Основи гідротехніки і гідроенергетики (стр. 4 из 5)

6. Суднопропускні споруди в гідровузлах

Транспорт займає особливе місце в житті розвинутого суспільства. Кожен продукт суспільного виробництва проходить стацію переміщення: сировина – від місць добування до місць переробки, готовий продукт – від пунктів виготовлення – до пунктів споживання. Сучасний транспорт можна розділити на такі види: сухопутний (залізничний, автомобільний), водний (морський, річковий), повітряний, космічний і трубопровідний.

Роль річкового транспорту відносно незначна, але в деяких районах може бути більшою, наприклад в зоні впливу великих воднотранспортних артерій, таких як Дніпро в Україні, Волга, Дон, Єнісей, Амур – Росії, Дунай, Рейн в Західній Європі. Річковий транспорт дещо знімає перевантаження сухопутних видів в навігаційний період, широко розвиваються змішані залізнично-водні перевезення а також безперевалочні перевезення в суднах типу “річка-море”. З портів Києва, Дніпропетровська, Миколаєва, Херсона прокладені маршрути в зарубіжні країни Дунаєм і Середземним морем.

Велику роль для приморських країн відіграє морський транспорт, який виконує величезну кількість перевезень різноманітних вантажів, пасажирських, туристичних маршрутів. Морські порти України – Одеса, Іллічівськ, Миколаїв, Херсон, Маріуполь.

Водні шляхи – це водні простори або водотоки, що використовуються для перевезень ними вантажів і пасажирів. До водних просторів відносять океани, моря, озера і водосховища, до водотоків – річки, їх притоки і канали.

Водні шляхи по відношенню до материка розділяють на зовнішні і внутрішні. Зовнішні водні шляхи (моря і океани) звичайно використовуються для судноплавства в природному стані за винятком підходів до морських портів (морські канали). Моря і океани можуть з'єднуватись судноплавними каналами (Панамський, Суецький).

Внутрішні водні шляхи можуть бути природними і штучними. До природних шляхів відносять річки і озера у вільному стані, що використовуються для судноплавства чи для лісосплаву. Потрібні глибини тут забезпечують шляховими роботами чи регулюючими спорудами. Штучні шляхи – це шлюзовані річки, водосховища, судноплавні канали (наприклад р.Прип¢ять, Дніпровські гідровузли, Волго-Балтійський, Волго-Донський, Дніпро-Бузький, Середньогерманський канали). Особливості водних шляхів в значній мірі впливають на судноплавство.

Річки, що використовуються для судноплавства в вільному стані, характеризуються чередуванням мілких (перекатів) і глибоких (плесів) ділянок русла. Річка може меандрувати, ділитись на рукава, стік її значно змінюється за навігаційний період. Все це може затруднювати судноплавство і для покращення його умов використовують днопоглиблення, виправлення русел і регулювання стоку.

Судноплавні канали, що є штучними водними шляхами, розділяють за призначенням (обхідні, підхідні і з’єднувальні, конструкцією та способом живлення. На сучасних судноплавних каналах, крім шлюзів (суднопідіймачів) і насосних станцій, зводять також і інші гідротехнічні споруди різного призначення (водоскиди, водоспуски, загороджувальні ворота, дюкери тощо).

Шлюзування річки – це метод збільшення судноплавних глибин за рахунок зведення каскаду гідровузлів і створення підпертих б¢єфів або водосховищ. В результаті шлюзування поздовжній профіль поверхні води набирає ступінчатого виду і для переходу суден із б¢єфу в б¢єф потрібні суднопропускні споруди.

Судноплавний шлюз – це напірна гідротехнічна споруда, призначена для переміщення суден чи інших плавучих об¢єктів із б¢єфа в б¢єф в гідровузлах за рахунок послідовного вирівнювання рівня води в камері і в б¢єфах.

Основними частинами судноплавного шлюзу є камери, голови і підходи. Переміщення суден через шлюз складається з ряду послідовних операцій і називається процесом шлюзування. Частина цих операцій виконується шлюзом, частина – судном. Це такі операції: вхід суден в шлюз, причалювання суден, закриття воріт, наповнення або спорожнення камери, відкриття воріт, вихід суден зі шлюзу, закриття воріт, спорожнення або наповнення камери, відкриття воріт.

Основні розміри шлюзів (корисна довжина і ширина камери, а також глибина на порогах) повинні відповідати характеристикам розрахункових суден.

Розміщення судноплавних споруд в гідровузлах повинно забезпечувати нормальні умови підходу і стоянки суден, раціональне спряження всіх споруд і розміщення їх в сприятливих топографічних і інженерно-геологічних умовах.

Рис.8. Компоновка Канівського гідровузла:

1 – правобережна земляна гребля; 2 – судноплавний шлюз; 3 – дамба-хвилеріз; 4 – земляна гребля - «вставка»; 5 – будівля ГЕС; 6 – руслова земляна гребля; 7 – лівобережна струмененаправляюча дамба; 8 – відвідний канал ГЕС; 9 – роздільна дамба; 10 – струмененаправляючі занурені дамби; 11 – низовий підхідний канал до шлюзу; 12 – земляна насип залізничного підходу.

При будівництві шлюзованих судноплавних каналів часто виникає проблема живлення каналу водою. Судноплавні шлюзи витрачають велику кількість води, що поповнюється з місцевого стоку, або відновлюється в верхньому б’єфі насосними станціями. Для збереження води були застосовані суднопідіймачі (СП), що являють собою воднотранспортну гідротехнічну споруду для переміщення суден з б’єфа в б’єф в рухомій камері або на платформі [1,2,4,6]. Ще однією причиною появи транспортних суднопідіймачів є будівництво високо напірних гідровузлів на судноплавних річках, коли багатокамерні шлюзи мають малу пропускну здатність і великі об’єми будівельно-монтажних робіт, а однокамерні – складні за конструкцією, мають велику вартість і значні втрати води на шлюзування.

Вертикальні суднопідіймачі практично завжди проектують врівноваженими, коли вага рухомої частини суднопідіймача врівноважується конструктивно. За способом врівноваження вертикальні суднопідіймачі поділяють на гідравлічні, поплавкові і механічні.

До складу Красноярського гідровузла (Росія) входить двухскатний нахилений суднопідіймач з поворотним кругом і поздовжнім розміщенням судновізної камери (Рис.8.7). Пропуск суден виконується таким чином. Судновізна камера укісного типу розмірами 90 х 18м опускається в нижній б’єф нахиленою рельсовою дорогою до положення, коли рівні води в камері і в б’єфі вирівняються . Після зупинки камери в її торці відкриваються сегментні ворота і судно входить в камеру. Після цього ворота закриваються, камера починає рухатись вверх зі швидкістю 1 м/с.

На вершині судновізної дороги камера накочується на нахилений міст поворотного кругу. Після встановлення камери поворотний круг звільняється від запобіжних пристроїв і разом з камерою робить розворот на кут 1420.

В акваторію верхнього б’єфу камера опускається нахиленою дорогою зі швидкістю 1,33 м/с. Рух камери закінчується при спів падінні рівнів води в камері і в водосховищі. Після відкриття воріт судно виходить з камери, звільняючи її для прийому зустрічного судна, що направляється вниз Єнисеєм.

Тривалість повного двостороннього циклу роботи СП біля 90хв. Уклон дороги 1:10. Камера розрахована на переміщення суден вантажопідйомністю до 2000т на перепад рівнів біля 100м. Вага камери з водою біля 7000т. Переміщення камери відбувається за допомогою зчеплення зубчатих коліс гідромоторів за зубчату рейку рельсового шляху. Недоліком такого СП є необхідність входу судна в камеру або виходу з нього кормою.

Рис.9. Нахилений двоскатний СП з поворотним кругом:

а – поздовжній розріз; б – план; в – загальний вид; 1 – верхній судновізний шлях; 2 –поворотний круг; 3 – камера; 4 – нижній судновізний шлях; 5 – тупиковий роз’їзд з монтажним майданчиком

7. Портові і шельфові гідротехнічні споруди

гідротехніка гребля гідросистема

Річковий порт – це транспортний вузол, що складається з комплексу інженерних споруд та пристроїв, призначених для передачі вантажу з річкових суден на берег і в зворотному напрямку. Порт також може використовуватись як схованка від шторму, для зимової стоянки і ремонту суден.

Для виконання свого призначення порт має такі елементи: акваторію, берегову територію, причальні споруди та обладнання.

Акваторія порту – це водна поверхня у встановлених межах, захищена у відповідних випадках від хвиль природною береговою лінією чи штучними спорудами. До складу акваторії входять рейди, підходи до причалів і судові ходи.

Рис.1.1. Порт як транспортний вузол: 1 – морський транспорт; 2 – залізниця; 3 – автодорога; 4 – річковий транспорт; 5 – трубопровід

Рейд – це частина акваторії, призначена для стоянки відповідних груп суден.

Портова територія – це земельна ділянка, де розміщені портові споруди, будівлі та пристрої, необхідні для виконання берегових портових операцій.

Причальні споруди являють собою берегову лінію порту і служать для швартови суден і їх обробки. Ділянка причальної лінії, обладнана для швартови і обробки одного судна, називається причалом. Причали великих портів, як правило, спеціалізують за призначенням на пасажирські, вантажні і вантажно-пасажирські і за видами вантажу – на вугільні, рудні, нафтові, хлібні тощо.

Портове обладнання служить для виконання вантажних та інших портових робіт. До нього відносять перевантажувальні механізми та пристрої, внутрішній портовий транспорт, енергетичне господарство, сигналізація та зв’язок та інше.

Рис.1.2. Макет порту

Для безпеки руху суден в портах встановлюють берегові та плавучі знаки суднохідної обстановки.

На території порту розміщують вантажні склади і майданчики, пасажирські вокзали, службові будівлі тощо.