Гидротехнические сооружения

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

1. Гидротехнические сооружения Водного хозяйства Новочеркасской ГРЭС

2. Цимлянское водохранилище

3. Судоходные шлюзы №14 и №15 Волго-Донского судоходного канала

4. Шлюз - регулятор на реке Грушевка

5. Водохранилище на б. Камышеваха «Ростовское море

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Целью производственной практики является закрепление теоретических знаний по ряду специальных дисциплин - обводнению, водопроводным и водоотводящим сетям, при практическом изучении конструкций, устройств и эксплуатации различных сооружений водного хозяйства, применяемых при комплексном использовании и охране водных ресурсов. Кроме того, данная практика подготавливает студентов к изучению дисциплины «Гидротехнические сооружения».

В задачи производственной практики входит:

· Закрепление и практическое углубление профессиональных знаний, полученных в университете по некоторым обще-профессиональным дисциплинам.

· Изучение конструкций и устройств гидротехнических сооружений, входящих в состав комплексных гидроузлов, а также сооружений водного хозяйства, рыбного хозяйства, системы обводнения и орошения.

· Сбор материалов для курсового и дипломного проектирования по комплексному использованию водных ресурсов.

Во время прохождения практики студент обязан:

· Полностью выполнять основные задачи и задания практики.

· Изучить и строго соблюдать правила техники безопасности и охраны труда.

· Нести ответственность за выполненную работу и её результаты.

В течении производственной практики особое внимание должно быть уделено современным конструкциям гидротехнических сооружений, устройствам автоматизации их работы, способом их эксплуатации, влиянию сооружений на окружающую среду и экологическую обстановку прилегающих территорий.

Каждый студент в период производственной практики должен выполнить индивидуальное задание, получаемое от руководителя практики от университета, по более подробному и глубокому изучению отдельных гидротехнических устройств и эксплуатации гидротехнических сооружений.

Кроме того, студенту необходимо пополнить свои теоретические знания путём самостоятельной работы над литературой по тематике и в связи направленностью практики. Используя научно-техническую, справочную литературу и нормативные документы нужно самостоятельно, на соответствующем инженерном уровне, для конкретного объекта охарактеризовать виды сооружений, их назначение, параметры, принятые мероприятия по устранению негативного влияния гидротехнического объекта на водные ресурсы и окружающую природную среду.



1. Гидротехнические сооружения Водного хозяйства Новочеркасской ГРЭС

Новочеркасская ГРЭС представляет собой сложный водохозяйственный комплекс, который осуществляет пользование водными объектами с целью подачи воды для охлаждения основного оборудования с последующим сбросом подогретой воды. ГРЭС имеет в своем составе не только энергетические объекты, но и размещенную на большой территории систему гидротехнических сооружений включающих водозабор, подводящий и отводящие каналы, сифонный водосброс, дюкер, водоподводные сооружения, насосные станции, золошлакоотвалы и другие сооружения.

Источником технического водоснабжения ГРЭС является р. Дон. Водоснабжение осуществляется по прямоточной схеме. В современных условиях в районе водозабора ГРЭС гидрологический режим р. Дон сильно изменен - вследствие многолетнего регулирования стока Цимлянским водохранилищем. По сравнению с естественным режимом летние меженные расходы воды увеличились в среднем в 2,5 - 3,0 раза; в то же время произошло резкое уменьшение максимальных расходов половодий.

Ковшевой бесплотинный водозабор ГРЭС расположен на 6 км ниже по течению от станицы Мелиховской - на правом берегу р. Дон в районе большой излучины. Рыбозаградитель и сороудерживающая запань находятся в стадии реконструкции.

Между начальным участком подводящего канала и сбросным каналом №2 (теплым каналом) вырыт соединительный канал длиной 0,6 км - на расстоянии 0,2 км от р. Дон, параллельно ее руслу.

Подводящий канал от водозабора до береговых насосных станций (БНС) ГРЭС проложен в выемке. Его длина - 20,5 км, ширина по дну - 30,0 м. До ст. Бессергеневская (до дюкера) холодный канал проложен по руслу пр. Аксай со спрямлением ее излучин (в естественном состоянии пр. Аксай имела длину равную 79 км). Длина этого участка канала - 12,1 км.

Из грунта, вынутого при строительстве холодного (и теплого) каналов, отсыпаны ограждающие дамбы. Они препятствуют прохождению по пойме расходов воды многоводных половодий.

В районе дюкера расходы воды, поступающие из р. Дон делятся на две части.

Первая часть расходов воды по дюкеру, приложенному под дном сбросного канала №2, уходит влево и питает естественно сформированное старое русло пр. Аксай.

Вторая часть расходов воды, т.е. основной расход, предназначенный для работы ГРЭС, поворачивает вправо. Эта вода поступает к БНС ГРЭС по трем участкам канала:

1) прорытому по руслу р. Воргунка (длина - 2,8 км);

2) искусственно созданному руслу от р. Воргунка до ГРЭС (длина - 5,1 км);

3)искусственно созданному руслу в пределах ГРЭС (длина - 0,5 км).

Дюкер находится на балансе ОАО «Новочеркасский рыбокомбинат», который производит его эксплуатацию и ремонт. Выполнен из трех ниток железобетонных труб с отверстиями прямоугольного сечения (ширина - 1,2м; высота - 2,2м). Головная часть дюкера при строительстве была оборудована плоскими затворами, которые в настоящее время находится в неработающем состоянии.

1.1 Расчетная часть

Таблица №1Гидрологические измерения на р.

№ поплавка	Расстояние от пост. начала в створах, м	Отсчет времени при прхождении через створы, с	Общая продолжи-тельность, с	Скорость поплавка, м/с
	верхнем	основном	нижнем	верхнем	основном	нижнем
1	5,31	9,36	8,5	0	234	412	412	0,29
2	5,48	9,28	8,5		110	356	356	0,33
3	5,54	7,29	6		97	285	285	0,42
4	5,54	7,4	6		115	365	365	0,33
5	5,27	7,4	6		113	301	301	0,40
6	5,66	8,6	7		111	295	295	0,40
7	5,72	8,55	7		101	299	299	0,40
8	5,75	8,43	7		100	243	243	0,49
9	5,96	7,44	6		116	302	302	0,39
10	6,5	8,46	7		103	247	247	0,48
11	6,54	10,21	9,5		105	290	290	0,41
12	6,79	10,84	9		104	255	255	0,47
13	7,58	10,75	9,5		90	277	277	0,43
14	8,24	6,55	7,5		90	292	292	0,41
15	8,86	8,52	7		96	283	283	0,42
16	8,82	10,05	9		101	290	290	0,41
17	8,86	12,75	11,5		85	276	276	0,43
18	10,06	10,69	9		103	305	305	0,39
19	10,18	9,24	9		108	277	277	0,43
20	10,46	10	10		112	298	298	0,40
21	12,54	20,9	15,5		109	280	280	0,43
22	12,35	21	14		99	260	260	0,46
23	13,59	14,96	12,5		100	297	297	0,40
24	15,8	24,7	20		101	272	272	0,44
25	13,25	20,9	19		110	289	289	0,41
26	11,39	18,8	17		113	293	293	0,41
27	17	23,78	21,5		118	351	351	0,34
28	19,4	20,7	19		108	293	293	0,41
29	19,27	22,4	15		115	304	304	0,39
30	20,07	19,02	17		112	295	295	0,40
31	22,19	19,02	17		104	305	305	0,39
32	25,16	25,5	22		117	291	291	0,41
33	17,2	27,94	26		110	287	287	0,42
34	17,2	25,5	24		113	289	289	0,41
35	28,5	28,9	27		104	297	297	0,40
36	25,5	26,73	25,5		109	347	347	0,34
37	22,5	25,99	29		107	341	341	0,35
38	22,04	26,8	27,5		110	352	352	0,34
39	26	26	28		120	410	410	0,29
40	29	27	30,5		180	412	412	0,29
ср. значение	0,40



Рисунок 1 Продольный профиль р.

Общая формула:

0,11165+0,558+1385,1875+0,522+0,11165=1386,5



2. Цимлянское водохранилище на реке Дон

Цимлянское водохранилище создано в долине Нижнего Дона и в устьевых участках его преимущественно правых притоков (рек Цимла, Чир и других). Долина р.Дон в пределах водохранилища имеет резко ассиметричное строение с высоким и местами крутым правым берегом и относительно низким и пологим левым берегом. Только в районе Нагавской террасы, от с. Жуковского до х.Веселого, левый берег высокий и обрывистый. Такой же ассиметричный характер имеют долины притоков р.Дон и крупные балки в районе водохранилища.

Главными рельефообразующими процессами в районе водохранилища являются процессы эрозионного размыва поверхности, происходившие в течение длительного времени. Обилие свежих действующих оврагов и промоин по берегам водохранилища свидетельствует об оживлении эрозионной деятельности за последние 100-150 лет.

Цимлянское водохранилище имеет общую длину более 280 км, среднюю ширину - 14,9 км, глубину 8,8 м, наибольшая глубина 35 м. Длина береговой линии составляет 641 км. Площадь водного зеркала при НПУ составляет 2700 км?, полный объем - 23,7 км?, полезный объем - 11,6 км?.

Гидрографическая сеть водохранилища представлена 34 небольшими протоками: Чир, Аксай Курмоярский, Мышкова, Цимла.

Наполнение Цимлянского водохранилища происходит, в основном, за счет стока талых вод весеннего половодья с территории бассейна, расположенной выше г. Калача, а также за счет боковой приточности. Среднегодовой приток р.Дон (во входном створе Цимлянского водохранилища) у г.Калач за 118 лет наблюдений составляет 19,9 км?, для условий среднезасушливых лет 75% обеспеченности - 14,5 км? и 9,5 км? в крайне маловодные годы (95%).

Цимлянское водохранилище соединено с р.Волгой Волго-Донским судоходным каналом длиной 101 км. Оно является основным источником питания оросительных систем левобережья Дона. Подача воды осуществляется с помощью Донского магистрального канала (ДМК) протяженностью 12 км с головным расходом 250 м? в секунду, которая обеспечивается при уровне воды в Цимлянском водохранилище не ниже 33,2м. На ДМК возложено выполнение следующих функций:

· Подача воды для орошения,

· Подпитка реки Сал,

· Подпитка и опреснение Манычских водохранилищ.

К ДМК подключены Нижне-Донская, Верхне-Сальская, Багаевская, Садсковская, Пролетарская оросительные системы и другие наибольшие площади орошения, расположенные в зоне каналов.

Общая площадь орошения в зоне ДМК в недавнем прошлом составило 270 тысяч Га. Донская вода на ДМК поступает в Манычские водохранилища через Садсковский сброс выше Веселовской плотины и через Пролетарскую ветвь по Ельмутинскому и концевому сбросам суммарным объемом около 400 млн.м? в год.

Цимлянкая ГЭС

Цимлянская ГЭС строилась в 1949-1952 гг. усилиями заключенных ГУЛАГа ( Цимлянский ИТЛ, в котором содержалось до 47000 человек). Была введена в эксплуатацию в июле 1952 года. Является средненапорной электростанцией руслового типа.

'''Состав сооружений ГЭС:'''

· земляная плотина высотой 32 м;

· бетонная водосливная плотина;

· здание ГЭС;

· двухкамерный судоходный шлюз;

· рыбоподъёмник;

· головное сооружение Донского магистрального оросительного канала.

Мощность ГЭС -- 209 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии - 627,7 млн кВт/ч. В здании ГЭС размещены 5 поворотно-лопастных гидроагрегатов -- два гидроагрегата по 52,5МВт, два гидроагрегата по 50МВт и гидроагрегат рыбоподъемника мощностью 4 МВт. Гидроагрегаты работают при напоре 17,5-24,5м.

Плотиной ГЭС образовано крупное Цимлянское водохранилище, используемое в первую очередь в интересах водного транспорта, ирригации и водоснабжения. Плотина Цимлянской ГЭС фактически является нижней ступенью Волго-Донского судоходного канала. По плотине ГЭС проходят магистральные железнодорожный и автодорожный переходы.

В 1999 и 2001 гг. два гидроагрегата были реконструированы с увеличением мощности с первоначальных 50МВт до 52,5МВт. В декабре 2007 года были подведены итоги конкурса на замену третьего гидроагрегата (станционный №4);в соответствии с ним, гидротурбину поставит ЗАО «Турбоинжиниринг - Русэлпром», гидрогенератор -- ОАО НПО «Элсиб». Новое оборудоване должно быть смонтировано к 30 сентября 2009 года. Позднее планируется произвести замену и четвёртого гидроагрегата.

Цимлянская ГЭС спроектирована институтом «Гидропроект».

ГЭС входит в состав ОАО «Южная генерирующая компания -- ТГК-8»

Гидроэлектростанции (ГЭС)

Гидроэлектростанция (ГЭС) -- электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Особенности ГЭС

§ Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.

§ Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии

§ Возобновляемый источник энергии

§ Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций

§ Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое

§ Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей

§ Водохранилища часто занимают значительные территории

§ Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.

Принцип работы ГЭС

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией -- естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля за работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

§ мощные -- вырабатывают от 25 МВТ до 250 МВт и выше;

§ средние -- до 25 МВт;

§ малые гидроэлектростанции -- до 5 МВт.

Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

§ высоконапорные -- более 60 м;

§ средненапорные -- от 25 м;

§ низконапорные -- от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных -- ковшовые и радиально осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных -- поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож -- вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами -- железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

· русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.

· плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

· деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние -- спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида безнапорные, или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище -- такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.

· гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.

В гидроэлектрические станции, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.



3. Судоходные шлюзы №14 и №15 Волго-Донского судоходного канала

Судоходные шлюзы №14 и №15 Волго-Донского судоходного канала

Судоходный шлюз представляет собой напорное гидротехническое сооружение, предназначенное для перемещения судов из одного бьефа в другой.

Современные судоходные шлюзы строят из железобетона, а элементы оборудования изготавливают из стали. Шлюз состоит из трех основных частей: верхней и нижней голов и камеры. Головы шлюза предназначены для размещения оборудования, ворот, водопроводных систем, пульта управления. Они воспринимают напор воды. Камера шлюза предназначена для размещения в ней шлюзуемых судов.

По числу камер и их взаимному расположению судоходные шлюзы делятся на однокамерные, многокамерные, однониточные и двухниточные. Число камер шлюза в составе гидроузла зависит от напора воды на гидроузел, геологических и прочих местных условий, его устанавливают расчетным путем.

Наиболее распространены однокамерные шлюзы. Прежде однокамерные шлюзы строились для напоров, не превышавших 20 м. В современных условиях с развитием строительной индустрии напор в однокамерном шлюзе может быть значительно больше.

При относительно небольших напорах (6-8 м) и существенных колебаниях уровня воды в верхнем бьефе (ВБ) дно на подходах к шлюзу со стороны верхнего и нижнего бьефов (НБ) и дно камеры шлюза могут находиться примерно на одной высоте.

Здесь лимитирующей судоходство является глубина на нижнем пороге шлюза. Увеличенная вследствие напора глубина на верхнем пороге не создает возможности для повышения загрузки транзитных судов.

При больших напорах воды строят шлюзы со стенкой падения, которая выравнивает глубины на порогах верхней и нижней голов шлюза, позволяет уменьшить высоту ворот со стороны верхнего бьефа, снизить затраты на строительство шлюза. Наличие уступа в верхней голове используют и в технологических целях - для прохода судов ворота верхней головы опускаются под воду у стенки падения.

В поперечном сечении камера современного шлюза имеет очертания дока с вертикальными стенами. При необходимости преодоления значительного напора воды или по иным технико-экономическим соображениям строят многокамерные шлюзы. Многокамерный шлюз представляет собой несколько последовательно расположенных шлюзов с общими средними (промежуточными) головами. При стабильных уровнях воды в верхнем и нижнем бьефах общий напор на гидроузел равномерно распределяется на камеры многокамерного шлюза. Однако в большинстве случаев уровни в бьефах подвержены значительным и несогласованным во времени колебаниям. Например, при глубокой предполоводнойсработке водохранилища возможны резкие колебания уровня воды в нижнем бьефе при суточном регулировании стока. В этом случае нижняя камера многокамерного шлюза не сможет вместить весь объем воды, поступающей в нее из верхних камер. Для исключения перелива воды через ворота шлюза необходимо устройство специальных водосбросов. Число камер многокамерного шлюза определяется расчетным путем на основе пропускной способности шлюза, расхода воды на шлюзование и т. д.

В остальных случаях при больших напорах (30 м и более) строят шахтные шлюзы. Конструкция шахтного шлюза позволяет уменьшить высоту ворот нижней головы и существенно облегчить их. Часть напора на нижнюю голову воспринимается бетонным элементом шлюза - забральником

На участках с интенсивным судоходством строят парные (двухниточные) шлюзы. Такой шлюз имеет большую пропускную способность, при его использовании снижаются затраты времени на пропуск судов. В состав парного шлюза могут входить шлюзы любого из перечисленных типов. На наиболее грузонапряженных участках единой глубоководной системы - реках Волге и Каме - все судоходные шлюзы двухниточные.Для повышения и понижения уровня воды в шлюзе до отметки верхнего или нижнего бьефа наполняют или опорожняют камеры. Подача и сброс воды происходят по специальным водопроводным системам самотеком под действием напора по принципу сообщающихся сосудов.

Объем подаваемой в шлюз или сбрасываемой из него воды называется сливной призмой. Она примерно равна произведению, полученному от перемножения длины, ширины камеры и напора.

3.1 Конструкция шлюза

На внутренних водных путях России наиболее широкое распространение получил однокамерный шлюз со стенкой падения. В головах шлюза размещены: оборудование, механизмы, водопроводные системы, пульты управления. От верхнего бьефа камера шлюза отделена воротами, чаще всего имеющими вид плоского металлического щита, перемещаемого по вертикали. Длина щита несколько превышает ширину камеры, а высота - глубину на пороге верхней головы. Перед рабочими воротами на верхней голове имеются аварийные ворота, которые обычно являются подъемно-опускным металлическим щитом.

У шлюза подобного типа рабочие ворота одновременно выполняют функцию гидравлического затвора. Для наполнения шлюза рабочие ворота медленно поднимают на высоту 1,5-2,5 м. Через образовавшуюся под воротами щель вода протекает из верхнего бьефа в камеру. Эта падающая с большой высоты мощная струя в камере шлюза может вызвать сильные колебания - "раскачку" воды. Чтобы ослабить неблагоприятное воздействие потока на ошвартованные в камере шлюза суда, воду из-под ворот направляют в специальное пространство за железобетонный экран, называемое камерой гашения энергии потока. Балочный гаситель способствует выравниванию скорости течения потока по глубине и ширине камеры шлюза. На примыкающем к балочному гасителю участке камеры, называемого успокоительным, движение потока остается довольно бурным и размещение судов там не допускается.

От нижнего бьефа камера шлюза отделяется обычно двустворчатыми воротами. В закрытом состоянии створки ворот образуют между собой угол в 140о, благодаря чему давление воды стремящееся распрямить этот угол передаётся на боковые устои нижней головы. В открытом состоянии створки ворот размещаются в шкафных нишах. Пространство в зоне движения створок называют шкафной частью шлюза.

Сброс воды при опорожнении камеры осуществляют через две короткие водопроводные галереи нижней головы, перекрывающиеся плоскими затворами. Высотой и скоростью их подъёма регулируется расход воды через галереи и время опорожнения камеры.

Для возможности полного осушения камеры шлюза для ремонта, нижняя голова может быть отделена от нижнего бьефа ремонтным затвором.

Камеры большинства судоходных шлюзов имеют сплошное днище и стены с вертикальной лицевой поверхностью выполненные из железобетона.

Основные габаритные размеры шлюза - это полезные длина, ширина и глубина камеры. Полезная длина шлюза это длина камеры без успокоительной и шкафной частей. По конструктивным соображениям глубина камеры обычно больше глубины на порогах верхней и особенно нижней голов, поэтому глубиной шлюза является глубина на пороге (короле).

Совокупность водопроводных устройств, обеспечивающих наполнение и опорожнение камеры шлюза, называют системой питания шлюза. Системы питания бывают двух видов - сосредоточенная (головная) и распределительная.

При сосредоточенной системе питания подача воды в камеру и сброс из неё осуществляется соответственно в верхней и нижней головах шлюза. При больших напора свыше 14 м такая система не обеспечивает должного для безопасного шлюзования судов гашения скорости потока, и такие условия могут быть созданы только путём увеличения времени наполнения камеры, что снижает пропускную способность шлюза. Сосредоточенная система питания имеет следующие конструктивные решения. Простейшим типом сосредоточенной системы питания является наполнение и опорожнение камеры шлюза через отверстия в воротах, перекрываемые затворами. Этот тип питания применяется на шлюзах с небольшими напорами (например, на шестикамерном шлюзе Камского гидроузла). Широкое распространение получил способ сосредоточенного наполнения камеры шлюза из-под подъемно-опускных ворот верхней головы и опорожнения через круговые галереи нижней головы. Водопроводные устройства шлюзов с сосредоточенной системой питания имеют небольшие размеры, строительство их требует меньших капиталовложений. Однако в связи с возникающими в камере колебательными (волновыми) перемещениями масс воды и сильным течением продолжительность наполнения и опорожнения камеры оказывается довольно значительной.

При больших напорах рациональной оказывается распределительная система питания шлюза, обеспечивающая возможность ускоренного наполнения и опорожнения камеры шлюза. При распределительной системе питания подача и сброс воды происходят посредством нескольких продольных галерей, расположенных в днище шлюза. Эти галереи с камерой шлюза соединены множеством выпусков (отверстий).

Выбирают оптимальную систему питания на основе детальных гидравлических, эксплуатационных и экономических расчетов.

При сосредоточенном впуске воды в шлюз у верхней головы происходит местный подъем уровня воды, формируется одиночная длинная волна, фронт которой устремляется к нижней голове. По достижении нижних ворот прямая волна отражается и уже в качестве отраженной волны движется в сторону верхней головы. В процессе наполнения шлюза подобные прямые и обратные перемещения волн повторяются несколько раз. В итоге поверхность воды в камере шлюза попеременно приобретает наклон то к нижней, то к верхней голове. Шлюзуемое судно, оказавшись на наклонной поверхности воды, стремится переместиться по направлению мгновенного уклона. По соображениям безопасности все шлюзуемые суда подлежат обязательной швартовке за специальные устройства, находящиеся на стенах камеры. На современных высоконапорных шлюзах такими устройствами являются плавучие рымы, на низконапорных и старых шлюзах - вмонтированные в стены крючки и швартовные тумбы на парапетах стен.

В настоящее время основные технологические операции по управлению механизмами шлюзов полностью механизированы и автоматизированы.



4. Шлюз - регулятор на реке Грушевка

Река Грушевка - наиболее крупный приток и основной приток реки Тузлов с водосборной площадью 918 км2. Длина реки составляет 85км, площадь бассейна равна 750км . Это степная река с хорошо выраженным весенним половодьем, во время которого проходит до 70% годового стока. Река относится к группе малых степных рек со смешанным питанием (снеговое и грунтовое), но, главным образом, питание осуществляется за счет атмосферных осадков. Меньшее значение имеют в питании реки подземные воды, дренируемые балками. Водный режим реки определяется хорошо выраженным половодьем и низкими расходами воды в летнее-осенний и зимний период. Скорость воды в реке находится в пределах от 10 до 20 см/сек. Берега реки пологие и заболоченные, в пределах речной поймы русло реки значительно меандрирует, имеется несколько страниц, связанных с запрудами для местного орошения. Также почти на всем протяжении реки наблюдается цветение и зарастание берегов водорослями. Для нее характерны сильно заросшие берега, плохое качество воды, связанное с поступлением практически всех промышленных стоков с г. Шахты. Дождевые паводки редки. Вода реки Грушевки, выше города Новочеркасска, подвергается загрязнению шахтными водами четырех угольных шахт, сточными водами очистных сооружений города Шахты, химводоочистки Шахтинской ТЭЦ и др., поступающими в реку в верхнем течении, что в значительной степени определяло ее достаточно высокую минерализацию в 1991 - 1993 гт. - от 2280 мг/л и концентрацию сульфатов - от 835 до 1050 мг/л.

Основными загрязняющими веществами являются азот аммонийный и нитритный, нефтепродукты, металлы - медь и марганец. Концентрации их постоянно выше предельно допустимой концентрации.

Среднегодовая концентрация аммонийного азота во всех створах находилась в пределах 0,43 - 1,26 мг/л (1,1 - 3,2 предельно допустимой концентрации). Систематическое превышение предельно допустимой концентрации в 7,32 - 26 раз было установлено для азота нитритного. Из групп металлов, характерных для загрязненных вод реки Грушевки приоритетными являются медь и марганец. Среднегодовые концентрации меди в воде в первые годы наблюдений варьировались в пределах 9,2 - 18,3 предельно допустимой концентрации, а марганца - от 2,2 до 3,4 предельно допустимой концентрации.

На реке Грушевка мы исследовали шлюз-регулятор , длина которого 16м, ширина 8,14м. Глубина в верхнем бьефе 1,3м, в нижнем бьефе 0,4м. Разность отметок уровней воды в верхнем и нижнем бьефах составляет 30см. Высота сооружения 4,2м.

Река Грушевка является водоприемником сточных вод, поэтому рядом с ней находятся очистные сооружения. Сейчас эти сооружения непригодны для очищения воды, они находятся в полуразрушенном состоянии.

Шлюз-регулятор на реке Грушевка предназначен для регулирования уровней и расходов воды. Состоит из четырех водопропускающих отверстий, которые перекрываются плоскими подпорами. Регулирование шлюза осуществляется гидрозатворами, находящимися между бычками. Управление гидрозатворами происходит на поверхности сооружения. Ключ управления механическим устройством находится у регулировщика. Подпор потоку на верхнем бьефе осуществляется с помощью щитов (плоских затворов). В весенний период все гидрозатворы должна быть подняты. Поверх шлюза проходит дорога. Экологическое состояние нижнего бьефа не удовлетворяет допустимым нормам. Происходит заиливание по берегам русла реки.



4.1 Расчетная часть

Таблица №2 Гидрологические измерения на р. Грушевка

Расчет отверстий затворов шлюза-регулятора на реке Грушевка (истечение из под затвора в лоток)

Рисунок 7 Схема шлюза-регулятора на реке Грушевка

При отсутствии бокового сжатия скорость в сжатом сечении (п-п) равна:

поправочный коэффициент учитывающий мение потерь напора. Значение при истечении из - под затвора горизонтальный лоток приведены

Зависимость при истечении из под вертикального затвора в горионтальный лоток (по А. Д. Альтшулю).

Таблица №3

	0	0,01	0,025	0,06	0,10 и выше
	1,06	1,0	0,97	0,96	0,96

Величина коэффициента сжатия струи при истечении и под вертикального лотка затвора в горизонтальный лоток (по Н.Е. Жуковскому)

Таблица №4

0,00	0,611	0,30	0,625	0,55	0,650	0,80	0,720
0,10	0,615	0,35	0,.628	0,60	0,660	0,85	0,745
0,15	0,618	0,40	0,630	0,65	0,675	0,90	0,780
0,20	0,620	0,45	0,638	0,70	0,690	0,95	0,835
0,25	0,622	0,50	0,645	0,75	0,705	1,00	1,00

Дано: H = 2,5 м ;

;

;

b = 2 м ;

;

Пусть Q = 2, = 0,8, = 0,72;

;

Из таблицы №3 путем интерполяции определяем

0	0,004	0,01
1,06	x	1,0

;

;

;

;



Рисунок 8 Водослив с широким порогом

Поскольку , то водослив будет неподтопленный.

При ориентированных расчетах можно принимать и m = 0,35

Расчет:

;

;

;

;

.



5. Водохранилище на б. Камышеваха «Ростовское море»

Регулирующее водохранилище призвано обеспечить путем попусков промывку и обводнение р. Темерник с целью восстановление экологического и эпидемиологического благополучия в бассейне р. Темерник, орошение прилегающих земель, а также использование как зоны отдыха для населения. Основные параметры регулирующего водохранилища «Ростовское море» представлены в таблице 1

Таблица 1 - Основные параметры регулирующего водохранилища «Ростовское море»

Наименование показателей	Единицы измерения	Величина
1. Водосборная площадь	км2	23,6
2. Емкость водохранилища	тыс.м3	2108,0
3. Площадь зеркала	га	47,5
4. Отметка НПУ	м	56,0
5. Отметка УМО	м	54,0
6. Объем регулирования призмы	тыс.м3	821,0
7. Максимальная глубина у плотины	м	12,0

Режим регулирования водохранилища - сезонный, класс капитальности - четвертый. В узел сооружений регулирующего водохранилища входят земляная плотина и сифонный водовыпуск. Земляная плотина выполнена из местных суглинистых грунтов. Максимальная высота плотины 14,0 м, отметка гребня 53,0 м, длина плотины 580 м, ширина гребня 10 м, ширина проезжей части 6 м (асфальтное покрытие).

Мокрый откос от гребня плотины до отметки 52,5 м закреплен монолитными железобетонными плитами. Размер плит 1,0 x 10,0 м, толщина 20 см. Плиты уложены на слои щебня ( толщина слоя 5 см ) и среднезернистого песка (толщина слоя 5 см ). Заложение мокрого откоса ниже отметки 52,5 м равно 3,5. Заложение низового откоса от гребня плотины до отметки 51,0 м равно 2,0, а ниже отметки 51,0 равно 3,0.

Грунты основания плотины - суглинки нерасчлененные. Дренаж устроен в теле низового откоса плотины. Дренаж закрытый, в виде щебеночной трапецеидальной призмы.

Отвод поверхностных и дренажных вод у подошвы низового откоса производится в отводящий канал от водовыпуска - водосброса плотины.

Сифонный водовыпуск расположен в теле земляной плотины у правого берега балки. В конструктивном отношении водосброс состоит из входного оголовка с раструбом, оборудованным сороудерживающей решеткой, водопроводящей части, водобойного колодца и рисбермы, закрепленной сборными ж/б плитами.

Водопроводная часть сооружения состоит из трех ниток металлических труб диаметром 0,8 м. Максимальный расход сифона, рассчитанный на пропуск трансформированного паводкового расхода 1% обеспеченности составляет 9 - 10 м3/с.

В период с IV по IX месяцы сифон должен сбрасывать в нижний бьеф расход воды в пределах до 2 м3/с для обводнения р. Темерник. Указанный расход пропускает одна труба сифона. Переодические санитарные попуски воды составляют 10 м3/с.

5.1 Форсированный объем водохранилища

Форсированный резервный объем - временно заполняемая часть емкости водохранилища, используемая для аккумулирования части стока половодий и паводков и уменьшения размеров сбросных сооружений.

Форсированный объем расположен между НПУ и максимальным, так называемым форсированным подпорным уровнем (ФПУ). Исходя из данных 2011 года, объем форсировки составлял 205 тыс.м3.



5.2 Характеристика гидротехнических сооружений регулирующего водохранилища «Ростовское море»

В узел сооружений водохранилища входят:

- Земляная плотина

Плотина выполнена из местных суглинистых грунтов. Максимальная высота плотины 14,5 м, длина - 580 м, отметка гребня 58,0 м, а ширина по гребню по проекту - 8,0 м, фактически она колеблется в пределах 8,0 - 10,0 м. Проезжая часть гребня, шириной 6 м, имеет покрытие из асфальтобетона и уклон i = 0,015.

Заложение откосов: верхового - m = 3,5-3,8, низового - m = 2,5-3,0. Тип крепления верхового откоса: монолитные железобетонные плиты размером 1,0 x 10,5 м, толщиной 20 см по слою щебня 5 см и среднезернистому песку 5 см. Тип крепления низового откоса: посев трав по слою растительного грунта толщиной 30 см.

Грунты основания: суглинки нерасчлененные. Дренаж устроен в теле низового откоса плотины закрытый, в виде щебеночной трапецеидальной призмы.

Отвод поверхностных и дренажных вод у подошвы низового откоса производится в отводящий канал от водовыпуска - водосброса плотины.

- Сифонный водосброс

Расположен в теле земляной плотины на ПК 40+00 с отметкой входного порога 50,00 м абс. Максимальная пропускная способность составляет 10,0 м3/с.

В конструктивном отношении сооружение состоит из входного оголовка с раструбом, оборудованным сороудерживающей решеткой, водопроводящей части и выходного оголовка.

Водопроводящая часть сооружения длиной 72,0 м выполнена из стальной трубы диаметром 1220 мм, толщиной стенки 12 мм.

Для предотвращения контактной фильтрации вдоль водопроводящего трубопровода по всей его длине с шагом 10 м установлены металлические диафрагмы размером 2,4x2,4 м. Поверхность трубы и диафрагма защищены от коррозии усиленной гидроизоляцией.

Выходной оголовок представляет собой ныряющий откос, выполненный из монолитного железобетона. Для обеспечения ремонтно-монтажных работ в здании обслуживания входного оголовка установлена ручная таль.

5.3 Проблемы эксплуатации водохранилища Ростовское море

1. Повышенные потери воды из водохранилища значительно превышают естественное испарение с водной поверхности, что связанно с фильтрационными утечками через повреждения пленочного экрана.

2. Трубчатый дренаж для отвода фильтрационного потока в теле плотины со стороны нижнего бьефа. В настоящее время полностью не работает, что может вызвать повышение кривой депрессии в теле плотины и снижения безопасности плотины с точки зрения фильтрации.

3. Значительное разрушение бетонного крепления верхового откоса, разрушение поверхностных плит, многочисленные трещины что требует проведения ремонта крепления плотны.

4. В отводящий канал поступают сточные воды канаизации, которые в конечном счете могут поступать в реку Темерник и вызвать опасную экологическую ситуацию.Требуется применение неотложных мер по прекращению сброса Сточных вод.

5. Образование водорослей вблизи откосов образуются водоросли , что свидетельствует о недостаточности проточности воды.

6. Сифонный водосброс нуждается в ремонте и установки автоматического устройства.

7. Для увелечения безопасности плотины требуется восстановить аварийный водосброс с расходом 2-5 м3/c для безопасного пропуска повышенных расходов из водохранилища.

8. Водохранилище находится в черте города и поэтому является объектом повышенной опасности с точки зрения затопления города Ростова на Дону. В случае разрушения плотины будут затоплены дачные поселки в нижнем бьефе плотины, частично город вблизи реки Темерник. В связи с этим требуется обеспечить регулярное наблюдение за безопасностью плотины.

Таблица №5 Гидрологический расчет на «Ростовском море»

№ т. Ст.	№т. Наб.	Отсчет по рейке	Разность отсчетов	Среднее превышение	Отметка	Расстоян. мм
		З	П	+	-
ПК0	Rp	Ч 2939					53000
		К 7623
			Ч 2999		60	67,5	52932,5	4500
			К 7698		75
			Ч 0145	2854		2855	55787,5	2000
			К 4842	2856
ПК1	1	Ч 2891						3800
		К 7572
	2		Ч 0142	2749		2746,5	58534	1200
			К 4872	2744
ПК2	2	Ч 2143						2200
		К 6843
	3		Ч 0132	2011		2061	60595	2000
			К 4732	2011
ПК3	3	Ч 2853						3200
		К 7557
	4		Ч 0144	2709		2708,5	63303,5	2100
			К 4849	2708
ПК4	4	Ч 2738						2800
		К 7443
	5		Ч 0445	2293		2292	65595,5	1400
			К 5162	2291
ПК5	5	Ч 1213						9100
		К 5913
	6		Ч 1243		30	32,5	65563	0
			К 5948		35
ПК6	6	Ч 0299						2800
		К 5208
	7		Ч 2328		2029	2026,5	63536,5	2900
			К 7032		2024
ПК7	7	Ч 1145						1200
		К5842
	8		У.ч 2243		1098	1099	62437	2100
			У.к 6942		1100



Заключение

При прохождении производственной гидротехнической практики мы получили возможность закрепить и практически подтвердить теоретические знания, полученные за время обучения в университете по некоторым обще-профессиональным дисциплинам. В течение практики были изучены некоторые виды устройств гидротехнических сооружений, входящих в состав комплексных гидроузлов. Например, на Цимлянском водохранилище - судоходные шлюзы №14 и №15. А также ознакомились с сооружениями водного хозяйства, рыбного хозяйства, системами обводнения и орошения. Были изучены принципы работы плотин, водосбросных и водозаборных сооружений, шлюзов - регуляторов; исследованы гидрологические характеристики рек. Каналов, прудов и водохранилищ. Все водные объекты, в том числе и гидротехнические сооружения, возведенные на них, требуют беспрестанного контроля над своей работой, а также современный взгляд с использованием удобных, экономичных в эксплуатации и надежных материалов, удовлетворяющих экологической обстановке территории. По результатам проведенной практики было обнаружено. Что ряд сооружений не удовлетворяет всем своим первоначальным эксплуатационным требованиям по причине отсутствия должного внимания организации, ответственных за них. Так, например. На Ростовском регулирующем водохранилище представлена плачевная картина. Практически на всей территории. Начиная примерно от напорного бассейна и до самого водохранилища, включая водосбросной канал, водные объекты не удовлетворяют предназначенным эксплуатационным требованиям. «Ростовское море» находится в черте города и поэтому является объектом повышенной опасности с точки зрения затопления города Ростова на Дону. В случае разрушения плотины будут затоплены дачные поселки в нижнем бьефе плотины, частично город вблизи реки Темерник.

Размещено на Allbest.ru