтального водосброса следует выполнять на основе построения кривой свободной поверхности вверх по течению от граничной глубины в его выходном сечении. Пропускная способность определяется методом последовательных приближений, применяя уравнение затопленного водослива с широким порогом.

7.5 Пропускная способность фронтального водосброса, изображенного на рисунке 19 в, должна устанавливаться как для водосливов практического профиля. Наиболее распространенный профиль дна таких оголовков - безвакуумное очертание водослива практического профиля. Для обеспечения пропускной способности ширина входного водосливного оголовка фронтального водосброса такого типа должна быть существенно большей, чем остального тракта. Поэтому ниже входного оголовка необходимо предусматривать плавно сужающийся в направлении течения участок. Расположение этого сужения на круто наклонном участке тракга фронтального водосброса должно быть таким, чтобы оно не вызывало подтопления и снижения пропускной способности водослива на входе. Если за круто наклонным участком такого фронтального водосброса располагается отводящий участок с небольшим уклоном дна, то эти два участка следует сопрягать радиальным поворотом в вертикальной плоскости.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

7.6 Для снижения опасности кавитационных воздействий на поверхность бетонной обделки высоконапорных водосбросов рекомендуется предусматривать на их трактах мероприятия, обеспечивающие аэрацию пристенных слоев потока. Аэратор потока необходимо располагать на его круто-наклонном участке водослива. Если проектом предусмотрена длительная эксплуатация фронтального водосброса при частичных открытиях основных затворов, то аэратор следует размещать насколько возможно ближе к гребню водосливного оголовка, где наблюдается вакуумная зона. Для уменьшения возможности кавитационных воздействий в зоне снижения давлений за поворотом в вертикальной плоскости на дне водосброса целесообразно предусмотреть аэрацию пристенных слоев потока в начале его отводящего тракта. Для этого при сопряжении такого поворота с отводящим трактом необходимо устраивать вертикальный уступ с подводом к нему воздуха из надводного пространства. На участке от уступа до места контакта потока с дном отводящего тракта следует увеличить высоту поперечного сечения. Высота надводного пространства здесь должна быть не меньше, чем на примыкающем участке отводящего тракта.

7.7 Необходимо учитывать, что на участке сужения ниже входного оголовка на поверхности потока образуются гребни значительной высоты, которые при пропуске расчетных расходов могут перекрывать значительную часть воздушного пространства над потоком воды и существенно ограничивать поступление воздуха со стороны входного сечения на отводящий тракт фронтальных водосбросов. Поэтому необходимо проверять устойчивость течения на отводящем тракте, принимая в первом приближении, что воздух со стороны верхнего бьефа на тракт вообще не поступает. Если проектом предусмотрен пропуск расходов при частичных открытиях затворов в течение длительного времени, то проверка устойчивости течения должна выполняться для частичных открытий затворов, наиболее близких к полному.

7.8 Для безнапорных туннельных водосбросов со стесненными подходными условиями и крутыми береговыми склонами так же, как и для быстротоков, целесообразно применять траншейные входные участки. При их проектировании необходимо учитывать 6.54-6.57, а также добиваться снижения интенсивности циркуляционного течения на тракте до приемлемых значений.

Для предотвращения частично напорных режимов течения и обеспечения устойчивого безнапорного режима течения на тракте туннельных водосбросов этого типа необходимо учитывать аэрацию потока в концевом сечении траншеи перед входным сечением водосброса.

Шахтные водосбросы

7.9 Шахтные водосбросы выполняют с вертикальной или крутонаклонной шахтой, которая пройдена в породном массиве или возводится в виде отдельно стоящей башни. В последнем случае их называют башенными водосбросами. Основные конструктивные элементы шахтных водосбросов приведены на рисунке 20:

1 - подходной участок с необходимой выемкой;

2 - входной оголовок на гребне водосброса, который выполняют в виде сужающейся круглой или многоугольной в плане водосливной воронки или в виде закручивающей спиральной камеры;

3 - переходный участок, представляющий собой участок шахты с плавно уменьшающимся поперечным сечением;