Действующий

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

     6 Поверхностные водосбросы

6.1 Поверхностные водосбросы в составе гидроузлов следует применять как собственно водосбросы - для сброса из верхнего бьефа излишней воды в нижний бьеф или в бассейн другой реки в период прохождения паводков. В ряде случаев, при необходимости осуществления полезных попусков в нижний бьеф, их следует использовать в качестве водовыпусков. В качестве водоспусков для опорожнения водохранилища они применяются лишь в составе низконапорных гидроузлов и при низком (на уровне дна) расположении порогов их входных участков (водосливов).

Поверхностные водосбросы при соответствующем обосновании следует применять также для сброса в нижний бьеф льда, плавающего сора, в качестве элементов рыбопропускных сооружений и для пропуска бревен как лесоспуски и плотоходы.

6.2 Поверхностные водосбросы отличаются друг от друга очертанием гребня в плане, формой поперечного профиля, высотой водосливного порога.

Водосливные плотины малой высоты имеют распластанный профиль и по форме и размерам поперечного сечения являются водосливом с широким порогом.

Водосливные плотины средней и большой высоты выполняются с криволинейным практическим профилем водосливной поверхности, безвакуумным или вакуумным.

Водосливы с тонкой стенкой применяются в случае незначительного перепада уровней воды для временных сооружений. В практике гидротехнического строительства для эксплуатационных водосбросов они имеют ограниченное применение.

6.3 Пропускная способность водослива определяется значением расхода воды Q, переливающейся через водосливную стенку. В общем случае расход Q может быть вычислен по формуле

,                                               (4)


где - полный напор водослива, - напор на гребне водослива, определяемый разностью отметок уровня воды в верхнем бьефе и гребня водослива, - скорость подхода воды к водосливу в верхнем бьефе; - коэффициент расхода водослива, - ширина водослива (водосливного пролета), определяемая по нормали к направлению течения; - коэффициент бокового сжатия, учитывающий соотношение ширины потока в верхнем бьефе и ширины водослива; - коэффициент подтопления, учитывающий влияние уровня нижнего бьефа на истечение воды через водослив и зависящий от разницы отметок воды в нижнем бьефе и отметки гребня водослива.

          

Определение коэффициентов, входящих в формулу (4), приведено в [3].

6.4 Водосливы практического профиля следует выполнять с криволинейным оголовком, работающим в безвакуумном режиме при пропуске расхода основного расчетного случая. Сопряжение оголовка с водосливной гранью должно быть плавным. Уклон водосливной грани и ее протяженность следует назначать исходя из конструктивных особенностей профиля плотины в соответствии с требованиями СП 40.13330.

Очертание безвакуумного оголовка должно приниматься по координатам профилей таких водосливов, обоснованных ранее на основании экспериментальных исследований (типа WES, Кригера-Офицерова и др.). Эти координаты приводятся в справочных изданиях в виде расчетных формул или таблиц. Работа оголовков как безвакуумных обеспечивается только при значительной ширине водослива, свободном истечении и напорах на гребне водослива , где - профилирующий напор, т.е. напор на гребне, принятый при определении координат водосливной поверхности. Значение должно приниматься при уровне воды в верхнем бьефе, равном или несколько большем НПУ. Необходимо учитывать, что даже при и наличии пазов затворов и быков, выдвинутых на расстояние менее 0,5 , на сливной грани вблизи быков таких водосливов имеют место вакуумы, достигающие 0,05 . При повышении уровня выше НПУ () и в случае истечения из-под затвора на поверхности оголовка происходит дополнительное понижение давления, и он работает как вакуумный.

6.5 Для снижения значений мгновенных вакуумов в случаях, рассмотренных в 6.4, рекомендуется:

смещение линии опирания низового контура затворов в сторону нижнего бьефа от гребня на (0,1-0,2) ;

закрытие пазов плоских затворов при пропуске расходов, близких к расходу основного расчетного случая;

увеличение профилирующего напора на 10%-15% по сравнению с напором, соответствующим расходу основного расчетного случая;

увеличение пролета в створе низовой грани паза плоских затворов по сравнению с пролетом в створе его верховой грани для обеспечения подвода по пазам воздуха к сливной грани.

6.6 Вакуумные водосливные плотны (водосливы) по сравнению с безвакуумными имеют более высокие коэффициенты расхода , а также более обжатые профили, оголовки которых являются более простыми в исполнении (с круговым или эллиптическим оголовком). Применение их целесообразно для получения более обжатого профиля поперечного сечения плотины в случаях, когда:

безвакуумный профиль при небольших и средних высотах водосливной плотины имеет чрезмерный запас устойчивости против сдвига, а облегчение его другими способами или конструктивными мероприятиями (устройство продольной полости в теле плотины, устройство нависающей в сторону верхнего бьефа консоли оголовка и др.) приводит к усложнению конструкции;

удельный расход воды в нижнем бьефе не является лимитирующей величиной и сравнение вариантов целесообразно проводить по напору на гребне водослива, а не по удельному расходу ;

площадь временно затапливаемых земель в верхнем бьефе в период пропуска паводка необходимо сократить до минимума.

6.7 Для работы водослива без кавитационных явлений и неблагоприятных прорывов воздуха в область вакуума необходимо:

обеспечить допустимые значения вакуума на оголовке водослива;

предотвратить срыв вакуума путем конструктивного оформления участка оголовка: устройства плавно очерченных устоев и удлиненных в сторону верхнего бьефа быков, расположения точки опирания низового контура затворов за пределами зоны вакуума;

ограничить отношение напора к фиктивному радиусу вакуумного водосливного оголовка до значения 3,4...3,6, а в сооружениях I класса - до 3,0...3,3.

Фиктивный радиус эллиптического (в частном случае, кругового) вакуумного оголовка определяется радиусом окружности, вписанной между сторонами АВ, ВС и СД оголовка (рисунок 3).