Эксплуатация гидротехнических сооружений гидромелиоративных систем

 

На гидромелиоративных системах эксплуатируются следую­щие гидротехнические сооружения:

на открытой оросительной сети — трубчатые переезды и ре­гуляторы, открытые регуляторы, трубчатые регуляторы-переез­ды, регуляторы-быстротоки, водовыпуски во временные ороси­тели, дюкеры, акведуки, ливнепропускные сооружения, мосты- переезды, пешеходные мостики;

на открытой осушительно-увлажнительной сети — трубчатые переезды, открытые регуляторы-переезды, открытые перепады, мосты-переезды, пешеходные мостики;

на закрытой оросительной сети — водозаборы, промежуточные и концевые сбросы, водовыпуски, смотровые колодцы, колодцы для размещения арматуры, упоры, устьевые сооружения;

на лотковых каналах — регуляторы-переезды, водовыпуски,. вододелители, переезды, повороты, перепады, сбросы;

на рисовой открытой сети — водовыпуски из оросителя в чек и из чека в чек, водовыпуски из чека в сброс, перепады, соору­жения открытой оросительной сети;

на рисовой закрытой сети — водозаборы, водовыпуски-регу- ляторы, водосбросы-регуляторы, водовыпуски-водосбросы-регу- ляторы;

каналы, трубы, лотки, дороги и т. д.

Особенностями гидротехнических сооружений, устроенных на гидромелиоративных системах, являются: многочисленность и выполнение их, как правило, по типовым проектам сборными или сборно-монолитными из железобетона, металла и искусст­венных материалов. Отметим, что в настоящее время существует свыше 120 типовых проектов, в которых используется около 100 строительных конструкций.

Специфичны также и мелиоративные сооружения, строящиеся на просадочных грунтах. В частности, они состоят из простран­ственно-жестких секций, представляющих функционально само­стоятельные или совмещенные конструкции, соединенные дефор­мационными швами с повышенной подвижностью и водонепро­ницаемостью. Кроме того, эти сооружения имеют устройства, служащие для уменьшения неравномерности просадок, напри­мер посредством равномерного их увлажнения через специаль­ные отверстия и распределительные слои (предложения Союз- гипроводхоза). Для устранения неравномерных просадочных де­формаций, заполнения просадочных полостей под флютбетами, а также для выправления осадок и кренов частей сооружений предусматривают нагнетательные отверстия, ванты и др. Под­робнее специфика сооружений на просадочных набухающих грунтах изложена в специальной литературе [23, 44].

Учитывая приведенные выше особенности и специфику гид­ротехнических сооружений гидромелиоративных систем, служба эксплуатации должна уделять им систематическое внимание.

Важные эксплуатационные мероприятия на гидромелиора­тивных системах — своевременный уход за сооружениями и под­держание их в рабочем состоянии. Уход заключается в очистке каналов от заиления, обвалов и оползней; исправлении и плани­ровке откосов в местах разрушений; скашивании и удалении травяной и кустарниковой растительности со дна, откосов, берм каналов, защитных валов, дорожных насыпей и кюветов; уда­лении из водоприемников, каналов и других сооружений посто­ронних предметов, оказывающих сопротивление движению воды; Своевременном закреплении отдельных участков русла каналов; консервации сооружений на зимний период; заделке мелких тре­щин, раковин в бетонных и железобетонных сооружениях; про­филактике подъемных механизмов и устройств, обеспечивающих подъем и опускание затворов; покраске металлоконструкций и“ деталей для предохранения их от коррозии. Электрифицирован­ные подъемники подвергают систематическим ревизиям и осмот­ру. Проверяют защиту электрооборудования от дождя, снега, пыли и попадания на него грязи.

Эксплуатационники следят за сохранностью КИА и знаков береговой обстановки: устьевых реперов, поворотных и километ­ровых знаков (столбов), пикетов, информационных и предупре­дительных щитов, а также элементов эстетического оформления территории (цветников, беседок, лавок и т. п.).

Во время эксплуатации гидротехнических сооружений внима­тельно изучают причины возникновения неисправностей, а за­тем отрабатывают мероприятия по их предупреждению и устра­нению. При необходимости принимают меры по усилению кон­струкции.

Эксплуатационные дороги поддерживают в хорошем состоя­нии. Проводят уборку камней и других предметов с проезжей ча­сти и обочин, планировку поверхности, заделку ям. Мосты и трубы поддерживают в исправном состоянии. Соблюдают правила поль­зования дорогами во время высокой влажности грунта под про­езжей частью: весной не разрешают проезд тяжелых машин, чтобы предохранить дороги от сильных деформаций. Весной и летом после дождей появившиеся глубокие колеи устраняют пу­тем выполнения планировочных работ. Полотно дороги перио­дически нивелируют.

Служба эксплуатации обращает особое внимание на состоя­ние средств гидрометрических наблюдений. Эксплуатационная гидрометрия включает множество гидрометрических постов, створов, водомерных устройств, наблюдательных колодцев и других приспособлений, служащих для учета и регулирования уровней воды. Об эксплуатации этих сооружений изложено ниже (см. 5.6).

 

5.6 Особенности технической эксплуатации гидротехнических сооружений, служащих для учета и регулирования уровней воды

 

Для учета и регулирования уровней воды применяют затво­ры-автоматы, обычные затворы, оборудованные автоматизиро­ванными устройствами и системами, или сооружения-автоматы. Системы приводов могут быть самыми различными: механиче­ские, электрические, гидравлические, пневматические, а также комбинированные: пневмогидравлические, электрогидравличе- ские и др.

Особенностями гидротехнических сооружений, служащих для учета и регулирования уровней воды, являются повышенная от­ветственность и их сложность. Они работают, как обычные со­оружения. Кроме того, во время эксплуатации эти сооружения обеспечивают надежную работу системы автоматизации приво­дов, а также систем телеуправления, телеизмерения, систем ав­томатического управления и т. п. Ниже рассматриваются вопро­сы их технической эксплуатации, а системы автоматики, теле­управления, телеизмерения, системы автоматического управления описаны в специальной литературе, например [4].

В практике гидромелиоративного строительства и эксплуа­тации воду зачастую учитывают одним из трех методов: русло­вым; тарированием гидротехнических сооружений (градуирова­нием); использованием специальных водомерных сооружений или устройств.

Русловый метод широко применяют на открытых грунтовых сооружениях, выполненных в виде каналов. Для этой цели вы­бирают прямолинейный участок канала или русла, например в нижнем бьефе гидроузла, который имеет постоянно живое сечение на длине 30...40 глубин в сторону верхнего бьефа от створа измерения и 10...15 глубин в направлении нижнего бье­фа. В рассматриваемом створе с помощью гидрометрических измерений глубин Я, скоростей, уровней и подсчетов расхода Q устанавливают зависимость Q = f(H)В дальнейшем измеритель­ный створ оборудуют датчиками уровня, самописцами, расходо- графами, позволяющими оперативно с необходимой точностью определять расход воды. В процессе эксплуатации не реже 1 раз в год (после прохождения паводка и осенью перед ледо­ставом) промеряют глубины в нескольких створах выше и ниже по течению, в том числе и в контрольном (гидростворе), сопо­ставляя полученные данные с контрольными отметками. В слу­чае заиления, зарастания или размывов русла ошибка в измере­нии может достигать 10% и более. Кроме того, систематически наблюдают за состоянием русла в зоне исследуемого участка, так как из-за размыва возможно понижение дна русла. В этом случае скорости потока при тех же уровнях изменяются и пока­зания оказываются неверными. При русловом методе необходи­мо следить за состоянием измерительной аппаратуры и приспо­соблений, выполняя своевременную профилактику, ремонт и кон­трольные испытания.

Метод тарирования (градуирования) гидротехнических соо­ружений позволяет экспериментальным путем установить посто­янную зависимость между расходом воды и размерами работаю­щих водопропускных отверстий. Тарирование можно выполнить и при определении расхода, например, русловым методом. Одна­ко в этом случае контрольный створ используют не систематиче­ски, а только в период тарирования. При тарировании измеряют расход гидрометрическим методом при 6...8 напорах. Затем стро­ят кривые Q = f(H) при различных открытиях отверстия, харак­теристиках пропускной способности пролета, учитывающих кон­фигурацию быков и устоев, напорах относительно гребня соору­жения. Этот метод наиболее целесообразен в условиях эксплуа­тации гидротехнических сооружений и экономичен при автома­тизации учета воды на гидромелиоративных системах. Во время длительной эксплуатации сооружений возможны выход из строя затворов, их ремонт или замена на затвор, у которого изменена конфигурация нижней кромки. В таком случае необходимо от­верстие протарировать вновь, чтобы получить точные данные по его пропускной способности. Важным моментом при тарирова­нии многопролетных сооружений является тарирование двух­трех пролетов одновременно, так как в этом случае можно учесть взаимное влияние открытых смежных отверстий. Проще тарировать неподтопленные отверстия и сложнее — щитовые сооружения, работающие в подтопленном состоянии. В послед­нем случае необходимо определять расход, отметки в верхнем бьефе, отметку в нижнем бьефе и поднятие затвора. Особое вни­мание обращают на точность измерения величин.

В качестве специальных водомерных сооружений для изме­рения расхода воды в мелиоративной практике используют мер­ные водосливы (трапецеидальные с наклоном ребер 1:4 Чиполетти или 1:1 А. И. Иванова, треугольные и др.), водомерный порог САНИИРИ, представляющий собой водослив, близкий к широкому порогу или со специальным вырезом; водомерные лот­ки типа Вентури, Паршалла, САНИИРИ и др.; водомерные устройства с боковой диафрагмой; водомерные сооружения открытого, трубчатого типа. Конструкции, принцип действия и расчетные зависимости их приведены в специальной литературе [4]. В мелиоративной практике широко распространены также различные авторегуляторы, затворы-автоматы, водомеры-стаби­лизаторы, регуляторы уровня грунтовых вод и т. д. Каждый из них обычно имеет свой паспорт и инструкцию по технической эксплуатации. Ниже приведены основные эксплуатационные положения для рассматриваемых конструкций или их элемен­тов. Особое внимание обращают на недопущение коррозии ме­таллических частей этих сооружений. Трущиеся части своевре­менно смазывают в соответствии с картой смазывания. Затворы должны быть готовы к эксплуатации в любое время.

Тщательно следят за тем, чтобы ниши, пазы, проемы не заилялись наносами, чтобы отложения не скапливались в большом' количестве перед затворами во избежание затруднения их подъ­ема, обрыва штанг или тросов лебедок.

В поплавковых камерах не должно быть мусора и посторон­них предметов. Поплавки поддерживают в рабочем состоянии с соблюдением параметров в соответствии с паспортом сооруже­ния или устройства.

Наиболее ответственный период во время эксплуатации — зима. С наступлением отрицательных температур могут обмер зать или промерзать отдельные элементы (опорно-ходовых час­тей, уплотнений, поплавковых камер, каналов сообщающихся камер). Затворы периодически осматривают и не допускают их обмерзания, а также промерзания систем, заполненных водой. С этой целью перед затворами устраивают майны путем исполь­зования тепла нижних слоев воды, обогрева электричеством, теплым воздухом или сбрасываемой промышленными предприя­тиями теплой водой. Для подъема теплой воды из нижних сло­ев на дно укладывают перфорированные трубы, по которым пропускают воздух. При подъеме кверху воздушные пузыри увлекают с собой водяные массы, способствующие незамерзанию воды перед сооружением (затвором и т. д.). Очень эффективно использовать потокообразователи, а также способы, приведенные в 4.7. Закладные устройства обогревают циркулирующим: горячим маслом, водой или электрическим током, а гидравличе­ские системы приводов — специальными обогревательными устройствами (гидравлическими, электрическими и др.).

Для борьбы с шугой у водомерных и регулирующих соору­жений используют запони или нагрев воды около них.

 

Раздел 6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДОЗАБОРОВ И ОТСТОЙНИКОВ

 

6.1 Технические эксплуатационные мероприятия на водозаборных узлах

 

Правильная эксплуатация сооружений водозаборного узла предопределяет его эффективность, надежность, долговечность и работоспособность. Как и для гидроузлов другого назначения, для водозаборных узлов составляют инструкцию по эксплуата­ции гидротехнических сооружений. Служба эксплуатации про­водит следующие основные технические мероприятия:

обеспечивает правильное регулирование уровней воды в бье­фах и сооружениях водозаборного узла для различных режимов водотока (реки, канала); пропускает расходы через гидротехнические сооружения в зависимости от гидравлических условий в водотоке и эксплуата­ционных требований, предъявляемых к гидроузлу в целом;

извлекает из воды мусор, плавающие тела, топляки или про­пускает их в нижний бьеф водосбросной плотины;

пропускает шугу, лед, снег через сооружения гидроузла; про­водит мероприятия, предотвращающие или устраняющие заиле­ние верхнего и занесение наносами нижнего бьефа;

не допускает чрезмерных размывов в нижнем бьефе сооруже­ний;

систематически наблюдает за состоянием сооружений и обо­рудования узла и проводит уход за ними;

своевременно ремонтирует поврежденные элементы гидротех­нических сооружений;

заготавливает и хранит стройматериалы, оборудование и приспособления;

оперативно устраняет аварии;

поддерживает эстетический вид сооружений и оборудования на узле, а также следит за связью, освещением и др.

Указанные технические мероприятия, как правило, проводят при следующих эксплуатационных режимах водозабора: про­пуск паводка (2...3 варианта), эксплуатация в нормальных ус­ловиях (1...2 варианта), стопроцентный водозабор (K_in=l), экс­плуатация в зимний период, где K_in = Q_in/Q_r, Q_in — расход водо­забора, Q_r — расход реки.

Эксплуатационные мероприятия, связанные с наблюдениями и уходом за такими сооружениями водозаборного узла, как грун­товая плотина, дамбы обвалования, водосбросная бетонная пло­тина, подводящие и отводящие каналы, а также оборудование этих сооружений, достаточно изложены в предыдущих разде­лах. Поэтому ниже рассматриваются специфичные вопросы экс­плуатации водозаборных узлов. Среди них наиболее актуальны­ми являются регулирование уровней и маневрирования затвора­ми из условия минимального попадания наносов в водоприем­ник водозабора, заиление верхнего бьефа и его промывки, а так­же проведение мероприятий по борьбе с занесением нижнего бьефа.