НИЗКОНАПОРНАЯ ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА

Предлагаемая полезная модель относится к области гидротехнического строительства в любой строительно-климатической зоне и может быть использована как при реконструкции действующих, так и при проектировании и строительстве новых низконапорных гидроузлов с грунтовыми плотинами.
Известно, что многие ныне действующие гидроузлы были построены и эксплуатируются по установленным на период строительства нормам и правилам, в частности касающимся величины сбросных расходов и режимов работы агрегатов ГЭС при пропуске расчетных и поверочных расходов.
С учетом накопившегося отечественного и зарубежного опыта гидростроительства в настоящее время эти нормы и правила пересмотрены в сторону обеспечения пропуска расчетных расходов только через водосбросные сооружения, без учета пропускной способности гидроагрегатов (СНиП 33-01-2003), в том числе из-за возможного отключения их в период прохождения максимальных сбросов. В связи с этим возникает необходимость строительства дополнительного водосброса в условиях действующего гидроузла.
Эта задача может быть решена за счет строительства берегового дополнительного водосброса, что связано с большим объемом открытых и подземных выемок грунта и проблемами сопряжения дополнительного водосброса с верхним и нижним бьефами плотины (см., например, книгу:
Гидротехнические сооружения. Учебник для студентов вузов, под редакцией М.М.Гришина. М., Высшая школа, 1979, с.571-574).
Известен также дополнительный водосброс, выполненный в теле плотины (см. патент России на полезную модель №110387). Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявляемого.
Прототип представляет собой низконапорную грунтовую плотину, включающую основание и тело, основной и дополнительный водосбросы, причем дополнительный водосброс сооружен в теле плотины. Дополнительный водосброс в прототипе выполнен в виде лотка с порогом на отметке нормального подпорного уровня (НПУ), образованного выемкой грунта на гребне плотины и сопряженного с быстротоком, размещенным на низовом откосе плотины, при этом высота боковых стенок лотка не превышает уровня гребня плотины.
Наличие дополнительного водосброса позволяет обеспечить запас пропускной способности водосбросной части плотины.
Однако прототипу присущи отдельные недостатки:
- невозможность пропуска расходов при горизонтах верхнего бьефа ниже НПУ;
- невозможность обеспечения пропуска расходов в зимний период, в том числе санитарных сбросов в период ремонтных работ на ГЭС;
- в прототипе не учтены условия надежности напорного фронта плотины в период строительства.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи повышения пропускной способности водосбросной части низконапорной грунтовой плотины путем создания конструкции дополнительного водосброса в теле действующей низконапорной плотины (гидроузла), обеспечивающей высокую степень надежности плотины при сооружении и эксплуатации указанного водосброса в жестких температурных условиях северной строительно-климатической зоны.
Для достижения данного технического результата в низконапорной грунтовой плотине, включающей основание и тело, основной и дополнительный водосбросы, причем дополнительный водосброс сооружен в теле плотины, указанный дополнительный водосброс возведен в котловане, образованном выемкой грунта тела плотины до ее основания и ограниченном пределами плотины и ее береговыми примыканиями, при этом котлован огражден конструкциями, выполненными в виде «стен в грунте».
Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, как и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая полезная модель удовлетворяет условию «новизна».
Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляется новое свойство - в период строительства дополнительного водосброса сохраняется работоспособность плотины (и гидроузла в целом) в штатном режиме за счет передачи функций плотины на участке строительства на несущие и противофильтрационные ограждающие конструкции котлована, выполненные в виде «стен в грунте».
Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена заявляемая низконапорная грунтовая плотина в плане, фиг.2 (поперечный разрез) иллюстрирует ограждающую конструкцию котлована дополнительного водосброса.
Грунтовая плотина содержит основание 1, тело 2 и основной водосброс (на чертеже не обозначен). Плотина содержит также дополнительный водосброс 3, сооруженный в котловане 4, образованном выемкой грунта тела 2 плотины до основания 1. Котлован 4 огражден конструкциями, выполненными из буросекущих свай в виде «стен в грунте» 5. Размер котлована 4 ограничен пределами плотины и ее береговыми примыканиями (на чертеже не обозначены). Входные отверстия 6 дополнительного водосброса 3 расположены ниже отметки УМО, а выходные отверстия 7 - ниже минимальных отметок в нижнем бьефе. Для выполнения «стен в грунте» 5 в верхнем бьефе предусмотрена площадка 8, которая отсыпана до незатопляемой отметки. Позициями 9 и 10 обозначены подводящий и отводящий каналы соответственно. Для усиления ограждающих конструкций 5 предусмотрена укрепительная цементация 11. Со стороны нижнего бьефа выполнена временная объездная автодорога 12, действующая в период возведения дополнительного водосброса 3.
В процессе эксплуатации предлагаемой плотины дополнительный водосброс 3 работает в напорном режиме, пропуская расходы через гидроузел во всем диапазоне напоров от ФПУ до УМО в соответствии с диспетчерским графиком, в том числе в зимний период со сбросом расходов под минимальный уровень нижнего бьефа.
При этом в период строительства дополнительного водосброса 3 «стены в грунте» 5 выполняют функции перемычки и противофильтрационного элемента напорного фронта плотины, а после завершения строительства они используются в качестве подпорных стен подводящего 9 и отводящего 10 каналов.
Предлагаемое техническое решение обладает следующими технико-экономическими преимуществами по сравнению с прототипом:
- обеспечивается возможность строительства дополнительного водосброса на действующем низконапорном гидроузле за счет расположения входных отверстий дополнительного водосброса ниже отметки УМО, а выходных - ниже минимальных отметок в нижнем бьефе. При этом не требуется проведения буровзрывных работ;
- сохраняется напорный фронт гидроузла в пределах УМО-НПУ за счет передачи функций плотины на участке строительства на несущие и противофильтрационные ограждающие конструкции котлована.
В целом указанные преимущества сокращают материальные и трудовые затраты на возведение дополнительного водосброса низконапорной грунтовой плотины и повышают надежность ее эксплуатации.
Для осуществления заявляемой полезной модели могут быть использованы известные строительные материалы и технологии, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения условию «промышленная применимость».