где - расчетный расход прорана (м3/с), определяемый из условия превышения максимального паводочного расхода над проектным расходом обеспеченностью 0,5-1,0 % для сооружений III-IV класса:
,
где - коэффициенты, соответственно, бокового сжатия потока на входе, скорости и пространственности истечения потока через проран;
- напор на входе, м;
- коэффициент заложения откосов прорана.
Преимуществом предлагаемой конструкции резервного водосброса, по сравнению с существующими, является повышенная пропускная способность за счет гладкой поверхности геомембраны, быстрота возведения (в течение 2-3 дней) и сравнительно невысокая стоимость. Такие резервные водосбросы наиболее целесообразно применять в дополнение к основным при эксплуатации малых водохранилищ, если по прогнозу предполагается паводок, превышающий расчетную обеспеченность. В случаях, когда оболочки будут заполняться воздухом или водой, водосброс может использоваться как аварийный с полной его установкой в течение 3-5 часов.
Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что надежность и безопасность грунтовых плотин и гидроузлов в целом в значительной степени зависит от работы водосбросных сооружений [12]. Наибольшее число повреждений грунтовых плотин (около 44 %) связанно с водосбросами, а наиболее распространенной причиной их аварий (около 35 % случаев) является недостаточная пропускная способность [13]. На основании обобщения данных об отказах (разрушениях) грунтовых плотин малых водохранилищ установлено, что в 30 % случаев аварии происходят на водосбросных сооружениях с вероятностью риска разрушения 2,3Ч10-3 1/год [14].
Таким образом, применение резервных водосбросов в составе речных гидроузлов комплексного и мелиоративного назначения позволит повысить их эксплуатационную надежность и безопасность. Использование одного или двух резервных водосбросов в дополнение к основному водосбросу с точки зрения теории надежности можно рассматривать как систему с резервированием, замещением с ненагруженным резервом [15]. При этом система с ненагруженным резервом дает наибольшую надежность по сравнению с нагруженным и облегченным резервным элементом. В связи с этим представляют значительный интерес исследования таких систем резервирования применительно к комплексу «основной водосброс - резервные водосбросы».
В заключении приведем некоторые общие рекомендации по применению резервных водосбросов в составе гидроузлов с грунтовыми плотинами:
- резервные водосбросы в составе гидроузлов должны применяться в дополнение к основным водосбросам;
- при проектировании резервных водосбросов в составе гидроузлов основные водосбросы целесообразно рассчитывать на максимальные паводочные расходы более частой повторяемости как для основного расчетного случая этого же класса сооружений;
- резервные водосбросы должны удовлетворять таким основным требованиям, как простота конструкции и невысокая стоимость;
- расчетные расходы резервных водосбросов в составе проектов гидроузлов должны приниматься как для паводков редкой повторяемости, соответствующей поверочному случаю данного класса грунтовой плотины;
- для повышения эффективности работы резервных водосбросов в их составе могут устраиваться грунтовые размываемые вставки с отметкой гребня на отметке ФПУ или несколько ниже;
- для низконапорных гидроузлов в качестве резервных водосбросов могут использоваться пойменные участки русел рек;
- при эксплуатации низконапорных гидроузлов для пропуска паводочных расходов, превышающих расчетный расход заданной обеспеченности, должны применяться быстровозводимые резервные водосбросы с непродолжительным временем установки;
- для аварийных водосбросов могут применяться мобильные быстровозводимые водосбросы из готовых сборных элементов с оптимальным временем их монтажа.
Список использованных источников
грунтовый паводковый плотина
1.Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003: СП 58.13330.2012: утв. М-вом регионального развития Рос. Федерации 29.12.11 № 623: введ. в действие с 01.01.13. - М.: Изд-во стандартов, 2013. - 38 с.
2.Гидротехнические сооружения: учеб. для вузов / Н. П. Розанов [и др.]; под ред. Н. П. Розанова. - М.: Агропромиздат, 1985. - 432 с.
3.Гидротехнические сооружения: учеб. для вузов / И. А. Васильева [и др.]; под ред. Н. П. Розанова. - М.: Стройиздат, 1978. - 647 с.
4.Гидротехнические сооружения / Л. Н. Рассказов [и др.]; под ред. Л. Н. Рассказова. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2008. - Ч. 1. - 576 с.
5.Мелиорация и водное хозяйство. Сооружения. Строительство: справочник / И. С. Лапидовская [и др.]; под ред. А. В. Колганова, П. А. Полад-заде. - М.: «Ассоциация Экост», 2002. - 601 с.
6.А. с. 1209754 СССР, МКИ(4) E 02 B 7/06. Водосбросное сооружение / П. М. Богословчик (СССР). - № 3776503/29-15; заявл. 30.07.84; опубл. 07.02.86, Бюл. № 5. - 3 с.