Вопросы, связанные с проектированием. Регулируемая емкость для задержания паводка

Срезка паводка достигается задержанием и накоплением части паводковых вод в водохранилище. Требуемая для срезки паводка ёмкость, или противопаводочная ёмкость водохранилища, определяется обычно как та часть объема водохранилища, которая может обеспечить определенное снижение пика паводка заданной величины или заданной повторяемости. Различаются следующие три основных типа противопаводочной ёмкости:

- регулируемая ёмкость проточного или непроточного водохранилища;
- нерегулируемая емкость проточного водохранилища;
- нерегулируемая емкость непроточного водохранилища.

Объем ёмкости, необходимой для достижения заданного эффекта, будет зависеть от типа противопаводочной ёмкости. Влияние на срезку паводка каждого типа противопаводковых ёмкостей показано на рисунке II.4.10 ниже и описано в последующих подразделах. В реальной практике эффект регулирования паводочного стока водохранилищем достигается обычно сочетанием регулируемой и нерегулируемой ёмкостей.

Рисунок II.4.10. Влияние водохранилищ на максимальный сток — регулируемое хранилище (a), нерегулируемое проточное хранилище (b) и нерегулируемое непроточное хранилище (c)

Регулируемая емкость для задержания паводка. Полный контроль над задержанием паводочной волны противопаводочной емкостью водохранилища обеспечивает самую высокую эффективность снижения паводка, т. к. начать накопление воды в этом случае можно только после того, как наибольший допустимый расход (называемый также безопасным расходом) будет достигнут в створе плотины. Таким образом, задерживается только та часть водной массы, которая может причинить ущерб.

Полный контроль над накоплением воды достигается регулированием водопропускных отверстий, имеющих затворы на водохранилищах речного типа. Водохранилища речного типа осуществляют полный контроль над паводком только в тех случаях, если водослив имеет пропускную способность, достаточную для сброса безопасных расходов при минимальной противопаводочной емкости, и сбросы воды из противопаводочной ёмкости могут быть полностью регулируемы.

На водохранилищах долинного типа полный контроль паводка достигается в тех случаях, если пропускная способность подводящих устройств, достаточная для предотвращения возрастания расходов на нижерасположенных участках, выше безопасного расхода и если попуски накопленной воды могут регулироваться.

Расчетный паводок для определения размеров противопаводочной емкости водохранилища должен быть таким же, каким он принят для расчета водосливов, хотя требования к безопасности самой плотины обычно отличаются от требований обычной защиты от паводков на нижерасположенных участках.

Нерегулируемая ёмкость для задержания паводка водохранилищ речного типа. Ёмкость водохранилища выше гребня фиксированного водослива обычно считается нерегулируемой при проектировании, хотя она может частично регулироваться попусками воды через водопропускные отверстия с затворами или через турбины.

Однако при проектировании нерегулируемой противопаводочной ёмкости попуски либо принимаются постоянными в период пропуска паводка, либо считается, что водосбросы закрыты. Первое условие обычно принимается при оценке влияния нормального противопаводочного режима водохранилища на условия в нижнем бьефе, в то время как второе — для оценки безопасности самой плотины.

Нерегулируемая емкость для задержания паводка играет важную роль в предотвращении прорыва плотины. Ее проектирование тесно связано с проектированием водопропускных отверстий плотины и должно быть основано на том же расчетном паводке, который принимается при расчете водосбросов. Из соображений безопасности при проектировании водосливов принимается, что водохранилище полностью заполнено до гребня водослива к началу расчетного паводка.

Сравнение приведенных на рисунке II.4.10 условий (a) и (b) показывает, что нерегулируемая ёмкость менее эффективна при срезке паводка, чем регулируемая. Это объясняется тем, что нерегулируемая ёмкость начинает наполняться до того, как это требуется.

Нерегулируемая ёмкость для задержания паводка непроточных водохранилищ. Этот тип противопаводочной ёмкости создается на непроточных водохранилищах, иногда называемых «польдерными» из-за того, что их конструкция напоминает реальные польдеры. Такие водохранилища сооружаются ограждением части заливаемой поймы плотиной, гребень которой со стороны реки имеет пониженный участок, т. е. порог.

Когда уровень воды в реке поднимается выше порога, то польдер начинает наполняться в результате переливания воды через порог. Тот факт, что водохранилище имеет обводные каналы, делает нерегулируемую противопаводочную ёмкость приречного типа более эффективной по сравнению с речной, поскольку наполнение излишними водами начинается позже (см. части (b) и (с) на рисунке II.4.10).