Водовыпуски и водоспуски

На прудах с полным регулированием стока водовыпуски используют для опорожнения водохранилищ. Полностью пруд опорожняется через водоспуски, частично — через водоспуски и водовыпуски. В конструктивном отношении эти сооружения не имеют существенных различий. В некоторых случаях функции их могут быть совмещены. Под водовыпусками следует понимать устройства, позволяющие осуществлять эксплуатационное назначение пруда — самотечную водоподач>' на орошение, водоснабжение и водопой, попуски воды в нижний бьеф.

Водовыпуск обычно рассчитывают на возможность сработки пруда до уровня мертвого объема. В процессе эксплуатации водоспуски обычно открывают полностью для быстрейшего опорожнения пруда, расход водовыпусков регулируют в соответствии с нуждами потребителя.

Водоспуски на прудах применяются трубчатого типа. Донные водоспуски прокладываются по тальвегу балки с очень небольшим уклоном в сторону нижнего бьефа.

Преимуществом донного водоспуска является простота эксплуатации, возможность спуска воды с наиболее низких отметок и использования для пропуска строительных расходов. Недостатки его — возможное разрушение плотины при повреждении труб, недоступность для осмотра и ремонта, опасность образования фильтрационных токов вдоль трубы (этому препятствуют, устанавливая специальные диафрагмы). Донный водоспуск следует укладывать несколько ранее постройки плотины.

Сифонные водовыпуски в основном сваривают из стальных труб диаметром от 100 до 350 мм. Вакуум в сифоне допускается не более 8 м. Поэтому допустимая разность отметок наивысшей точки оси сифона и минимального горизонта воды в водохранилище не должна превышать 6 м. Разница отметок наивысшей точки оси сифона и минимального горизонта воды в нижнем бьефе не должна быть более 7 м. В случае устройства на гребне плотины проезжей дороги трубу сифона следует заглублять под нее не менее чем на 60 см. Сифонные водовыпуски обладают следующими преимуществами перед донными водоспусками: а) они более доступны для осмотра, и повреждение их менее опасно для плотины; б) строительство их возможно после возведения плотины (с погружением напорной ветви под существующий горизонт воды).

Недостатком сифонных водовыпусков является необходимость их зарядки. Для запуска из сифона откачивают воздух при помощи вакуум-насоса или заливают его водой. В первом случае на низовом конце сифона установлена задвижка, которая закрывается в момент откачки воздуха; во втором случае, кроме нижней задвижки, на входной части должен быть дисковый затвор или клапан. Вода заливается через специальное отверстие, закрываемое пробкой после заливки. Выходной конец сифона необходимо удалять от подошвы низового откоса, чтобы не вызывать его подмыва. Входную и выходную части сифона укрепляют на деревянных, железобетонных или других опорах.

Гидравлический расчет сифонного водовыпуска вед>т по формуле:

Q=мw?2gH0 (3.11).

где Qпропускаемый расход; м — коэффициент расхода сифона, в случае истечения в атмосферу и для трубы постоянного сечения.

(3.12).

Q — сумма всех коэффициентов местных сопротивлений и трения по длине трубы; wплощадь сечения сифонной трубы; Нодействующий напор,; Н — геометрический напор, для сифонов с затопленным выходом равен разности уровней верхнего и нижнего бьефов, а для сифонов с незатопленным выходом — превышению горизонта верхнего бьефа над центром выходного сечения; v0 — скорость подхода.

=3,7мw=3,14*0,22/4=0, 0314 м².

Q=0,62*0,0314v2*9,8*3,7=0,165 м3/с=165 л/с В Заволжье металлические сифоны установлены на Варфоломеевском и Нахойском водохранилищах, Александровских прудах и др. Из всех типов водовыпускных сооружений в Заволжье широкое распространение получили трубчатые напорные водовыпуски. Они состоят из входного оголовка, трубы, затвора, антифильтрационных устройств и выходного оголовка (рис. 13).

1 — приемный колодец; 2 — металлическая труба; 3 — крепление древесно-кустарниковой растительностью; 4 — уположенные террасы; 5 — металлические диафрагмы; 6 — утрамбованная глина; 7 — биологический дренаж; 8 — задвижка Лудло; 9 — магистральный канал Для устройства трубчатого водовыпуска используются стальные трубы диаметром 150−600 мм и толщиной от 7 до12 мм. Отдельные звенья соединяются сваркой встык с накладками.

Трубопровод укладывается на грунт основания под подошвой плотины с общим продольным уклоном между входным и выходным сечением 0,005−0,015. Уклон обеспечивает опорожнение трубопровода самотеком. Входное отверстие трубопровода заглубляется под минимальный горизонт воды в водохранилище не менее чем на 30 см.

Для предотвращения фильтрации вдоль поверхности труб на них ставятся специальные диафрагмы, создающие препятствие продольной фильтрации. Диафрагмы представляют собой металлические листы толщиной 5−6 мм, приваренные к трубам сплошным швом на расстоянии 3−5 м одна от другой.

Для приближенного расчета пропускной способности трубчатых металлических водовыпусков можно пользоваться специальной таблицей .

В Заволжье трубчатые напорные водовыпуски построены на регулируемых водохранилищах рек Камышлейки, Сухой Кулажихи, Сокорного пруда и др. Многолетний опыт их использования показал, что трубчатые напорные водовыпуски наиболее надежны и удобны в эксплуатации.