Гидротехнические мероприятия в бьефах гидроузлов

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ  МЕРОПРИЯТИЯ В  БЬЕФАХ ГИДРОУЗЛОВ

Классификация верхних бьефов

     При проектировании речных гидротехнических сооружений необходимо знать уровенный режим в ВБ, который определяется как решаемыми задачами, так и естественными условиями. Наиболее простой уровенный режим складывается у водозаборных гидроузлов: отметка уровня воды, которая обеспечивает водозабор (НПУ), поддерживается  большую часть года. Однако расходы воды в реке постоянно изменяются, и даже при постоянном маневрировании затворами практически невозможно поддерживать уровень на одной отметке. Требуется какой – то интервал отметок. Кроме того, в течение относительно короткого периода половодья через гидроузел необходимо сбрасывать расходы воды, значительно превышающие меженные.

      Учет  этих факторов привел к тому, что перед гидроузлом появился второй расчетный уровень – форсированный подпорный уровень (ФПУ). Обычно в водозаборных узлах интервал между НПУ и ФПУ равен 0,5 … 1,5 (2 м). Это сравнительно небольшой диапазон изменения уровней. Верхние бьефы с таким режимом уровней М.М Гришин предложил называть подпертыми. В них не осуществляется ни сезонное, ни годовое, ни многолетнее регулирование стока. Если же одна из главных задач состоит в регулирований стока реки, то верхний бьеф называется водохранилищем. Уровень воды в водохранилище может изменяться в значительных пределах (десятки метров): от ФПУ и НПУ – наивысший уровень, обеспечивающий расчетную вместимость водохранилища, до УМО. Подпертые бьефы располагаются обычно в русле реки; при НПУ иногда затопляется и пойма.

     Водохранилища могут быть долинные (русловые), то есть образующиеся затоплением речной долины, наливные, образованные в понижениях вне речной долины, и расположенные в долине соседней реки (см. рис. 10.9).

     При водохозяйственных расчетах различают водохранилища сезонного, годового и многолетнего регулирования стока. Несколько иная классификация верхних бьефов используется в методах расчета заиления. (см. 10. 1. 9.).

       Организация чаши  водохранилищ

     Первый  этап строительства водохранилищ –  отыскание места для его чаши и определение отметок расчетных  уровней. Топографической характеристикой  водохранилищ служат батиграфические кривые: кривая вместимости W и кривая площадей зеркала Ω в зависимости от отметки уровня в водохранилище Z. С точки зрения полезного использования отчуждаемой площади земли показательным будет отношение w/Ω, которое можно истолковать как среднюю глубину водохранилища (пруда). При проектирований оперируют обычно не всей вместимостью водохранилища, а только полезной w_пол, размещающейся между УМО и НПУ. Чем больше отношение w_пол/Ω, тем лучше характеристики водохранилища. Для горных водохранилищ оно равно 8 … 15 и более, для равнинных – 2 … 5.

     Речные  долины обычно являются региональными  дренами, поэтому подъем уровня воды в водохранилище, включая и зону дополнительного подпора, формирующуюся  при занесении, приводит к подпору  уровней грунтового потока, направленного  к реке. Этот подпор распространяется от реки на километры и даже десятки  километров  (в зависимости от водопроницаемости грунтов и  подпора уровней в реке). Прогнозирование динамики дополнительного подпора в начале водохранилища и зоне подтопления, в которой будет ограничена или исключена хозяйственная деятельность, должно быть неотъемлемой частью проекта.

     В экономическом отношении лучшим будет тот вариант створа плотины, НПУ, режима работы, защитных мероприятий  и т. д., при котором сумма затрат на строительство и мероприятия  в пределах водохранилища, отнесенная к единице продукции (1м³ полезной емкости, 1 кВт ч электроэнергии и др.), наименьшая. Следует также учитывать другие стороны эффективности и ущерба, например возможность организации или улучшения судоходства,  улучшение водоснабжения, рекреационный и социальный эффект, перекрытие  путей миграции рыб и судоходства, влияние на прибрежные угодья и лесные массивы и т.д.

     В состав мероприятий по организации  чаши водохранилища входят:

     перенос из зоны затопления и подтопления , а также из зоны разрушения береговой полосы волнами населенных пунктов, предприятий, дорог, ЛЭП, линий связи, исторических памятников и объектов;

     защита  отдельных объектов от затопления и  потопления, в том числе и некоторых участков сельскохозяйственных угодий. При ориентировочной оценке зона подтопления определяется положением уровня грунтовых вод в новых условиях: территория считается подтопленной при глубине грунтовых вод в населенных пунктах менее 4 м, в других местах  - менее 2 м;

     лесосводка и лесоочистка с деловым использованием древесины;

     санитарные  мероприятия (дезинфекция и перенос  инфекционных скотомогильников, кладбищ, очистных сооружений и т.д, хлорирование территорий);

     подготовка  тоневых участков при рыбохозяйственном использовании водохранилища;

     археологические работы (выявление, раскопки и исследование археологических объектов, к которым  не будет доступа);

     противофильтрационные мероприятия на дне и бортах водохранилища, если фильтрация из него угрожает расположенным ниже объектам (удаленным иногда не десятки километров);

     защита в необходимых случаях некоторых участков водохранилищ от ветровых и судовых волн, навала льда, высоких уровней, заторов и зажоров; высоких уровней, заторов и зажоров;

     противооползневые работы;

     водопонижающие мелиоративные мероприятия на защищенных от затопления мелководных зонах водохранилища;

     работы  по регулированию наносного режима водохранилищ;

     противомалярийные мероприятия в южной зоне (до 64⁰ с.ш.);

     специальные мероприятия по регулированию биологического режима в  водохранилищах, связанные с изменением термического и скоростного режимов потока;

     экологические и природоохранные мероприятия.

     Проведение этих мероприятий регламентируется нормативными документами.

     Мероприятия в подпертых бьефах

     Отличительная особенность подпертых бьефов – их значительная проточность, благодаря чему наносы транспортируются к гидроузлу и в НБ в первые же годы эксплуатации. Поэтому значительная часть мероприятий связана с аккумуляции наносов в бьефе.

     К первой группе мероприятий относится  регулирование потока для формирования русла с оптимальным подходом к сооружениям гидроузла. В результате составления прогноза заиления подпертого бьефа определяют время подхода к гидроузлу песчаных фракций. Если это произойдет через 7...10 лет, то имеет смысл строить регуляционные сооружения одновременно с гидроузлами, используя ту же производственную базу. При длительных сроках заиления регуляционные сооружения могут быть построены во вторую очередь к тому времени, когда они действительно необходимы (подход мелкого гравия).

     Регуляционные сооружения в подпертом бьефе  иногда строят с целью защиты от заиления части подпертого бьефа, которая  может быть полезной для суточного  регулирования расходов воды (например, на ГЭС и ГАЭС ). Такая схема наиболее целесообразна при широком подпертом бьефе (большая площадь зеркала дает возможность проводить регулирование при меньшем диапазоне уровней). Эту широкую мелководную часть отгораживают от всего бьефа дамбой, нерегулируемый вход в нее оставляют вблизи гидроузла. Таким образом, заиление и занесение будут происходить только в зоне транзитного потока. Крупные наносы к гидроузлу подойдут быстрее, но противонасосные средства гидроузла защитят канал. Затем наносы сбрасывают в НБ. Заиление регулирующей, отгороженной от транзитного потока части подпертого бьефа происходит только теми наносами, которые заносятся аккумулированной в ней водой; интенсивность заиления при этом намного меньше, чем при прохождении транзитного потока.