Файл: Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Омский институт водного транспорта филиал.pdf

101
Для перемещения в текущей воде секции приходится сцеплять между собой.
Затворы такого типа применяют в качестве основных и аварийных для перекрытия глубинных отверстий, а наиболее часто — в качестве ремонтных.
Секционные затворы удобны в изготовлении, транспортировании и монтаже, но не удобны в эксплуатации.
Сдвоенные затворы, состоят из двух подвижных частей: верхней, которая может опускаться, и нижней, способной подниматься независимо от верхней секции. Опускание верхней секции позволяет сбрасывать лед и другие плавающие тела с небольшими потерями воды из водохранилища.
Сдвоенные затворы имеют следующие недостатки: сложность изготовления и монтажа, увеличение расхода металла на 15— 20% по сравнению с одиночным затвором, наличие промежуточного горизонтального уплотнения.
Затворы с клапаном служат для той же цели, что и сдвоенные.
Поворотный клапан, устанавливаемый в верхней части плоского затвора, выполняют высотой 1,5—2м. Водосливная поверхность клапана должна иметь обтекаемую форму, чтобы предотвратить вибрацию затвора при переливе воды.
Сегментные затворы.Один из недостатков плоского затвора — значительное подъемное усилие, превышающее вес затвора в полтора-два раза,— в сегментном затворе отсутствует. Напорную поверхность затвора выполняют цилиндрической, с центром, расположенным обычно на оси вращения затвора; в этом случае равнодействующая давления воды будет всегда проходить через ось вращения. Вследствие этого для подъема затвора необходимо преодолеть лишь часть его собственного веса и силы трения в уплотнениях и в опорах.
Сегментные затворы бывают двух ригельные и много ригельные: первые чаще применяют для перекрытия поверхностных отверстий, вторые — для глубинных. Сегментные затворы имеют значительное распространение. Они могут перекрывать поверхностные отверстия шириной до 40м и высотой до 14м.
Одиночные сегментные затворы, как и плоские, не позволяют пропускать поверх затвора воду и плавающие тела. Этот недостаток можно устранить, если сегментный затвор выполнить сдвоенным или оборудовать его клапаном.
Сдвоенный сегментный затвор, нижняя секция которого имеет чечевицеобразное сечение пролетного строения. Такая конструкция пролетного строения обладает большой жесткостью, имеет меньший вес по сравнению с обычным сегментным затвором и позволяет обогревать внутреннюю его полость при работе в зимний период. Верхняя секция затвора может перемещаться самостоятельно и совместно с нижней.

102
Секторные затворы.Секторным называется затвор, подвижная часть которого имеет в поперечном сечении вид кругового сектора с обшивкой по напорной и одной или двум радиальным граням. Открытие водосливного отверстия происходит поворотом затвора вокруг горизонтальной оси и опусканием его специальную нишу на пороге плотины.
В зависимости от способа маневрирования секторные затворы подразделяются на затворы гидравлического и полу гидравлического действия.
Затворы гидравлического действия приводятся в движение вследствие изменения давления (уровня) воды в нише порога, называемой камерой давления. Каждому положению затвора в зависимости от действующих на него внешних сил должно соответствовать вполне определенное давление воды в камере.

103
1.7 Судоходные каналы и сооружения на них
1.7.1 Классификация судоходных каналов
Используемые для судоходства естественные водоемы и реки не всегда могут обеспечить воднотранспортную связь между отдельными районами.
Поэтому для перевозки грузов из одного речного бассейна в другой
(соседний) в некоторых случаях бывает необходимо через водораздел между бассейнами прорывать искусственный водный путь — судоходный канал (Рис. 54).
Рис.54 Волго-Донской канал
При комплексном решении водохозяйственных проблем судоходный канал часто используется для подачи воды на водоснабжение городов, орошение земель и другие потребности народного хозяйства. Например, с постройкой канала имени Москвы было обеспечено снабжение водой населения и промышленных предприятий Москвы, создан глубоководный путь, связавший столицу с Волгой, и улучшено санитарное состояние рек
Москвы и Яузы за счет попусков воды в них из водохранилищ канала.
Каналы, предназначенные для орошения земель, и крупные осушительные каналы могут быть использованы и для судоходства при условии возведения на них дополнительных сооружений, а также некоторого изменения режима их работы. Например, оросительный Каракумский канал имени В. И. Ленина одновременно служит и для судоходства.

104
Рис.55 Беломорско-Балтийский канал
Судоходные каналы подразделяются по назначению, устройству и способу питания. По назначению каналы бывают соединительные — соединяющие водные бассейны и водоемы; обходные — проложенные в обход непригодных или затруднительных для судоходства участков водного пути; подходные, когда они служат для подхода судов от реки или искусственного участка водного пути к шлюзам, портам, затонам и промышленным объектам.
Рис.56 Донской канал
По устройству каналы подразделяются на шлюзованные и открытые каналы.
По способу питания каналы бывают самотечными, вода в них поступает самотеком, и с машинной подачей воды — при помощи насосов.

105
Соединительные каналы, обеспечивающие воднотранспортные связи речных путей различных бассейнов, проходят обычно через водораздел между двумя реками или их притоками, а поэтому большей частью они бывают шлюзованными, так как соединяемые бассейны рек или озер
(морей) лежат обычно на разных уровнях. В нашей стране соединительными шлюзованными каналами являются: Беломорско-
Балтийский (Рис.55), имени Москвы, Волго-Донской имени В. И. Ленина и
Волго-Балтийский (часть Волго-Балтийского водного пути имени В. И.
Ленина от Онежского озера до г. Череповца).
Обходные каналы строят в тех случаях, когда препятствия, встречающиеся на существующем или проектируемом водном пути, представляют .большие затруднения для судоходства. Такие каналы строились в прошлом. В XIX в. обходные каналы были прорыты в обход
Ладожского, Онежского и Белого озер. Теперь, когда речной флот состоит из крупных судов, приспособленных к плаванию при больших волнах даже на море, эти каналы не нужны.
Подходные каналы к шлюзам по существу являются обходными, так как с помощью их и шлюза обходят подпорные сооружения гидроузла.
Подходные каналы устраивают и для прохода судов к портам и к причальным сооружениям промышленных предприятий; нередко они являются тупиковыми участками водного пути.
Открытые соединительные и обходные каналы представляют собой свободный (не прегражденный сооружениями) путь, выходящий двумя концами в водоемы, отметки уровня воды у которых одинаковы. К этому типу каналов относится Суэцкий, прорытый через перешеек между
Средиземным и Красным морями.
Открытый канал всегда обеспечен водой из соединяемых им водоемов, а шлюзованный нуждается в снабжении его водой с помощью специальных сооружений.
1.7.2Судоходные каналы и сооружения на них
Судоходные каналы по своему назначению делятся на:
1) соединительные, обеспечивающие транспортный путь между двумя бассейнами, разделенными водоразделом.
В
РФ крупнейшими соединительными каналами являются Беломорско-Балтийский, имени
Москвы, соединяющий р. Москву с Волгой, Волго-Донской судоходный канал имени В. И. Ленина и Волго-Балтийский водный путь имени В. И.
Ленина;
2) обходные, устраиваемые в обход крупных озер (Онежский,
Приладожский, Белозерский). С помощью этих каналов малые суда, не пригодные для плавания в озерных условиях, обходят озера;

106 3) подходные, устраиваемые для удобства и безопасного подхода судов к шлюзам, для входа в устья рек, подхода к портам, пристаням и т. д.
По характеру питания водой каналы могут быть самотечные, питающиеся местными стоками (Беломорско-Балтийский, Волго-Балт,
Северо-Двинская система) и с механической подачей воды на водораздел при помощи мощных насосных станций (канал имени Москвы, Волго-
Донской судоходный канал имени В. И. Ленина).
Крупные соединительные каналы в зависимости от местных условий проходят не только в искусственных выемках. Для их трасс приспосабливаются также зарегулированные участки рек, водохранилища, озера и другие водоемы.
Здесь рассматривается устройство чисто каналов, т. е. искусственно созданных судоходных трасс.
Форму поперечного сечения каналов устанавливают в соответствии с характером местности, где они прокладываются в зависимости от состава грунтов, слагающих ложе канала, и других факторов. Ширина и глубина судоходных каналов назначается из условий пропуска по ним судов, определенных для плавания по данному соединению.
Ширина каналов в соответствии с рекомендациями строительных норм и правил (СНИП, часть II) и Правилами плавания рассчитывается на движение двух груженых расчетных судов, следующих в разных направлениях.
Последние исследования, проведенные в РФ и за рубежом, рекомендуют ширину канала принимать равную тройной ширине расчетного судна.
Глубина судоходного канала определяется от наинизшего судоходного уровня воды в зависимости от осадки расчетного судна
Размеры и очертания в плане подходных каналов при двустороннем движении должны обеспечивать возможность расхождения входящих в шлюз и выходящих из него судов и составов.
При однониточном шлюзе для составов, входящих в шлюз, обычно устраивается несимметричное очертание подходного канала; движение входящих судов осуществляется по прямой.
При двустороннем движении на каналах запас по ширине (расстояние между бортами судов или составов плюс расстояние между судами и откосами каналов) должно составлять не менее 0,3 общей ширины расходящихся судов или составов. Этот запас определяется на глубине, соответствующей грузовой осадке судна при наинизшем судоходном уровне воды в канале.
Наиболее распространен трапецеидальный поперечный профиль канала. Однако опыт эксплуатации каналов показал, что такие профили неустойчивы из-за оползания берегов и размыва дна судовыми

107 движителями. Более рациональной в настоящее время принято считать полигональную форму профиля с уменьшающимся уклоном откосов.
По отношению к рельефу местности ложе канала может быть расположено различно. Если оно расположено ниже поверхности земли, принято называть канал в выемке, если выше, то канал в насыпи или полу насыпи.
При устройстве надводных откосов в выемках устраиваются бермы
(две), первая из которых делается на высоте не менее 1 м от уреза воды.
Для отвода ливневых и других поверхностных вод с откосов канала за бермами устраиваются кюты (три), а при глубоких выемках наверху также делаются на - ровные канавы, препятствующие неорганизованному сливу поверхностных вод на откосы. Насыпи, в которых проходит канал в конструктивном отношении, аналогичны земляным плотинам. Крутизна откосов характеризуется заложением «т», представляющим собой котангенс угла наклона откоса к горизонтали.
Расположение оси канала должно преимущественно иметь прямое направление. Однако строительство длинных прямолинейных участков зачастую невозможно или экономически нецелесообразно.
Поперечное сечение судоходного канала представляет ломаную линию с закруглениями в углах определенного радиуса. Радиус закруглений должен быть не менее трех длин расчетного состава. Закругления в разные стороны разделяются Прямолинейной вставкой длиной также не менее трех длин расчетного каравана.
В криволинейной части канала делают уширение по выпуклому берегу для безопасного расхождения судов.
Продольный профиль канала может представлять горизонтальную линию в том случае, когда он соединяет два водоема с одинаковыми отметками уровней воды в них и слабо пересеченном водоразделом. Такой канал называется открытым. Если уровни воды в водоемах находятся на разных высотных отметках или местность водораздела сильно пересечена, продольный профиль канала будет иметь ступенчатый вид. На концах канала в этом случае должно быть сделано по шлюзу, а в зависимости от рельефа местности устраивается еще несколько шлюзов, поднимающихся к повышенной части канала. Уровень воды в канале, соответствующий наивысшему подъему канала на водоразделе, называется водораздельным
бьефом. Ступени канала, расположенные от водораздельного бьефа, называют склонами.
В целях защиты берегов и дна канала от разрушения их необходимо надежно укреплять. Особенно разрушению подвергается зона, которая в процессе эксплуатации канала воспринимает на себя действие судовых волн. В настоящее время в связи с увеличением водоизмещения, мощности и скоростей движения флота вопрос создания надежных креплений откосов каналов стоит наиболее остро. Одним из простейших типов

108 крепления откосов является каменная наброска. Работы по ее возведению можно производить круглогодично как своды, так и с берега. Работы по устройству каменной наброски более легки по сравнению с другими видами креплений и поддаются механизации.
Рис.56 Крепление откоса каменной наброской.
Рис.57 Крепление откосов железобетонным шпунтом. Крепление откосов железобетонными плитами
До пятидесятых годов прошлого века основным и наиболее распространенным типом креплений откосов являлась отмостка из булыжного камня. Мостовая выполнялась из одного или двух слоев камня на подготовке из щебня или гравия, уложенного в виде обратного фильтра.
В последние годы стали применяться крепления тяжелого типа из сборного и монолитного железобетона. Устойчивым типом является крепление из железобетонного шпунта и откосных железобетонных плит, омоноличенных по контуру.
Как указывалось выше, среди различных факторов, влияющих на прочность крепления откосов судоходных каналов, основным, определяющим выбор границ и типов креплений, является разрушающее действие судовых волн.

109
Волновой вал, продвигаясь вдоль берега канала, выбрасывает на откос массу накатывающейся воды. Она ударяется о поверхность откоса, создавая явление в месте встречи с ним. Если волна обрушивается на до проницаемый откос, часть воды проникает внутрь крепления, создавая давление с обратной стороны. При вытекании воды происходит вынос мелких частиц основания откоса, а при большой волне и плохой заделке камня может наблюдаться, вырыв из откоса отдельных камней. В результате происходят просадки и расстройство берегового крепления.
Под непрекращающимся действием волн зоны разрушения быстро увеличиваются, что приводит к большим объемам ремонтных работ береговых креплений откосов на каналах.
Чтобы предохранить крепления от выноса мелких частиц грунта, особое внимание должно уделяться тщательности укладки обратного фильтра и заделке швов между отдельными элементами крепления. Кроме того, должны правильно назначаться границы крепления по высоте откоса.
Верхняя граница крепления должна быть не менее чем на 1 м выше наката волны, считая от наивысшего судоходного уровня воды в канале, а нижняя должна находиться не менее чем на 1м ниже впадины волны перед откосом при самом низком судоходном уровне в канале.
При обгонах, расхождениях, случайных посадках судов на мель откосы подвергаются воздействию струи воды, исходящей из движителей судов.
Это вызывает, вымыв грунта из зоны, расположенной ниже границы крепления, что приводит к оползанию « разрушению крепления, а также уменьшению глубины в канале, а счет отложения вымытого с откоса грунта.
При строительстве каналов, помимо судоходных сооружений, возводится ряд других инженерных сооружений, выполняющих ту или иную функцию, обеспечивающую нормальную эксплуатацию канала.
К таким сооружениям относятся насосные станции и гидроэлектростанции, подводные и надводные переходы, дюкеры, трубы, мосты, паромные переправы, водосбросы, водоспуски, аварийные и заградительные ворота и т. п.
Насосные станции служат для подъема воды на водораздельный бьеф, когда естественная проточность в него недостаточна для обеспечения судоходства и нужд народного хозяйства (орошения, обводнения и т. п.).
Насосные станции обычно перекачивают воду последовательно из бьефа в бьеф, входят вместе со шлюзом в один гидроузел и располагаются вблизи шлюза в специальном деривационном канале, нижняя часть которого называется подводящим, а верхняя часть отводящим каналом. Для уменьшения влияния на суда потока воды при работе насосных станций вход в подводящий канал перекрывается сквозными стенками забрального типа, которые делаются сплошными на глубину, превышающую грузовую осадку расчетного судна. Ниже этой глубины в забральной стенке