Документ предоставлен КонсультантПлюс;pdf

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Департамент мелиорации
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ»
(ФГБНУ «РосНИИПМ»)
УДК 626.823.004
С. М. Васильев, Ю. Е. Домашенко, Ю. Ф. Снипич,
П. В. Калинин, Н. А. Антонова, М. С. Ляшков
УХОДНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАБОТЫ
НА МАГИСТРАЛЬНЫХ КАНАЛАХ
ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Научный обзор
Новочеркасск 2014
Содержание
Введение ............................................................................................................... 3
1 Характеристика
аварийных
водосбросов,
применяемых
на
магистральных каналах .................................................................................... 4
1.1 Береговые аварийные водосбросы ............................................................. 7
1.2 Поверхностные водосбросы ..................................................................... 10
1.3 Туннельные водосбросы .......................................................................... 12
1.4 Шахтные водосбросы ............................................................................... 18
1.5 Вихревые водосбросы и гасители энергии ............................................. 22
1.6 Комбинированные водосбросы ............................................................... 25
2 Уходные работы на каналах мелиоративных систем .................................... 27
2.1 Уходные работы на каналах оросительных систем ................................ 28
2.2 Уходные работы на гидротехнических сооружениях ............................ 35
2.3 Аварийный водосброс на Донском магистральном канале ................... 39
Заключение ......................................................................................................... 45
Список использованной литературы ................................................................. 46
2
Введение
В качестве объекта-представителя выбран береговой трубчатый аварийный водосброс на Донском магистральном канале (ДМК). Источником
заполнения ДМК является Цимлянское водохранилище, вода поступает
самотеком через регулируемое сооружение, рассчитанное на максимальный расход 250 м3/с.
Из ДМК вода подается в Волгодонской, Семикаракорский, ВерхнеСальский, Веселовский, Пролетарский и Мартыновский филиалы. Для опреснения и поддержания водного баланса рыбоводства по реке Маныч вода подается через Садковский концевой сброс в Веселовское водохранилище.
Длительный срок эксплуатации аварийных водосбросных сооружений на ДМК предопределяет скорейшую актуализацию и возможности
оперативного выбора комплекса уходных эксплуатационных работ с учетом характерных особенностей работы этого вида гидротехнического сооружения (ГТС).
В настоящем научном обзоре приведены основные конструктивные
схемы аварийных водосбросов, применяемых на каналах.
Уходные работы выполняются с целью обеспечения условий для
нормальной работы рассматриваемых объектов. Перечень работ в рамках
осуществления ухода представлен в зависимости от назначения и характеристики мелиоративных систем и для гидротехнических сооружений.
3
1 Характеристика аварийных водосбросов,
применяемых на магистральных каналах
Аварийные сооружения предназначаются для сброса воды при подъеме ее уровня в канале выше проектного. Конструкции аварийных водосбросных сооружений различны и зависят от условий эксплуатации.
При новом строительстве или реконструкции оросительных систем предпочтительно предусматривать автоматические аварийные водосбросы
в виде сифонов или водосливов. Последние иногда заканчиваются консольным сбросом. Входной участок аварийных сооружений размещают
вдоль откоса канала. В районах с отрицательными температурами воздуха
концевые участки должны обеспечивать полное опорожнение аварийного
сооружения [1].
Для обеспечения необходимого уровня воды в канале, в том числе
в случае возникновения аварийных ситуаций, используют регуляторы, которые по конструкции делят на открытые, трубчатые и диафрагмовые [2, 3].
Открытые регуляторы используют в качестве сооружений водозаборных, подпорных, вододелителей и водовыпусков в каналы младшего
порядка и не используются в качестве водосбросов, так как их применяют
при незначительном перепаде уровней. В качестве подпорного сооружения
они не должны создавать нерабочий подпор и должны обеспечивать полное опорожнение канала.
Трубчатые регуляторы часто используют в качестве самостоятельных переездов, а также переездов, совмещенных с сопрягающими сооружениями и регуляторами. Они достаточно просто оборудуются затворами
автоматического действия. Их применение выгодно на каналах в глубокой
выемке. Поперечное сечение их может быть прямоугольным и круглым.
По числу труб трубчатые регуляторы бывают одноочковые и многоочковые, по гидравлическому режиму – безнапорные, полунапорные и напорные. Со стороны нижнего бьефа трубы могут быть незатопленными и затопленными.
4
Из каналов и лотков, имеющих уклон больше критического, забор
воды в канал младшего порядка осуществляется донным трубчатым вододелителем, имеющим входное отверстие, перекрытое решеткой, в дне
старшего канала, или открытым поверхностным вододелителем с вертикальной стенкой.
На рисунке 1 представлены схемы аварийных заграждений, представленных в виде трубчатых сооружений из унифицированных деталей.
Диафрагмовые регуляторы используют как водозаборные сооружения
при значительных колебаниях уровней в водоисточнике и как водосбросные
сооружения. Диафрагма позволяет значительно сокращать размер (высоту)
затворов. Отметка низа диафрагмы определяется расчетом пропускной способности регулятора при наименьшем уровне воды перед ним.
При проектировании регуляторов необходимо обеспечивать наибольшую автоматизацию при эксплуатации.
Аварийные водосбросы прямого назначения могут быть поверхностными и береговыми. Ниже рассмотрим конструкции и устройство основных типов аварийных водосбросов.
а)
5
1
4
5
5
2,5
А
План
1
,0
11
45̊
5,0
3
А
2
а – с двустворчатым откатным затвором ; б – с поворотными рамами;
1 – устой; 2 – поворотные рамы; 3 – ось канала; 4 – двустворчатый откатной затвор;
5 – направляющие палы
Рисунок 1 – Аварийно-ремонтные заграждения на каналах
6
1.1 Береговые аварийные водосбросы
Береговыми называются водосбросы, располагаемые вне тела канала.
Береговой водосброс состоит из следующих частей: головной части или
водоприемника, сбросной и концевой. Водоприемник обеспечивает подачу
воды в водосброс и предлагает собой поверхностное, глубинное или донное отверстие с направляющими стенками и оголовком. Водоприемник
может располагаться на берегу и в береговых частях, входя в напорный
фронт гидроузла (рисунок 2). В пределах сбросной части водный поток
преодолевает разность отметок бьефов. Концевая часть водосброса обеспечивает сопряжение с нижним бьефом. При необходимости подвод потока к водосбросу и его отвод в русло выполняют каналы [2].
По основному конструктивному признаку береговые водосбросы
можно разделить на открытые (с незамкнутым поперечным сечением), закрытые (с замкнутым поперечным сечением) и комбинированные (с чередующимися открытыми и закрытыми участками).
Основными признаками, определяющими тип берегового водосброса, являются гидравлические и конструктивные особенности его сбросной
части (рисунок 2).
Кроме этого, возможны конструкции в виде траншейного водослива,
башенного или безбашенного глубинного водоприемника, поверхностного
башенного водоприемника (рисунок 2).
Конструкция спиральной камеры в случае шахтного водосброса
за счет закрутки потока обеспечивает устойчивый гидравлический режим
в вертикальной шахте и называется вихревым шахтным водосбросом.
Для гашения закрутки потока избыточной энергией на трассе туннельного водосброса предусматриваются вихреобразующее устройство и
вихревые гасители.
7
8
а, б, в – водосбросные каналы с преодолением разности уровней бьефов быстротоком, ступенчатым и консольным перепадом
соответственно; г – трубчатые поверхностные водосбросы со сбросной частью в виде труб, уложенных в грунтовую выемку с их полной или
частичной засыпкой; д, е, ж – туннельные водосбросы со сбросной частью в виде туннеля; и – туннельные водосбросы со сбросной частью
в виде вертикальной шахты; к – туннельные водосбросы со сбросной частью в виде наклонной шахты; л – туннельный водосброс
с расположением узла управления отдельно от головной части в пределах сбросной части
Рисунок 2 – Основные типы береговых водосбросов
Конструкции концевых частей береговых водосбросов могут быть
выполнены в виде:
- водобойного колодца с гасителями энергии или без них (часто для
снижения удельного расхода колодец делается с расширением) с реализацией донного режима сопряжения бьефов (рисунок 2 а, б, г);
- уступа, за которым образуется поверхностный режим;
- консоли с гашением энергии в водяной подушке и яме размыва
(рисунок 2 в);
- трамплина, отбрасывающего струю на безопасное от сооружения
расстояние (как разновидность этой конструкции можно выделить трамплины-виражи, рассеивающие трамплины и трамплины с боковым сливом).
Возможны комбинированные конструкции береговых водосбросов,
состоящие из нескольких участков, выполненных в виде водосбросных
частей разных типов. Комбинированные водосбросы представляют собой
сочетание открытой и закрытой проточной части (открытой входной части
в виде траншейного водоприемника с боковым водосливом и туннельной
сбросной части на рисунке 3 а).
9
УВ
б)
Б-Б
в)
УВ
Б
Б
г)
д)
УВ
а – туннельный водосброс с траншейным водосливом; б – с башенным
водоприемником; в – с безбашенным глубинным водоприемником;
г – в виде башни с кольцевым водосливом; д – в виде башни с сифоном
Рисунок 3 – Водоприемники туннельных водосбросов
1.2 Поверхностные водосбросы
Трубчатые поверхностные водосбросы конструктивно представляют
собой сборную железобетонную трубу, уложенную в вырытую на берегу
траншею с последующей обратной засыпкой. Головная часть чаще всего
выполняется в виде прямолинейного, криволинейного или бокового водослива. Концевой участок чаще всего устраивается в виде водобойного колодца. Гидравлический режим в трубе безнапорный или напорный [3].
Надежность работы такого водосброса во многом зависит от качест10
ва выполнения стыков железобетонных труб, которые при возможной неравномерности осадок не должны раскрываться. Во избежание усиленной
фильтрации по контакту сооружения с грунтом основания и засыпки, трубы лучше укладывать на бетонную подготовку, а вдоль водосброса устраивать несколько поперечных диафрагм (рисунок 4).
1 – железобетонная труба; 2 – бетонная подготовка; 3 – диафрагма;
4 – железобетонная плита на сваях; 5 – каменная наброска
Рисунок 4 – Трубчатый поверхностный береговой водосброс
Пропускная способность резервных водосбросов полностью используется очень редко, а иногда ни разу за период существования гидроузла.
Поэтому иногда предусматривают несколько водосбросов: основной, который будет работать достаточно часто, и один или два резервных, которые будут работать редко (в случае пропуска паводка редкой повторяемости) или вообще не будут работать (рисунок 5).
В состав резервного водосброса может быть включена так называемая размываемая вставка. Она представляет собой отсыпанную на бетонный порог или основание грунтовую плотину, конструкция которой обеспечивает ее размыв при подъеме уровня верхнего бьефа до некоторой критической отметки (несколько ниже ФПУ), в простейшем случае – при переливе через гребень. Размываемая вставка может располагаться на пороге
резервного водосброса (заменяя в этом случае затвор), перекрывать естественное понижение местности [3].
11
а – гидроузел Эппалок (Австралия); б – гидроузел Бокс Бьют (США):
1, 5 - резервные водосбросы (второй) с размываемой дамбой и (первый) с выемкой
в скале; 2 – основной водосброс; 3 – регулируемый поток; 4 – башенный водоспуск;
6 – гравий, песок и глины миоцена; 7 – песчаника и сланцы, выветренные и
разрушенные; 8 – базальт; 9 – размываемый грунт тела перемычки;
10 – разделительные бетонные бычки
Рисунок 5 – Гидроузлы с основными и вспомогательными
водосбросами
1.3 Туннельные водосбросы
Туннельные водосбросы применяются на высоконапорных, реже –
на средненапорных гидроузлах на скальных основаниях. Часто они используются для пропуска воды в строительный период или в качестве водовыпусков (водоспусков) в период эксплуатации.
В зависимости от условий могут приниматься различные варианты
продольного профиля туннеля (рисунок 6). Поперечное сечение туннеля в
зависимости от характеристик скального основания и гидравлического режима может быть круглым или иного очертания.
12
а – туннельный водосброс с глубинным водоприемником; б – водосброс
с поверхностным водоприемником; в – водосброс двумя водоприемниками;
г – туннельный водосброс с траншейным водоприемником; д – туннельный
водосброс с фронтальным подводом воды
Рисунок 6 – Продольные профили туннельных водосбросов
Важнейшими вопросами проектирования туннельных водосбросов
являются выбор высотного положения головной части (водоприемника),
расположение затворов (затворной камеры) по трассе туннеля и выбор
гидравлического режима на участках водосброса.
Головная часть с безнапорным входным отверстием (рисунок 2 д)
выполняется чаще всего в виде водослива практического профиля или
с широким порогом. При определенных условиях возможно также использование траншейного водоприемника (рисунок 6 а). При устройстве заглубленной головной части (рисунок 6 б, в) особое внимание уделяется
форме верхнего оголовка. Его очертание выбирается из условий наименьшего коэффициента гидравлического сопротивления и отсутствия кавитации в пределах оголовка [4]. С заглублением входного отверстия увеличиваются давление на затвор, расположенный в головной части, нагрузка
на его элементы, сила трения в опорно-ходовых частях. Это вызывает увеличение требуемой грузоподъемности механизмов маневрирования затворами, имеющей некоторый предел. Усложняется процесс закрытия отверстий, так как может потребоваться принудительная посадка затворов.
13
Из натурных наблюдений за образованием воронки на водоприемниках [4] были получены эмпирические формулы для определения минимального заглубления отверстия (рисунок 7), при котором отсутствуют
вихревые воронки, вовлекающие воздух во входные отверстия.
Рисунок 7 – Схема для определения заглубления отверстия
водоприемника
При фронтальном подводе воды минимальное заглубление t , м, составляет [4]:
t  0,52 V  h 0,5 ,
(1)
где V – средняя скорость потока во входном отверстии, м/с;
h – высота отверстия за оголовком, м.
При подводе воды под углом к водоприемнику [4]:
t  0,7 V  h 0 ,5 .
(2)
Затворные камеры (затворы) могут располагаться в начале туннеля,
на его трассе или в конце. За затвором могут возникать тяжелые гидравлические условия работы и затвора, и прилегающего к затворной камере со
стороны нижнего бьефа участка туннеля.
Исходя из гидравлических условий, лучшим решением является рас14
положение затвора в выходном сечении туннеля, причем затвор не должен
быть подтопленным (рисунок 8 а). В этом случае гашение энергии происходит вне туннеля, а в случае отброса струи с трамплина – в удалении от
выходного сечения. Для этого варианта могут использоваться конусные затворы. С точки зрения статической работы туннеля это решение менее надежно, так как весь туннель постоянно занапорен, и контроль за его состоянием затруднен, а если туннельный водосброс один, то часто и невозможен. В силу сказанного такие решения редки для случая эксплуатации.
В период строительства для пропуска строительных расходов эти решения
встречаются чаще.
а – затвор допустимо подтоплен; б – недопустимое подтопление затвора;
в – вентиляция пространства за затвором при уровне нижнего бьефа; г – схема
поступления воздуха через воздуховод; д – схема поступления воздуха через
низовой портал при коротком туннеле; е – схема для расчета отогнанного прыжка;
1 – воздуховод; 2 – возможное положение дна
Рисунок 8 – Гидравлические режимы и аэрация
пространства за затвором
Недопустимо подтопление затвора, в этом случае ухудшаются условия его работы из-за пульсационной нагрузки, возникающей под воздействием примыкающего к затвору вальца гидравлического прыжка. При расположении затвора на входе в туннель или на трассе его подтопления
можно избежать за счет вентиляции пространства за затвором при уровне
нижнего бьефа, не превышающем определенного значения [5]. При безна15
порном движении, аэрация пространства за затвором снижает дополнительную нагрузку на затвор, которая появляется за счет вакуума за затвором. Обеспечить за затвором давление, близкое к атмосферному, можно
за счет поступления воздуха через воздуховод или через низовой портал
при коротком туннеле. При длине туннеля за затвором, как и при напорном
течении, требуется устройство аэрационного канала (шахты).
Для безнапорного гидравлического режима важно правильно определить степень заполнения водой поперечного сечения туннеля, поскольку
при отсутствии надлежащего запаса возможно самопроизвольное «занапаривание» туннеля, что приведет к тяжелому неустойчивому режиму течения, при котором безнапорный режим может переходить в напорный и наоборот.
В напорных туннелях выполнение условия неподтопления частично
открытого затвора приводит к появлению гидравлического прыжка на участке за затвором. При проектировании туннеля следует по возможности не
допускать такого режима, поскольку это приводит к мощному гидродинамическому воздействию на обделку туннеля.
Если избежать такой режим не удается, положение отогнанного
прыжка приближенно определяется из решения уравнения количества
движения, составленного для сечений с-с и к-к (рисунок 8) [5]. Отгон
прыжка возможен только при поступлении за затвор надлежащего количества воздуха. Необходимую площадь аэрационного канала ориентировочно
можно определить из условия [5]:
μΩ  0,04  ω ,
(3)
где μ – коэффициент расхода сечения воздуховода;
Ω – площадь поперечного сечения воздуховода, м2;
ω – площадь поперечного сечения туннеля, м2.
На последующих стадиях проектирования величина Ω уточняется
специальными расчетами [4, 5].
Скорость воздуха в аэрационном канале по различным рекомендаци16
ям не должна превышать (во избежание нежелательных звуковых эффектов
и вибрации воздуховодов) 45-70 м/с, а вакуум в водосбросе – 1-2 м вод. ст.
(вакуум за затворами вызывает дополнительную нагрузку на затвор). При
коэффициенте
расхода
μ = 0,5
воздуховода
и
плотности
воздуха
ρ а = 1,25 кг/м3 (при t  Q °С и давлении, соответствующем 760 мм рт. ст.)
скорость воздуха 60 м/с достигается при вакууме hвак = 0,9 м вод. ст.
При больших напорах компоновка затворной камеры и очертания ее
элементов проектируются таким образом, чтобы избежать или снизить
вредные последствия кавитации, уменьшить динамические нагрузки на затворы и облицовку как в пределах самой затворной камеры, так и на участках туннеля, прилегающих к ней.
Расположение затворного узла влияет на размеры затворов. При их
установке в пределах входного портала их габариты и вес увеличиваются.
С заглублением входного отверстия размеры затвора уменьшаются за счет
уменьшения оголовка, но возрастает нагрузка на затвор. При расположении затворов на трассе туннеля приходится устраивать шахту или помещение в подземной выработке для подъемного оборудования. В этом случае
приходится особо решать вопрос о перекрытии входа в туннель ремонтными затворами.
Большие напоры и размеры поперечного сечения водосброса вынуждают разбивать туннель в пределах затворной камеры на две, а иногда и
большее количество частей для уменьшения габаритов затворов и мощности механизмов маневрирования. Перед основными затворами обычно устанавливают аварийно-ремонтные затворы.
Расположение затворного узла по трассе туннеля определяет величину давления воды на облицовку туннеля. Эта нагрузка до затворной камеры, т. е. на участке, где туннель является напорным, определяется величиной заглубления рассматриваемого сечения туннеля под уровень верхнего
бьефа. За затворной камерой при напорном течении в туннеле нагрузка определяется превышением над данным сечением пьезометрической линии и
17
величиной пульсационной составляющей силы давления. В случае установки основных затворов в выходном сечении туннель будет напорным по
всей трассе [6].
Наиболее распространенными типами концевого участка туннельных
водосбросов являются водобойный колодец или трамплин. При больших
удельных расходах и скоростях в выходном сечении туннеля предпочтение
отдается сопряжению бьефов отброшенной струей, так как использование
донного режима сопряжения приводит к значительным размерам водобойного колодца и увеличению объемов работ. В некоторых условиях возможно применение виражей-трамплинов или рассеивающего трамплина.
При этом снижаются удельные расходы, и уменьшается глубина размыва
русла. Конструктивно трамплин с боковым сливом представляет собой вытянутый вдоль берега лоток постоянной ширины или сужающийся по направлению течения. Применение такой конструкции целесообразно при
расположении концевого участка водосброса на достаточно крутом
(не менее 35-40°) склоне, когда для обычного фронтального трамплина неизбежна подрезка берегового склона.
1.4 Шахтные водосбросы
Шахтные водосбросы можно рассматривать как частный случай туннельного водосброса, у которого вертикальная или круто наклонная шахта
сопрягается с отводящим туннелем малого уклона. Применяется шахтный
водосброс в составе средне и высоконапорных гидроузлов на скальных основаниях.
В состав шахтного водосброса (рисунок 9) входят водосливная воронка 1 различного очертания и конструкции; переходный участок 2,
в пределах которого свободное падение воды при расчетном расходе переходит в напорное движение; вертикальная или круто наклонная шахта 3
обычно круглого постоянного сечения; колено 4 или иное сопрягающее
устройство между шахтой и отводящим туннелем 5, в качестве которого
18
обычно используется часть строительного туннеля. Участок строительного
туннеля до сечения входа в туннель шахты отсекается бетонной пробкой 6.
В отдельных случаях при неблагоприятных для размещения шахты топографических и геологических условиях ее верхнюю часть выполняют в виде башни [3].
УВБ УНБ
УВБ
7
2
5
УВБ
1
5
3
4
6
7
1
1
5
1 – водосливная воронка в виде кольца; 2 – переходный участок; 3 – шахта; 4 – колено;
5 – отводящий туннель, 6 – бетонная пробка; 7 – струенаправляющие быки
Рисунок 9 – Шахтный водосброс с кольцевым водосливом и его
компоновка в гидроузле
Конструкции шахтных водосбросов выделяют исходя из условий работы воронки и подразделяют на управляемые затворами на гребне и автоматического действия, работающих при форсировке уровня верхнего
бьефа над отметкой НПУ. Затворы на гребне водослива опираются на быки, расположенные по длине водослива радиально.
По форме водосливного порога в плане различают кольцевые водосливы, неполные кольцевые и лепестковые водосливы (рисунок 10). В зависимости от профиля различают кольцевые и неполные кольцевые водосливы с тонкой стенкой; безвакуумные практического профиля, координаты которого при расчетном напоре соответствуют нижней границе струи,
19
переливающейся через водослив; вакуумные практического профиля;
с широким порогом (с плоским гребнем); с конической вставкой.
Рисунок 10 – Шахтный водосброс с неполной кольцевой
воронкой (слева) и лепестковый водосброс (справа)
Неполный кольцевой водослив, примыкая к крутому берегу, не требует устройства выемки большого объема и противоводоворотных конструкций.
Водослив шахтного водосброса может состоять из нескольких лотков, имеющих в плане вид лепестков с дном, наклонным в сторону шахты.
Такой водоприемник называется лепестковым или маргариткой. Развитая
сливная кромка такой головной части позволяет сбрасывать воду в шахту
при меньшем форсировании уровня верхнего бьефа, чем в случае кольцевого водослива. Длина лотков по гребню более чем в 2,5 раза больше, чем
у кольцевого водослива тех же габаритов.
Пропускную способность кольцевого водослива снижает нерадиаль20
ный подвод воды по периметру водослива, вызывающий вращательное
движение потока и неравномерный подвод воды. Для устранения вращения
и обеспечения равномерного подвода воды к выемке, подводящей воду
к водосливу, придаются определенные очертания в плане и устанавливаются различные противоводоворотные конструкции: струенаправляющие быки, стенки, ребра. Условия подвода воды и тип противоводоворотных конструкций учитывают при определении коэффициента расхода водослива [5].
Отводящий тракт шахтных водосбросов. Конструкция отводящего
тракта должна обеспечивать пропуск расчетного расхода, в противном
случае возможно подтопление гребня водослива и уменьшение пропускной способности головной части. Это недопустимо, так как может привести к аварии гидроузла.
Сливная грань водослива плавно сопрягается с шахтой, которая
в пределах переходного участка во избежание разрыва сплошности потока
при свободном падении воды выполняется суживающейся книзу. Уменьшение площади определяется в соответствии с увеличением скорости падающей жидкости. По условиям производства работ преимущество имеет
цилиндрическая шахта, но при ее применении необходимо обеспечить напорный режим течения по всей длине шахты. Это достигается устройством
стеснения (дефлектора) в конце шахты перед коленом или в колене.
Радиус колена, сопрягающего шахту и отводящий туннель, рассчитывается исходя из условия недопущения в колене вакуума. Падение давления ниже атмосферного может привести к возникновению кавитации и
кавитационной эрозии. При устройстве стеснения следует обеспечить отрыв потока от потолка колена и подвод к нему воздуха (рисунок 11). В коротком безнапорном туннеле воздух поступает к колену со стороны выходного портала. При этом конструкцию сопрягающего колена следует
принимать по одной из схем на рисунке 11 [6].
21
1 – водосливная воронка, 2 – переходный участок; 3 – напорная шахта;
4 – колено, 5 – отводящий туннель
Рисунок 11 – Элементы шахтного водосброса
Существуют другие конструктивные решения, предусматривающие
свободное падение струи в вертикальной шахте без контакта жидкости
со стенками при обязательной подаче воздуха в шахту. Сопряжение с отводящим туннелем может осуществляться с помощью водобойного колодца, который обеспечивает частичное гашение энергии высокоскоростного
потока и снижение скорости в отводящем туннеле.
Поскольку в состав шахтного водосброса входит часть строительного туннеля, местоположение воронки и трассу туннеля увязывают между
собой, добиваясь наиболее экономичного решения.
1.5 Вихревые водосбросы и гасители энергии
Конструктивно вихревое устройство водосбросов (камера) более
сложное, чем кольцевой водослив, диаметр шахты получается больше, чем
22
у обычного шахтного водосброса. Однако вихревой водосброс обладает
некоторыми преимуществами, и в ряде случаев предпочтение отдается
этой конструкции. Во-первых, получив в вихревом устройстве закрутку,
поток под действием центробежных сил прижимается к стенкам шахты.
Это создает избыточное давление на стенки, что уменьшает кавитационную опасность. По оси шахты образуется воздушное ядро. Вторым преимуществом является более устойчивая работа вихревого водосброса в
диапазоне изменения расхода от нуля до максимального.
В качестве закручивающего устройства могут применяться вихревые
затворы, нерегулируемая решетка направляющего аппарата, завихрители с
тангенциальным или спиральным подводом.
Вихревые водосбросы в зависимости от того, по каким участкам водосбросного тракта движется закрученный поток, подразделяются на вертикальные и горизонтальные. По расположению закручивающего устройства различают водосбросы с головной, промежуточной и концевой схемами. По условиям компоновки предпочтительной, как правило, является
головная схема.
Вихревой водосброс со спиральной камерой – вертикальный (рисунок 12). В состав водосброса входят: головная часть в виде спиральной камеры (в данном примере коробового типа); вертикальная водосбросная
шахта; сопрягающее колено; отводящий туннель и концевая часть. В приведенном примере вода поступает в спиральную камеру из верхнего бьефа
через водосливной порог, закручивается и поступает в шахту, где продолжает вращаться. В колене, сопрягающем шахту и туннель, устраивается
дефлектор (стеснение), создающий в вертикальной шахте водяную подушку определенной высоты, которая способствует затуханию вращения. При
небольших скоростях потока возможно сохранения вращательного движения в пределах отводящего туннеля [2, 3].
23
8,
50
0
3,6
50
60
70
45
50
60
70
80
1 – водослив; 2 – спиральная камера; 3 – шахта; 4 – туннель; 5 – дефлектор для
устранения закрутки; 6 – арочная плотина
Рисунок 12 – Вихревой водосброс со спиральной камерой
Построены и эксплуатируются водосбросы подобного типа с максимальной пропускной способностью 180 м3/с при диаметре шахты 6 м, наибольший перепад уровней достигает 142 м [7, 8].
В вихревых горизонтальных водосбросах сопряжение вертикальной
шахты с отводящим туннелем, в котором устанавливается устойчивое
вращательное движение, осуществляется с помощью завихрителей. В простейшем случае это соединение представляет собой сужающийся переходный участок, подающий воду по касательной к стенкам круглого туннеля.
В контрвихревых гасителях вращательное движение потока может
также использоваться для гашения избыточной кинетической энергии. Эта
конструкция состоит из двух противоположно направленных спиральных
камер и камеры гашения, установленных в месте сопряжения вертикальной шахты с горизонтальным отводящим туннелем (возможно расположение на трассе туннеля). При этом в камеру гашения поступает и осевой по24
ток, составляющий до 35 % от общего расхода. Расходы между спиральными камерами распределяются из условия равенства моментов количества движения взаимодействующих потоков. Размеры камеры гашения назначают из условия получения необходимой средней скорости в отводящем туннеле.
1.6 Комбинированные водосбросы
К комбинированным водосбросам относят сооружения, представляющие собой сочетание открытой и закрытой проточных частей. Открытой чаще являются головная или концевая части, а закрытой – транзитная
(сбросная) часть водосброса. Часто встречающимся решением открытой
головной части является траншейный водоприемник. На рисунке 13 показана конструкция траншеи с боковым водосливом в комбинации с туннельным водосбросом. Водослив может выполняться с одной или двух
сторон траншеи, а также с ее торца. При отсутствии затворов уровень канала располагается на отметке НПУ. Траншея располагается вдоль горизонталей, что в ряде случаев позволяет существенно уменьшить объем выемки грунта по сравнению с водоприемником фронтального типа [6].
а – водосброс с траншеей, имеющей на гребне сегментные затворы;
б – пролеты водослива с носком для борьбы с вращением потока в траншее
Рисунок 13 – Туннельный водосброс с траншейным водоприемником
25
Траншея представляет собой канал с изменяющейся по его длине
глубиной. Ширина траншеи может быть постоянной или увеличиваться
в направлении течения потока, ее дно может быть плоским или криволинейным. Поперечное сечение траншеи выполняется прямоугольным или
трапецеидальным с заложением откосов, зависящим от категории грунтов
основания. Учитывая значительное динамическое воздействие, оказываемое переливающимся через водослив потоком, дно траншеи и борта даже
в прочных скальных породах покрывают бетонной плитой толщиной
0,7-1,2 м часто с анкеровкой. Для снятия фильтрационного давления под
бетонной облицовкой траншеи устраивается дренаж [9, 10].
Особенностью гидравлического режима траншеи является движение
потока с переменным расходом по ее длине, а при одностороннем поступлении воды в траншею – течение с поперечной циркуляцией, ухудшающей
условия входа воды в сбросную часть водосброса. Для борьбы с вращением потока часть водосливных пролетов можно выполнять с носком (рисунок 13 б), а на противоположной водосливу стенке траншеи устанавливать
отражатели. Тем самым в соседних пролетах организуется противоположно направленное вращательное движение. Также в конце траншеи может
устраиваться распределительная стенка или порог.
Предварительно размеры траншеи определяют расчетом, результаты
которых затем проверяются и уточняются модельными исследованиями.
Длина траншеи определяется пропускной способностью водослива. Вопрос о назначении ширины траншеи связан, помимо прочего, с условиями
входа потока в сбросную часть водосброса. Для сопряжения головной и
сбросной частей устраивают переходный участок, форма боковых стенок
которого должна обеспечивать безотрывное обтекание их потоком и исключать образование волн. Чем больше разница поперечных сечений
траншеи и сбросной части, тем больше габариты переходного участка.
При вариантном проектировании траншейного водоприемника принимают
во внимание параметры переходных участков.
26
2 Уходные работы на каналах мелиоративных систем
Работы по уходу сочетаются с эксплуатационным контролем и заключаются в повседневном устранении возникающих повреждений мелиоративных каналов и сооружений на сети [11, 12].
В состав мероприятий по уходу за каналами и сооружениями на сети
входят:
- своевременное устранение всех неисправностей, нарушений, дефектов, деформаций и разрушений, не требующих капитальных строительных работ;
- замена быстро изнашивающихся деталей оборудования и сооружений;
- окашивание откосов каналов и ГТС;
- очистка каналов от мусора, сторонних предметов и сорной растительности;
- антикоррозийное покрытие и окраска конструкций;
- благоустройство территорий, прилегающих к каналам и сооружениям;
- регулярное подновление внешнего вида сооружений;
- консервация сооружений на сети, гидромеханического и электрического оборудования на зимний период и расконсервация их при подготовке к вегетационному периоду;
- проведение противопожарных и санитарно-оздоровительных мероприятий.
Проведение мероприятий подлежит учету и документированию действующей нормативно-технической документации.
Уходные работы включают в себя перечень мероприятий по содержанию прилегающей территории и обеспечению рабочего цикла сооружений.
Уходные работы, направленные на поддержание работоспособности
системы и обеспечения ей проектных параметров, входят в понятие «текущий ремонт».
27
При проведении текущего ремонта не выполняют сложных технических мероприятий и не изменяют конструкций сооружений. Разновидностью текущего ремонта является предупредительный (профилактический):
ликвидация в земляных каналах и откосах нор животных, сколов льда
у сооружений, подтягивание крепежных болтов, утепление на зиму дренажных устройств и др. Профилактический ремонт и значительную часть
текущего ремонта, включая очистку каналов от заиления, растительности,
оползней, исправление мелких повреждений каналов, сооружений, зданий
и других устройств, выполняют ежегодно без остановки работы системы
[12].
2.1 Уходные работы на каналах оросительных систем
Уходные работы на оросительных системах выполняют хозяйственным способом и подрядным, с привлечением специализированных организаций.
Уходные работы проводят с соблюдением действующих правил техники безопасности, охраны труда, а также технических условий, инструкций и указаний на производство строительных работ.
В проекте на уходные работы крупных объектов разрабатывают последовательность и порядок проведения этих работ. Проект на уходные
работы может составить организация, специализированная или непосредственно производящая работы. До начала проведения работ на оросительных системах должны быть решены вопросы по обеспечению материалами, деталями и другим необходимым оборудованием. Работы, связанные
с остановкой системы, проводят круглосуточно [11-13].
Уходные работы, направленные на очистку оросительных каналов
от наносов и растительности, проводят осенью и весной. Осенью необходимо выполнить как можно больший объем. Очистку необходимо начинать с магистрального канала и крупных распределителей с целью обеспечения своевременного пуска воды в систему. Эти работы целесообразно
28
осуществлять и в вегетационный период по тем каналам, которые, согласно плану водопользования, не заполнены водой.
Регулировочные работы на оросительных системах ведут до наступления паводка и увязывают их с графиком водозабора и режимом источника орошения.
Линии связи, дороги, различные здания и вспомогательные устройства ремонтируют в течение всего календарного года в те периоды, когда
технический персонал и механизмы свободны от основных работ на системе [12, 13].
Уход за наиболее крупными ГТС, от которых зависит подача воды
в оросительную систему, проводят в осенне-зимний и ранневесенний периоды. Других сооружений – в течение всего вегетационного периода.
Очистку закрытой оросительной сети от заиления выполняют гидравлическим путем последовательно, начиная от ближайшего к насосной
станции участка трубопровода. На период промывки в работу включают
все насосы, чтобы обеспечить подачу промывного объема воды в два раза
больше расчетного. При этом концевую задвижку первого промываемого
участка полностью открывают. По окончании промывки первого участка
открывают промывную задвижку на следующем участке, а на первом закрывают [11-14].
Серьезным препятствием нормальной работы закрытых оросительных систем является обрастание внутренней поверхности труб моллюском.
Он быстро заселяет распределительную сеть каналов и подземных трубопроводов. Размножение моллюсков начинается при температуре воды
до 16 °C. Продолжительность жизни взрослой особи – 5 лет. Моллюск питается мелкими планктонными организмами и детритами. В закрытой сети
складываются весьма благоприятные условия для жизни моллюсков. С постоянным током прогретой оросительной поды поступают питательные
вещества, создаются хорошие условия аэрации при отсутствии в трубах
его конкурентов и врагов. В некоторых местах из-за обрастания диаметр
29
трубопровода уменьшается на 10-15 см, а на квадратном метре внутренней
поверхности трубопровода масса моллюска достигает 6-7 кг. Наибольшие
скопления их наблюдаются внизу и по бокам труб. В нижней части труб
скапливаются также ил и пустые раковины отмерших моллюсков. Снижая
пропускную способность из-за сужения трубопроводов, раковины отмерших моллюсков выносятся током воды в дождевальные машины и вызывают серьезные помехи. Особенно большое число раковин содержится
в оросительной воде в начале поливного сезона. В зимний период, когда
трубы освобождают от воды, моллюски частично отмирают, связи их нарушаются, они отпадают от поверхности трубы, накапливаются на дне
в виде раковин [13]. Для вымывания этих раковин с целью повышения эффективности использования закрытой оросительной сети на дождевальных
машинах весной до начала оросительного сезона проводят трехкратную
промывку трубопроводов. Промывную воду отводят в сбросные каналы
или колодцы, для дождевальных машин она непригодна. С целью уничтожения моллюсков и предупреждения их развития трубопроводы рекомендуется
заполнять
раствором
аммиачной
селитры
концентрацией
400-500 мг/л с последующей регенерацией заполненного участка на пять
дней. За это время они погибают.
Открытая сеть склонна не только к засорению, но и к заилению.
По степени заиления и образующегося слоя наносов за оросительный сезон
лотки можно разделить на четыре группы. К первой группе относятся условно незаиляемые участки каналов, в которых наносы оседают на отдельных участках слоем не более 0,05 м за сезон. Очистка их может быть выполнена гидравлическим путем при пропуске повышенных расходов воды
с большими скоростями, при необходимости с принудительным рыхлением слоя наносов. Вторая группа включает слабозаиляемые участки каналов, в которых наносы отлагаются по всему лотку слоем 0,05-0,10 м. Участки средней заиляемости, отнесенные к третьей группе, характеризуются
наличием наносов по всей длине слоем не более 0,1-0,2 м за сезон. Сильно
30
заиляемые каналы (четвертая группа) за сезон накапливают слой наносов
более 0,2 м [15, 16].
Для очистки используют каналоочистительные машины, однако
в случае конструктивных особенностей, исключающих возможность использования стандартного оборудования, например, большие уклоны протекания каналов, очистка производится вручную или гидравлическим путем по аналогии с закрытой сетью.
Периодичность очистки каналов от наносов зависит от характера водозабора. Если вода в оросительную систему забирается из верхних слоев
водохранилища, очистку каналов от наносов проводят один раз в 3-5 лет,
а иногда и реже. Если забор воды осуществляется непосредственно из реки, то каналы чистят ежегодно. В европейской части Российской Федерации наибольшую мутность имеют реки Северного Кавказа. В период паводка (июнь, июль) мутность их в отдельные годы достигает 15-20 кг/м3 и
выше [17].
Очистку оросительных каналов необходимо проводить осенью и заканчивать ранней весной, к началу весенних поливов. Крупные магистральные каналы чистят по участкам в течение всего года [12].
Для борьбы с наносами в каналах максимальный водозабор планируют на период наименьшей мутности потока в реке, устраивают отстойники, повышают транспортирующую способность потока в каналах.
Очистку оросительных каналов в основном ведут механизированным
способом и только в отдельных случаях на неинженерных системах, где
в виду особенностей рельефа такая возможность отсутствует, или около
гидротехнических сооружений применяют ручные работы.
Каналы от наносов чистят землеройными специальными каналоочистительными машинами или используют способ гидромеханизации. При
очистке каналов от наносов землеройными машинами используют одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, а также скреперы, каналокопатели и грейдеры. Одноковшовые экскаваторы целесообразно применять
31
при толщине слоя наносов не менее 0,3-0,5 м. В противном случае производительность их заметно снижается.
Емкость ковша экскаватора должна приниматься в соответствии
с шириной канала поверху: при ширине 2 м – 0,25-0,35 м3; при 4 м – 0,5 м3;
при 8 м и более – 0,75-1,0 м3. Одноковшовые экскаваторы лучше использовать при большом удельном объеме работ. Минимальным удельным объемом для экскаваторов с ковшом емкостью 0,25-0,35 м3 можно считать 1 м3
на 1 м длины канала; с ковшом емкостью 0,5 и 0,75 м3, соответственно, 2 и
1-1,4 м3 на 1 м длины [12].
При очистке каналов одноковшовые экскаваторы устанавливаются
на берме на расстоянии 0,5-1,0 м от бровки подрезаемого откоса. Очистку
ведут поперечным черпанием, двигаясь вдоль одной стороны канала.
Одноковшовые и многоковшовые экскаваторы нельзя применять на
каналах, бермы и дамбы которых обсажены деревьями, мешающими проходу машины.
Шнековая каналоочистительная машина очищает от наносов каналы
глубиной до 1,8 м. В зависимости от толщины слоя наносов и глубины канала очистка проводится за 1-3 прохода.
Тракторные скреперы применяют для очистки каналов с достаточной
шириной по дну и относительно пологими откосами. Для скрепера с ковшом емкостью 1,5 м3 ширина канала по дну должна быть не менее 2,4 м;
с ковшом 2,25 м3 – не менее 2,5 м; с ковшом 2,75 м3 – не менее 2,6 м;
с ковшом емкостью 6-8 м3 – не менее 3,2 м. Очистку каналов скреперами
ведут продольной возкой грунта, устраивая через определенные расстояния (60-100 м) въезды и выезды [18-20].
Тяжелые грейдеры используют для очистки каналов глубиной
0,7-0,9 м с заложением откосов не менее 1:1,25.
Помимо наносов и мусора, скапливающегося в каналах во время эксплуатации и простоя систем в зимнее время, пропускную способность канала снижает уменьшение рабочей площади сечения за счет зарастания ка32
налов сорной растительностью. Уменьшение скорости течения потока
в канале приводит к осаждению взвешенных наносов. Обычно пропускная
способность сильно заросших каналов уменьшается на 60-70 % и более.
Уменьшение скорости воды в каналах приводит к тому, что работать приходится на форсированных горизонтах, чтобы пропустить необходимый
расход. Это увеличивает потери воды на фильтрацию, вызывает дополнительный подъем уровня грунтовых вод, а следовательно, происходит заболачивание и засорение орошаемой территории. Научные исследования [13]
показывают,
что
в
заросших
каналах
фильтрация
увеличивается
в 1,5-2 раза. Наличие сорной растительности на каналах крайне нежелательно еще и потому, что семена сорной растительности попадают в воду
и выносятся на поля, засоряя их. Борьбу с растительностью на оросительных каналах ведут тремя способами: механическим, химическим, биологическим.
При механическом способе используют плавучие косилки, которые
срезают растительность под водой на некоторой глубине; каналоочистительные машины; бульдозеры; грейдеры; цепные волокуши; механические
грабли и др. Однако все эти механизмы не дают достаточно эффективных
результатов и малопроизводительны.
К химическим способам борьбы с растительностью на оросительных
каналах относятся:
- опрыскивание гербицидами;
- обработка отходами местной химической промышленности;
- обработка нефтяными продуктами.
Каналы опрыскивают гербицидами двух типов: избирательного действия, уничтожающие растения одной биологической группы и не повреждающие растений другой группы, и сплошного действия, уничтожающие
всякую растительность. Гербициды применяют в жидкой (растворы,
эмульсии, суспензии) и твердой форме (гранулы, порошки, дусты). В жид-
33
кой форме используются гербициды, проникающие в растение через листья и стебли [15].
B форме гранулированных препаратов вносят гербициды, которые
убивают корневища или молодые всходы растений. Опрыскивание сорной
растительности на каналах нужно проводить два-три раза за вегетационный период: первое, когда побеги достигнут 20-30 см; повторные – после
отрастания побегов на 20-25 см. Опрыскивать следует в сухую жаркую погоду. Роса или атмосферные осадки значительно снижают действие гербицидов. Гранулированные гербициды вносят в каналы до появления сорной
растительности: в каналы оросительных систем – не менее, чем за месяц
до пуска воды, а в каналы осушительных систем – сразу же после паводка,
до начала массового отрастания растительности.
К биологическому способу борьбы с растительностью на оросительных каналах относятся: затенение их древесной растительностью, посаженной вдоль канала с солнечной стороны, а иногда и с двух сторон; обсев
каналов культурными травами и разведение рыб, питающихся сорной растительностью.
Деревья рекомендуется сажать в 2-3 ряда на расстоянии 4-6 м
от бровки сухого откоса. Лучшие древесные породы, создающие хорошее
затенение, пирамидальный или туркестанский тополь, плакучая ива, мелколистная липа и др. Для угнетения сорной растительности на каналах откосы и дамбы обсевают культурными травами: люцерной, клевером, райграсом и др.
Лучший эффект от обсева откосов и дамб каналов получается в весеннее время при влажной почве и когда относительно легко можно очистить канал от остатков сорной растительности. Перед посевом рекомендуется спланировать поверхность откосов и дамб каналов, удалить растительность или ее остатки.
34
2.2 Уходные работы на гидротехнических сооружениях
Основные объемы уходных работ на ГТС связаны с изменениями условий эксплуатации, что отмечается в зимний период. При подготовке
оросительной системы к зимним условиям необходимо [16]:
- ГТС очистить от ила, трещины залить цементным раствором или
оштукатурить и побелить, металлические части на сооружениях покрасить
нитрокраской, а все вращающиеся и трущиеся части (гайки, болты, винты
на подъемниках) очистить от ржавчины и смазать смазкой;
- водомерные устройства (водомеры, стокомеры, расходомеры) снять
и отправить для ремонта и поверки, а затем хранить их в сухом помещении, хорошо защищенном от попадания влаги;
- все щиты на ГТС, в том числе и на водовыпусках, открыть;
- до наступления первых заморозков полностью опорожнить каналылотки от воды; откачать воду из колодцев, дюкеров и других емкостных
сооружений; затворы водовыпусков из земляных или облицованных каналов в каналы-лотки закрыть и закрепить в этом положении.
Уходные работы по устранению дефектов облицовок каналов, лотков
и заделки швов осуществляются с использованием специализированной
техники, ремонтных агрегатов, которые состоят из комплекта оборудования на прицепе: двигателя с генератором, электростанции, трансформатора, электротрамбовки, бетономешалки, вибраторов, компрессора, электронасоса, электродрели, краскопульта и др. Применение машин для осуществления ухода повышает производительность труда и улучшает качество
работ. После проведения плановых работ комиссия принимает результаты
и составляет акты. Контроль проводят систематически по ходу работ.
Для выполнения уходных работ необходимо иметь запасы деталей и материалов, особенно при осуществлении технического ухода за трубопроводами (звеньями труб, задвижками, гидрантами, вантузами и др.) [16-19].
Консервация к зимним условиям ГТС проводится параллельно
с плановыми уходными работами или сразу после их окончания.
35
Наиболее технически сложными являются работы по уходу за составными частями ГТС и требуют наличия соответствующей квалификации от работников. Затворы являются одной из важных составных частей и
предназначены для закрытия и открытия их отверстий с целью регулирования пропускаемого расхода воды. В соответствии с величиной открытия
затвора изменяются расходы и уровни воды в каналах, осуществляется
управление водным потоком. В практике оборудования сооружений внутрихозяйственной сети наиболее широкое распространение получили плоские щиты и гидранты.
Обслуживание щитовых затворов сводится к поддержанию в исправном состоянии уплотнений, пазов и подъемных механизмов. Затворы
должны свободно перемещаться в пазах, не перекашиваться, не заклиниваться, не выскакивать из отверстий, обеспечивать хорошее уплотнение
[21].
Для подъема плоских щитов небольших размеров применяют гаечновинтовые приспособления. На более крупных сооружениях для подъема
щитов используют подъемники, оборудованные лебедками. Перед каждым
подъемом и опусканием затвора осматривают подъемный механизм, проверяют тормозные устройства, пазы и уплотнения.
Чистку подъемных механизмов и их ремонт проводят только при
опущенных щитах с соблюдением правил техники безопасности.
При подготовке затворов, подъемных механизмов и других металлических конструкций на сети к зимним условиям наружные нешлифованные
поверхности окрашивают, резьбовые соединения смазывают смазкой. Непременное условие нормальной эксплуатации затворов и подъемников –
содержание их в чистоте.
Для регулирования уровней воды и в том случае, когда подъемники
вышли из строя, для регулирования расходов воды применяют шандоры.
Их заранее нумеруют и складывают вблизи сооружения в порядке, обеспечивающем последовательную укладку в отверстия сооружения [15].
36
Уходные работы на насосных станциях проводят в период поливов
с использованием резервных насосов и двигателей. Перед началом поливов
трубопроводы проверяют на герметичность по участкам. После окончания
поливов проводят консервацию всех звеньев системы на зимний период.
На каждой насосной станции должен быть ответственный за содержание и эксплуатацию гидросилового оборудования, ГТС, зданий и всех
устройств. Имеются инструкции по эксплуатации насосных станций.
На насосных станциях периодически проводят очистку подводящих каналов, водоприемника, решеток и труб, ведут надзор за сохранностью и исправностью основного и вспомогательного оборудования. Во время паводка и ледохода на насосной станции организуют круглосуточные дежурства.
При эксплуатации насосных станций осуществляют систематический надзор за работой насосно-силового оборудования, контроль за расходами
электроэнергии, топлива, масел, проверки состояний заземлений, релейной
и противогрозовой защиты, проводят противоаварийные мероприятия.
На основании этого надзора принимается решение о проведении внеплановых уходных работ, направленных на устранение нарушений, и составляются графики плановых работ на текущий и плановый периоды [17].
До начала поливов проверяют насосно-силовое оборудование, арматуру, средства автоматики, телемеханики и связи. Должна быть обеспечена
надежная и бесперебойная работа станции согласно графикам. При разработке графиков учитывают технические характеристики насосов и двигателей, месячные нагрузки агрегатов, выполнение ремонтов двигателей, насосов, электрических сетей, трансформаторов и другого оборудования.
Не разрешается длительная работа двигателей с превышением их мощности. Резервные насосы периодически (через 10 сут) опробуют при полной
нагрузке. Насосные станции оборудуют огнетушителями по нормам и защищают от ударов молнии. На двигателях и насосах помещают на металлических табличках паспортные данные. Основная задача уходных работ
насосных станций – это обеспечить нормальную, надежную и экономич37
ную подачу воды на орошение в соответствии с графиками водопользования. При эксплуатации трубопроводов систематически наблюдают за опорами трубопроводов, антикоррозийной защитой, герметичностью стыков, швов, компенсаторами и клапанами срывов вакуума, работой дренажа и водоотводов, состоянием арматуры на трубопроводах. При заилении трубопроводов проводят промывки или механическую очистку.
Насосные станции, работающие на закрытую сеть для поливов широкозахватными машинами, автоматизированы, их режим зависит от работы
машин на поливе.
Территорию вокруг сооружений и зданий благоустраивают, обеспечивают отвод поверхностных вод, сажают деревья, кустарники, цветы и
сеют травы. Площадки эстетически оформляют, размещают скамейки, делают дорожки, устанавливают марки и производственные плакаты. За посадками деревьев (рыхление, прополка, обрезка, полив и др.) должен быть
обеспечен уход. Оросительную систему необходимо организовать по узловому принципу, эксплуатационный штат разместить по узлам системы.
На узлах системы строят здания для жилья линейных работников, обеспечивающих непрерывный надзор, охрану и уход за сооружениями и каналами, размещают производственные постройки для проведения ремонтных
работ, связь, подъездные пути, оснащение для линейного персонала [22].
На сооружениях и каналах должны быть предупредительные знаки и
указатели – километровые столбы, реперы, марки, створные знаки, пьезометрические створы для наблюдений за деформациями и фильтрацией.
Площадь отчуждений вдоль каналов, около ГТС и площадь для специальных нужд эксплуатационной службы используют под посадку лесных полос и деревьев мелиоративного и санитарного назначения, содержание и
защиту ГТС, озеленение вдоль дороги и вблизи сооружений.
38
2.3 Аварийный водосброс на Донском магистральном канале
В качестве объекта-представителя был выбран береговой трубчатый
аварийный водосброс на ПК 272 Донского магистрального канала.
Донской магистральный канал (ДМК) имеет протяженность 112,2 км
с головным забором (250 м3/с) из Цимлянского водохранилища через самотечное водозаборное сооружение в теле плотины. В головной части канала
внутренние откосы закреплены железобетонными плитами от минимального горизонта до верха дамб. На участке от ПК 0-ПК 3+73 левый откос и
от ПК 0-50 до ПК 1+87 правый откос укреплены бутовым камнем. На участке от ПК 9 до ПК 272 канал был расширен на расход до 250 м3/с.
В 1997 году на участке канала ПК 655-ПК 659 были произведены работы
по устройству противофильтрационной дамбы. В 1998 году на ПК 367+40
было произведено устройство берм и съездов. Все гидротехнические сооружения на ДМК находятся в технически исправном состоянии и требуют
только текущих ремонтов и покраски. В нижнем бьефе перегораживающего сооружения ПК 449 наблюдался подмыв плит крепления откосов, частичное их сползание, в местах монолитного бетона наблюдалось его разрушение и образование пазух и подмыва основания.
Выполнение плана эксплуатационных мероприятий сводится к задаче своевременно и в нужном количестве обеспечивать водопользователей
водой. В 2011 году предусмотренные планом ремонтные работы выполнены всего на 5279,8 тыс. руб.
Стоимость очистки каналов от сорной растительности за счет федерального бюджета составила сумму 4,4 тыс. руб.
Общий вид в нижнем бьефе аварийного водосброса на ДМК до и после пуска воды представлен на рисунках 14, 15.
За
поддержание
рабочего
состояния
аварийного
водосброса
на ПК 272 несет ответственность ФГБУ «Управление Ростовмелиоводхоз».
Контроль текущего состояния, на основании которого принимается решение о необходимости проведения уходных работ на аварийном водосбросе,
39
производится согласно утверждаемому графику выездов. Ответственным
за своевременное осуществление уходных работ в зависимости от текущего состояния аварийного водосброса является осмотрщик, действующий
в рамах должностных обязанностей.
Рисунок 14 – Общий вид аварийного водосброса в нижнем бьефе
на Донском магистральном канале до пуска воды
Рисунок 15 – Общий вид аварийного водосброса в нижнем бьефе
на Донском магистральном канале после пуска воды
40
Должностная инструкция осмотрщика аварийного водосброса
на ПК 272 Донского магистрального канала
1 Общие положения
Подчиненность
Осмотрщик аварийного водосброса на ПК 272 подчиняется непосредственно начальнику филиала ФГБУ «Управление Ростовмелиоводхоз».
Осмотрщик гидротехнических объектов выполняет указания вышестоящего руководства в рамках своих прямых обязанностей.
Замещение
Осмотрщик аварийного водосброса замещает сотрудников, замещающих аналогичные должности на остальных подконтрольных ФГБУ
«Управление Ростовмелиоводхоз» аварийных водосбросах.
Прием и освобождение от должности
Осмотрщик аварийного водосброса назначается на должность и освобождается от должности руководителем отдела по согласованию с руководителем подразделения.
2 Требования к квалификации
Должен знать
- обслуживаемую орошаемую площадь земли с оросительной сетью
и их сельскохозяйственное использование;
- план расположения и протяженность каналов;
- количество ГТС и гидрометрических устройств и их технические
характеристики;
- состояние сети сооружений и лесонасаждений;
- основные правила пользования каналами оросительной и коллекторно-дренажной сети, гидротехническими сооружениями, гидрометрическими устройствами, оросительной водой;
- правила технической эксплуатации оросительных систем и закон о
сельскохозяйственном водопользовании.
41
3 Должностные обязанности
Должностные обязанности включают:
- осмотр опасных мест каналов, дамб, ГТС и устранение мелких повреждений;
- обслуживание закрепленной части оросительной и коллекторнодренажной сети гидротехнического участка со всеми находящимися на ней
ГТС, гидрометрическими и другими устройствами;
- распределение и подача воды хозяйствам-водопользователям;
- контроль за использованием оросительной воды;
- заготовка противопаводковых материалов и аварийных запасов
строительных материалов;
- охрана лесных насаждений водохозяйственного назначения;
- составление актов на нарушителей водной дисциплины, прилегающих лесных насаждений и передачи актов участковому гидротехнику;
- участие в техосмотре оросительной сети и сооружений для установления необходимых ремонтных работ на закрепленном участке;
- руководство работами по очистке сети и ремонту сооружений.
4 Взаимодействие
Коммуникации внутренние: для достижения общих целей и эффективного исполнения обязанностей осмотрщик аварийного водосброса сотрудничает с другими работниками подразделения или другими отделами
и обменивается необходимой информацией.
Коммуникации внешние: для выполнения своих обязанностей осмотрщик аварийного водосброса обменивается информацией с другими
организациями.
5 Права
Осмотрщик аварийного водосброса имеет право:
- давать подчиненным ему сотрудникам поручения, задания по кругу
вопросов, входящих в его функциональные обязанности;
- контролировать выполнение производственных заданий, своевре42
менное выполнение отдельных поручений подчиненными ему сотрудниками;
- запрашивать и получать необходимые материалы и документы, относящиеся к вопросам своей деятельности и деятельности подчиненных
ему сотрудников;
- взаимодействовать с другими службами предприятия по производственным и другим вопросам, входящим в его функциональные обязанности;
- знакомиться с проектами решений руководства предприятия, касающимися деятельности подразделения;
- предлагать на рассмотрение руководителя предложения по совершенствованию работы, связанной с предусмотренными должностной инструкцией обязанностями;
- выносить на рассмотрения руководителя предложения о поощрении
отличившихся работников, наложении взысканий на нарушителей производственной и трудовой дисциплины;
- докладывать руководителю обо всех выявленных нарушениях и недостатках в связи с выполняемой работой.
6 Ответственность
Осмотрщик аварийного водосброса несет ответственность:
- за ненадлежащее исполнение или неисполнение своих должностных обязанностей, предусмотренных должностной инструкцией, в пределах, определенных трудовым законодательством Российской Федерации;
- за нарушение правил и положений, регламентирующих деятельность предприятия;
- при переходе на другую работу или освобождении от должности
осмотрщик аварийного водосброса ответственен за надлежащую и своевременную сдачу дел лицу, вступающему в настоящую должность, а в случае отсутствия такового, лицу его заменяющему или непосредственно своему руководителю;
- за правонарушения, совершенные в процессе осуществления своей
43
деятельности, в пределах, определенных действующим административным,
уголовным и гражданским законодательством Российской Федерации;
- за причинение материального ущерба в пределах, определенных
действующим трудовым и гражданским законодательством Российской
Федерации;
- за соблюдение действующих инструкций, приказов и распоряжений
по сохранению коммерческой тайны и конфиденциальной информации;
- за выполнение правил внутреннего распорядка, правил ТБ и противопожарной безопасности.
44
Заключение
На основании проведенного научного обзора можно сделать следующие выводы:
1 Анализ конструкций аварийных водосбросов показал, то на ДМК
они представлены комбинированными сооружениями. Поэтому в качестве
объекта-представителя был выбран аварийный водосброс на ДМК, находящийся на ПК 272.
2 Изучены основные виды уходных эксплуатационных работ при
аварийных сбросах магистральных каналов оросительных систем. В частности подробно рассмотрены уходные работы на каналах оросительных
систем и ГТС. В качестве основных уходных работ на каналах и ГТС следует понимать:
- своевременное устранение всех неисправностей, нарушений, дефектов, деформаций и разрушений;
- замена быстро изнашивающихся деталей оборудования и сооружений;
- окашивание откосов каналов и гидротехнических сооружений;
- очистка каналов от мусора, сторонних предметов и сорной растительности;
- антикоррозийное покрытие и окраска конструкций;
- благоустройство территорий, прилегающих к каналам и сооружениям;
- регулярное подновление внешнего вида сооружений;
- консервация сооружений на сети, гидромеханического и электрического оборудования на зимний период и расконсервация их при подготовке к вегетационному периоду.
В результате обследования аварийного водосброса на ДМК установлено, что затраты на уходные работы на каналах оросительных систем и
ГТС не превышают 1 % от общих затрат на текущий ремонт.
45
Список использованной литературы
1 Оросительные системы России: от поколения к поколению: моногр. /
В. Н. Щедрин [и др.]. – В 2 ч. – Новочеркасск: Геликон, 2013. – 590 с.
2 Гидротехнические сооружения / Н. П. Розанов [и др.]; под ред.
Н. П. Розанова. – М.: Агропромиздат, 1985. – 432 с.
3 Гидротехнические сооружения / Л. Н. Рассказов [и др.]. – Ч. 1. –
М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2008. – 576 с.
4 Слисский, С. М. Гидравлические расчеты высоконапорных гидротехнических сооружений: учеб. пособие для вузов / С. М. Слисский. – 2-е
изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 304 с.
5 Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений: справочное пособие / под ред. Д. Д. Лаппо. – М.: Энергоатомиздат,
1988. – 624 с.
6 Гидротехнические сооружения / Л. Н. Рассказов [и др.]. – Ч. 2. –
М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2008.– 528 с.
7 Гидротехнические сооружения / Г. В. Желязняков [и др.]; под ред.
В. П. Недриги. – М.: Стройиздат, 1983. – 543 с.
8 Ляпичев, Ю. П. Гидротехнические сооружения: учеб. пособие /
Ю. П. Ляпичев. – М.: РУДН, 2008. – 302 с.
9 Распопин, Г. А. Гидротехнические сооружения. Грунтовые плотины, береговые водосбросы и специальные ГС / Г. А. Распопин. – Новосибирск: Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2007. – 327 с.
10 Волков, И. М. Гидротехнические сооружения / И. М. Волков,
П. Ф. Кононенко, И. К. Федичкин. – М.: Колос, 1968. – 464 с.
11 Кавешников Н. Т. Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений: учебники и учебные пособия для студентов высших учебных
заведений / Н. Т. Кавешников. – М.: Агропромиздат, 1989. – 272 с.
12 Щедрин, В. Н. Основные правила и положения эксплуатации мелиоративных систем и сооружений, проведения водоучета и производства
эксплуатационных работ: монография / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев,
46
В. В. Слабунов. – В 2 ч. – Новочеркасск: Геликон, 2013. – 657 с.
13 Багров, М. Н. Оросительные системы и их эксплуатация /
М. Н. Багров, И. П. Кружилин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос,
1982. – 240 с.
14 Варианты использования комбинированных типов водоводов
(открытых и закрытых) с целью снижения фильтрационных потерь: науч.
обзор / В. Н. Лозовой, А. П. Васильченко; ФГБНУ «РосНИИПМ». – Новочеркасск, 2012. – 27 с. – Деп. в ВИНИТИ 05.11.12, № 407-В2012.
15 Натальчук, М. Ф. Внутрихозяйственная эксплуатация оросительных систем / М. Ф. Натальчук. – М.: Колос, 1969. – 195 с.
16 Эксплуатация мелиоративных систем / В. И. Ольгаренко [и др.]. –
М.: Колос, 1980. – 352 с.
17 Натальчук, М. Ф. Эксплуатация гидромелиоративных систем /
М. Ф. Натальчук, В. И. Ольгаренко, Х. А. Ахмедова. – М.: Колос, 1983. –
279 с.
18 Ремонтные работы на оросительных системах / В. И. Ольгаренко
[и др.]. – М.: Колос, 1976. – 64 с.
19 Даишев, Т. И. Организация службы эксплуатации осушительных
систем / Т. И. Даишев. – М.: Колос, 1971. – 156 с.
20 Соловьев, Д. А. Механизация эксплуатационных работ на оросительных каналах / Д. А. Соловьев, Р. Е. Кузнецов, Д. Г. Горюнов. – Саратов: Саратовский ГАУ, 2010. – 444 с.
21 Колпаков, В. В. Сельскохозяйственные мелиорации: учеб. пособие для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по
агрономическим специальностям / В. В. Колпаков, И. П. Сухарев; под ред.
И. Я. Сухарева. – М.: Колос, 1981. – 328 с.
22 Правила эксплуатации отдельно расположенных гидротехнических
сооружений / В. Н. Щедрин, Ю. М. Косиченко, Е. И. Шкуланов, Г. Л. Лобанов, Е. А. Савенкова, А. М. Кореновский; ФГБНУ «РосНИИПМ». – Новочеркасск, 2013. – 21 с. – Деп. в ВИНИТИ 01.08.2013, № 221-В2013.
47