Калугина_Шлюзованные системы ВВП. Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Омский институт водного транспорта филиал
 Скачать 3.9 Mb.
|
|
С. А. Калугина ШЛЮЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЕЙ Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Омский институт водного транспорта - филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Сибирский государственный университет водного транспорта» С. А. Калугина ШЛЮЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЕЙ учебное пособие Иркутск 2018 УДК 626.4(075.32) ББК 39.41я723 К17 Рецензенты: Борисенко Г. В. преподаватель специальных дисциплин, председатель цикловой методической комиссии судомеханических и гидротехнических дисциплин. Жулин К.О. главный диспетчер Омский РВП и С. Работа одобрена Цикловой методической комиссией «Судомеханических и гидротехнических дисциплин» в качестве учебного пособия по дисциплине ОП. 12. Шлюзованные системы внутренних водных путей (Протокол №3 от 20.02.2018г.) Калугина, С. А. К17 Шлюзованные системы внутренних водных путей: учеб. пособие/С. А. Калугина. – Иркутск: ООО «Мегапринт», 2018. – 137 с. ISBN 978-5-907095-6-5 В работе рассмотрены основные принципы шлюзования рек, а также основные понятия о способах шлюзования; виды гидроузлов. Особое внимание уделено строительству судопропускных сооружений. Внимание учащихся направлено на необходимость теснейшей взаимосвязи разных видов теоретических дисциплин гидротехнического цикла. ISBN 978-5-907095-6-5 УДК 626.4(075.32) ББК 39.41я723 © Калугина С. А. © ОИВТ (филиал) ФГБОУ ВО «СГУВТ», 2018 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................... 5 1 ИСКУСТВЕННЫЕ ВОДНЫЕ ПУТИ .................................................................................. 6 1.1 Общие понятия о регулировании рек. водохранилища .............................................. 6 1.1.1 Улучшение судоходных условий регулированием стока ................................... 6 1.1.2 Регулирование стока рек ........................................................................................ 7 1.1.3 Комплексное использование стока рек ................................................................. 9 1.1.4 Основные характеристики водохранилищ ........................................................... 9 1.1.5 Водный баланс водохранилища и порядок использования его водных ресурсов ........................................................................................................................... 12 1.1.6 Аванпорты и предшлюзовые рейды .................................................................... 13 1.1.7 Гидроэлектростанции и их характеристики ....................................................... 15 1.1.8 Типы гидравлических турбин .............................................................................. 18 1.1.9 Лесопропускные сооружения ............................................................................... 20 1.1.10 Рыбопропускные сооружения ............................................................................ 21 1.2 ПРИНЦИП ШЛЮЗОВАНИЯ РЕК ............................................................................. 25 1.2.1 Разбивка на бьефы при шлюзовании. Способы шлюзования рек .................... 25 1.2.2 Режим шлюзованных рек ..................................................................................... 26 1.2.3 Общие понятия об основных сооружениях гидроузла ...................................... 28 1.2.4 Организация строительства и выбор строительной площадки гидроузла ...... 32 1.2.5 Гидроузлы на шлюзованной реке ........................................................................ 33 1.2.6 Компоновка гидроузлов ....................................................................................... 34 1.2.7 Искусственные водные пути дореволюционной России ................................... 37 1.3 СУДОХОДНЫЕ ШЛЮЗЫ .......................................................................................... 39 1.3.1 Общее устройство судоходного шлюза .............................................................. 39 1.3.2 Конструкция судоходного шлюза ....................................................................... 43 1.3.3 Классификация шлюзов и схемы их устройства ................................................ 46 1.3.4 Основные габаритные размеры шлюзов ............................................................. 48 1.3.5 Системы питания шлюза ...................................................................................... 49 1.3.6 Головы шлюзов ..................................................................................................... 51 1.3.7 Камеры шлюзов ..................................................................................................... 52 1.3.8 Типы шлюзных ворот ............................................................................................... 56 1.3.9 Организация пропуска судов и составов через шлюзы ..................................... 57 1.3.10 Подходные каналы к шлюзам и сооружения на них ....................................... 58 1.3.11 Процесс шлюзования и пропускная способность шлюза ............................... 61 1.3.12 Требования к архитектуре шлюзов ................................................................... 64 1.3.13 Судоходная сигнализация на шлюзах и подходах ........................................... 66 1.4 ОБОРУДОВАНИЕ ШЛЮЗОВ .................................................................................... 68 1.4.1 Условия работы оборудования и основные требования к нему ....................... 68 1.4.2 Устройства для работы шлюза при отрицательной температуре ..................... 69 1.4.3 Ремонтное оборудование ...................................................................................... 70 1.4.4 Электротехническое оборудование и связь ........................................................ 71 1.5 Транспортные судоподъемники.................................................................................. 74 1.5.1 Общие сведения о транспортных судоподъемниках ......................................... 74 1.5.2 Общие сведения о судоподъемных сооружениях .............................................. 74 1.5.3 Классификация судоподъемников ....................................................................... 77 1.5.4 Наклонные судоподъемники ................................................................................ 82 1.5.5 Устройство слипа .................................................................................................. 87 4 1.6 Плотины ........................................................................................................................ 88 1.6.1 Классификация плотин ......................................................................................... 88 1.6.2 Земляные и каменные плотины ........................................................................... 89 1.6.3 Фильтрация воды в земляных плотинах ............................................................. 90 1.6.4 Способы возведения земляных плоти ................................................................. 93 1.6.5 Деревянные плотины ............................................................................................ 95 1.6.6 Бетонные и железобетонные плотины ................................................................ 97 1.6.7 Фильтрация в основании сооружения ................................................................. 99 1.6.8 Затворы плотин ...................................................................................................... 99 1.7 Судоходные каналы и сооружения на них .............................................................. 103 1.7.1 Классификация судоходных каналов ................................................................ 103 1.7.2Судоходные каналы и сооружения на них ........................................................ 105 Судоходные каналы по своему назначению делятся на: .......................................... 105 1.7.3 Выбор трассы канала и отметки водораздельного бьефа ................................ 113 1.7.4 Форма и поперечное сечение каналов ............................................................... 113 1.7.5 Сооружения на судоходных каналах................................................................. 115 1.8 Речные порты .............................................................................................................. 118 1.8.1 Основные сведения и классификация портов .................................................. 118 1.8.2 Определение основных технических характеристик порта ............................ 120 1.8.3 Классификация портовых гидротехнических сооружений ............................. 121 1.8.4 Откосные причальные сооружения ................................................................... 122 1.8.5 Основные типы перегрузочных машин ............................................................ 124 2 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ................................... 125 2.1 Основные задачи и организация эксплуатации ....................................................... 125 2.1.1 Приемка сооружений в эксплуатацию и подготовка персонала .................... 125 2.1.2 Техника безопасности ......................................................................................... 127 2.1.3 Задачи оперативной и технической эксплуатации .......................................... 128 2.1.4 Оперативная и техническая документации ...................................................... 129 2.2 Ремонт гидротехнических сооружений ................................................................... 132 2.2.1 Система планово-предупредительного ремонта .............................................. 132 2.3 Наблюдения и исследования ..................................................................................... 134 2.3.1 Состав наблюдений и исследований и их организация ................................... 134 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................................... 136 5 ВВЕДЕНИЕ Цель данного учебного пособия – ознакомить учащихся с теоретическими знаниями, помочь им глубже закрепить практические знания, применяемые при производстве проектных работ на предприятиях водного транспорта, При изучении учебного пособия общепрофессиональной дисциплины обращается внимание на методы улучшения судоходных условий; основные принципы шлюзования рек, а также методы улучшения судоходных условий; основные понятия о способах шлюзования; виды гидроузлов. Особое внимание уделено строительству судопропускных сооружений. Внимание учащихся направлено на необходимость теснейшей взаимосвязи разных видов теоретических дисциплин гидротехнического цикла. Контрольные и практические работы, предусмотренные учебным планом, проводить за счет времени, отведенного для изучения дисциплины. По окончании теоретического курса учащийся должен уметь: вычерчивать планы компоновки разных типов гидроузлов; выполнять расчеты размеров основных габаритов шлюза; обрабатывать результаты наблюдений за состоянием судоходных каналов; определять форму и поперечное сечение, крепление берегов канала. По окончании теоретического курса учащийся должен знать: об основных требованиях по улучшению судоходных условий; основные сведения и классификация портов виды гидроузлов; правила техники безопасности при судопропуске и ремонтных работах; классификация шлюзов и схемы их устройства; основные понятия о способах шлюзования и режиме шлюзованных рек; общие понятия об основных сооружениях гидроузла. общие понятия о путевом хозяйстве и оборудование портов. 6 1 ИСКУСТВЕННЫЕ ВОДНЫЕ ПУТИ 1.1 Общие понятия о регулировании рек. водохранилища 1.1.1 Улучшение судоходных условий регулированием стока Землечерпанием можно увеличить гарантированные глубины в полтора-два раза против естественных. Дальнейшее увеличение глубин землечерпанием не оправдывается экономически. Действие выправления основано на использовании естественной размывающей способности речного потока, Достигается выправление возведением в русле реки выправительных сооружений (струенаправляющих дамб, запруд, полузапруд). Иногда необходимые судоходные глубины обеспечиваются дополнительными попусками воды в периоды стояния низких уровней воды в реке из специально созданных для этой цели водоемов, которые располагаются за пределами судоходной части реки или на ее притоках и наполняются во время паводка. Такие попуски поднимают уровни воды в реке и увеличивают глубины. Наиболее эффективным является последний способ — шлюзование, который дает возможность существенно увеличить судоходные глубины на реке. Шлюзование реки состоит в устройстве на ней водоподпорных сооружений, которые поднимают уровень воды до такой отметки, что опасные для судоходства места покрываются слоем воды, достаточным для прохода судов; от каждого сооружения вверх по течению распространяется подпор, за счет которого обеспечивается необходимая для судоходства глубина. 7 Водоподпорным называется сооружение, удерживающее воду с одной своей стороны на более высоком уровне, чем с другой. При первых трех способах улучшения судоходных условий русло реки остается свободным, поэтому эти способы подробно рассматриваются в дисциплине. При четвертом способе — шлюзовании реки, как отмечалось выше, в ее русле возводятся водоподпорные сооружения, которые создают подпор и обеспечивают накопление больших объемов воды. Водоем, образованный водоподпорными сооружениями и предназначенный для регулирования стока воды или других хозяйственных целей, называют водохранилищем Рис.1 Схема шлюзования реки: а — продольный профиль; б — схематический план реки; — бытовой уровень воды до постройки водоподпорных сооружений; 2 —уровень воды после постройки водоподпорного сооружения; 3 — водоподпорное сооружение; 4— границы русла реки до постройки сооружений; 5 — границы водохранилища; б—трасса судового хода после образования водохранилищ 1.1.2 Регулирование стока рек В естественном состоянии сток воды в реках чрезвычайно изменчив и зависит от многих факторов. Как уже отмечалось, во время половодий происходит большое увеличение стока, повышение уровня воды в реке и значительный рост глубин. В периоды малого стока глубины в реке уменьшаются, что заставляет использовать суда с небольшой осадкой (с недогрузкой) и ограничивает провозную способность флота. Регулирование стока заключается в его перераспределении, т.е. в задержании части стока в многоводные периоды в специально созданных водохранилищах и использовании его в маловодные периоды посредством попусков воды из водохранилищ, как правило, через турбины гидроэлектростанций. В зависимости от продолжительности периода перераспределения стока и от объема водохранилища различают следующие виды 8 регулирования речного стока: многолетнее, годичное (сезонное), недельное и суточное. Многолетнее регулирование предусматривает выравнивание стока на протяжении нескольких лет. При этом в многоводные годы происходит наполнение водохранилища, а в маловодные годы созданные запасы воды расходуются. Таким образом, многолетнее регулирование выравнивает не только внутригодовые, но и многолетние колебания стока. Такой вид регулирования стока способствует стабильности и повышению габаритов водного пути. Годичное регулирование обеспечивает перераспределение стока только в пределах года. При этом водохранилище наполняется в период половодья и опоражнивается в течение всего остального периода (летнего и зимнего), когда естественный сток значительно уменьшается. Если вода из водохранилища расходуется не весь период низкого бытового стока, а лишь в наиболее маловодный летний период, то такое регулирование называется сезонным.Годичное и сезонное регулирование стока также улучшают условия судоходства, как и при многолетнем регулировании, но с меньшей обеспеченностью габаритов водного пути. Недельное регулирование стока заключается в перераспределении стока по дням недели. Необходимость в таком регулировании стока вызывается неравномерной потребностью в электроэнергии, вырабатываемой гидроэлектростанцией. Так, в общие выходные дни, когда значительная часть предприятий не работает, потребность в электроэнергии существенно снижается. В это время турбины гидроэлектростанции останавливают электроснабжение производится от тепловых электростанций) и происходит накопление воды в водохранилище. В рабочие дни недели накопленная вода срабатывается через турбины гидроэлектростанции. Суточное регулирование состоит в перераспределении стока (расхода) по часам суток. Оно обусловливается неравномерностью потребления электроэнергии в период суток, так как часть предприятий не работает в ночное время. В этих условиях гидроэлектростанция включается в работу в часы максимальных нагрузок в энергосистеме (утром и вечером) и срабатывает воду из водохранилища. В ночные и дневные часы гидроэлектростанция не работает, и вода накапливается в водохранилище. Таким образом, недельное и суточное регулирование стока, которое используется только в энергетических целях, отличается от многолетнего и годичного регулирования тем, что происходит не выравнивание стока, а наоборот, повышение его неравномерности во времени. Такое регулирование неблагоприятно влияет на условия судоходства, так как частые изменения величины стока вызывают колебания уровней воды ниже водоподпорных сооружений, которые проявляются на протяжении нескольких десятков километров ниже водохранилища. 9 Продолжительность периода, на который распространяется перераспределение стока, влияет на требующийся для регулирования объем водохранилища. Для многолетнего регулирования требуется наибольшая емкость водохранилища, а для суточного — наименьшая. |