Технические условия проектирования

Проектирование водовыпускного сооружения начинают с опре­деления его местоположения на трассе водоподачи. Для сокраще­ния длины напорного трубопровода водовыпускной оголовок (гре­бень сифона или основные затворы) можно расположить в точке пересечения поверхности земли с дном отводящего канала. При ук­лонах местности более 0,05, при просадочных и сильно фильтрую­щих грунтах, а также в случаях, когда канал выполняют без обли­цовки и есть опасность разрушения его дамб, оголовок располагают полностью в выемке. В остальных случаях местоположение водовы­пускного сооружения определяют по конструктивным соображе­ниям.
Для низконапорных станций, оборудованных горизонтальными или крупными вертикальными осевыми насосами, возможно со­вмещение водовыпускного сооружения со зданием насосной стан­ции.
Определив тип водовыпускного сооружения и его местополо­жение, переходят к проектированию проточной части и конструк­тивных элементов сооружений. Конструкция и размеры сооруже­ния должны обеспечивать наилучшие условия течения воды, а также необходимую прочность и устойчивость сооружения. Для этого необходимо выполнить следующие, одинаковые для всех ти­пов водовыпускных сооружений условия: объем проточной части водовыпускного сооружения должен быть минимальным. Основ­ные размеры водовыпускного сооружения (ширина, высота, дли­на) определяют размеры напорного трубопровода и отводящего канала.
Превышение верха стен и гребня дамб обвалования в пределах водовыпускного сооружения над максимальным расчетным уров­нем воды (с учетом ветровых волн и волн пуска основных агрегатов) принимают в зависимости от подачи насосной станции:

Превышение верха стен и гребней дамб обвалования дано для облицованных каналов, а в скобках — для необлицованных.
Превышение верха стен и гребней дамб обвалования для насос­ных станций, подача которых превышает 100 м3/с, принимают по нормам для плотин.
Ширину водовыпускного сооружения определяют по числу на­порных трубопроводов, минимально допустимым расстояниям между ними или минимально допустимой толщине быка между со­седними камерами. Толщину быка выбирают исходя или из его прочности, или возможности размещения пазовых конструкций затворов. При использовании в качестве запорного устройства кла-пана-захлопки расстояние между быком и краем трубы должно быть не менее 0,3 м.
Длину колодца рассчитывают из условия обеспечения спокой­ного выхода воды из него.
Между колодцем и отводящим каналом предусматривают пере­ходную часть, обеспечивающую поступление воды в канал с равно­мерными скоростями. Конфигурация переходной части зависит от соотношения ширины колодца и ширины канала по дну.
При ширине канала, равной ширине водовыпускного колодца, что чаще всего бывает при выпуске воды из одного трубопровода, переходная часть отсутствует, скорости на выходе из колодца близ­ки скоростям в канале, что обеспечивает наилучшие гидравличес­кие условия работы.
Если ширина канала превышает ширину колодца, переходной участок выполняют в виде плавно расширяющегося конуса. Для предотвращения отрыва потока от стенок переходной части конуса угол его расширения не должен превышать 30°, а также целесооб­разно в пределах переходного расширяющегося участка устраивать дно с обратным уклоном (см. раздел 3.3).
Если ширина канала меньше ширины бассейна водовыпуска, что наиболее часто встречается в практике, то переходной участок сооружают в виде плавно сужающегося конуса с углом конусности 30…40° (см. рис. 8.4, 8.6).
Коэффициент заложения откосов в пределах водовыпускного сооружения принимают таким же, как и в отводящем канале.
Водовыпускной оголовок с откосами наиболее удобно сопрягать обратными стенками, расположенными под углом 45° к оси соору­жения, допустимо и под углом 90° (см. рис. 8.4), но, возможно и ны­ряющими стенками, а при специальном обосновании — и косыми плоскостями.
Водовыпускные сооружения являются напорными гидротех­ническими сооружениями, поэтому должны быть рассчитаны не только на общую прочность и устойчивость, но и на возможность суффозии и выпора грунта основания. Расчет выполняют, как для напорных гидротехнических сооружений.
Для предотвращения фильтрации в обход сооружения (боковая фильтрация) предусматривают железобетонные или шпунтовые стенки, примыкающие к массивным водовыпускным оголовкам. Длина шпор должна быть (1,5…2)#, где Н— высота стенки от низа массивной части сооружения до верха дамбы или площадки вокруг сооружения. Применение шпунтовых заграждений для предотвра­щения суффозии и выпора грунта обосновывают расчетом. Обычно шпунты применяют при слабых грунтах основания и напорах более 5 м. Водовыпускные оголовки и камеры, оборудованные ремонт­ными затворами, проверяют на всплывание, общую устойчивость и прочность при опорожнении до 50 % камер. Резервуары водовы­пускных сооружений с переливными стенками должны быть устой­чивы при их полном опорожнении.
Запорные устройства, предотвращающие обратное течение по напорным трубопроводам из водовыпускных сооружений, должны иметь время срабатывания не более 5 с, простую и надежную конст­рукцию, возможность проведения ремонтов без отключения насос­ной станции; возможность обмерзания подвижных частей затво­ров, пазовых конструкций, воздушных труб и клапанов срыва ваку­ума должна быть исключена.
В качестве запорных устройств рекомендуют применять:
на водовыпускных сооружениях с механическими затворами ра­бочие затворы (обратные клапаны, клапаны-захлопки, гидротехни­ческие плоские и сегментные затворы), для ремонта которых уста­навливают ремонтные заграждения в виде плоских затворов или шандор;
на сифонных водовыпускных сооружениях запорными устрой­ствами служат клапаны срыва вакуума, которые впускают воздух в сифоны при начале обратного течения воды по трубопроводам и тем самым разряжают сифоны, а водоприемник отсекается от на­порных трубопроводов.
На водовыпускных сооружениях с переливными стенками спе­циальных запорных устройств не предусматривают.
На водовыпускных сооружениях, оборудованных затворами, предусматривают воздушные трубы для выпуска воздуха из напор­ного трубопровода при пуске насосов и впуске воздуха в трубопро­воды при остановке насосов.
Низ выходных отверстий водовыпускных оголовков (за исклю­чением случаев, когда в качестве запорных устройств применяют клапаны-захлопки) располагают заподлицо с дном бассейна водо­выпуска.

Переходной участок и часть канала за ним защищают от размы­ва железобетонной облицовкой, каменной наброской. Длина и тип крепления дна и откосов водовыпускного сооружения и канала зависят от размеров сооружения, выходных скоростей и прочно­сти грунтов основания. Для мелких и средних станций минималь­ную длину крепления канала за водовыпускным сооружением мож­но принять (10…12)/i (h— глубина воды в канале). Для крепления дна и откосов сооружения используют монолитный и сборный же­лезобетон. Для уменьшения придонных скоростей за бетонным креплением на длине (2…3)/г делают отсыпку слоем 20 см из щебня крупностью до 5 см.