3.1.13. Наполнение и опорожнение водохранилищ

3.1.13. Наполнение и опорожнение водохранилищ, бассейнов, каналов и напорных водоводов, а также изменение уровней воды должны производиться постепенно, со скоростями, исключающими появление недопустимо больших давлений за облицовкой сооружения, опол­зание откосов, возникновение вакуума и ударных яв­лений в водоводах. Допустимые скорости опорожне­ния и наполнения должны быть указаны в местной ин­струкции.

При пропуске высоких половодий (паводков) пре­вышение нормального подпорного уровня (НПУ) верх­них бьефов гидроузлов допускается только при полно­стью открытых затворах всех водосбросных и водопро­пускных отверстий и при обязательном использовании всех гидротурбин. При уменьшении притока воды от­метка уровня водохранилища должно снижаться до НПУ в кратчайшие технически возможные сроки.

Грунтовые откосы гидротехнических сооружений и бе­регов водоемов весьма чувствительны к изменению уров­ней воды. Быстрое повышение уровня воды в каналах и водохранилищах приводит к неравномерному смачива­нию грунта, вследствие чего возможно обрушение отко­сов и берегов.

Как правило, быстрое наполнение водоемов (за исклю­чением первичного наполнения) не может причинить существенных повреждений даже неукрепленным отко­сам; для укрепленных откосов повторные наполнения ка­налов и водоемов практически безопасны. Первичное за­топление каналов и наполнение водохранилищ требуют наблюдений по специальной программе с организацией контроля за состоянием бортов водоемов, откосов кана­лов, за режимом грунтовых вод на окружающей террито­рии и другого специального контроля.

Быстрое понижение уровня воды является более опас­ным для сооружений и берегов, поскольку уровень грун­товых вод в теле сооружения и в бортах не успевает пони­зиться вслед за уровнем воды водоема или канала и обра­зуется избыточное противодавление на откос со стороны грунтовых вод. Это может привести к нарушению устой­чивости откосов, возникновению оползневых явлений. При быстрых понижениях уровней воды в каналах об­лицовка откосов обычно выдавливается наружу, особен­но тогда, когда дренаж за облицовкой выполнен недо­статочно доброкачественно, отсутствуют или забиты раз­грузочные отверстия в железобетонных плитах крепления (рисунок 3.1.4). Таким образом, скорости понижения уров­ня воды в водоемах и каналах должны быть такими, чтобы возникающий перепад давления со стороны водоема и со стороны грунтовых вод не привел к нарушению устойчи­вости откосов и их креплений. Поскольку скорость филь­трации в несвязных грунтах выше, чем в связных, ско­рость понижения уровня воды должна быть меньше при откосах, сложенных из глин и суглинков, по сравнению с песчаными и супесчаными откосами. В то же время для песчаных откосов допустим меньший перепад давления снаружи и изнутри, поскольку для вымыва песчаных час­тиц достаточна малая скорость выхода фильтрационных вод на откос или в разгрузочные отверстия крепления

Рисунок 3.1.4 – Схема воздействия фильтрационного потока на крепление наружного откоса при быстром понижении уровня воды

1 — тело плотины; 2 — водонепроницаемое крепление откоса; 3 и 3′ — высокий уровень воды перед откосом и соответствую­щее ему положение поверхности фильтрационной воды; 4 и 4′ ^— низкий уровень воды перед откосом и соответствующее ему статическое положение поверхности фильтрационной воды; 5 — динамическое положение уровня фильтрационной воды при быстром понижении уровня воды перед откосом; 6 — эпюра обратного давления фильтрационной воды на водонепроницае­мое крепление откоса (крепление устойчиво, если G cos α > W)

Значения безопасных скоростей опорожнения и напол­нения водоемов определяются проектом.

Нередко в процессе эксплуатации для промывки водохранилища от отложений наносов необходимо глубо­кое его опорожнение. В этом случае для составления про­граммы промывки должен быть выполнен специальный расчет устойчивости бортов водохранилища и откосов сооружений.

Напорные водоводы также требуют постепенного на­полнения и опорожнения. При этом должна быть прове­рена работа аэрационных отверстий и обратных клапа­нов; это особенно важно при опорожнении водоводов (подробнее см. п. 3.1.16). Порядок заполнения и опорож­нения трубопроводов должен быть изложен в местной инструкции.

Наполнение водохранилища выше НПУ (в пределе до отметки форсированного подпорного уровня — ФПУ) предусматривается только в исключительных случаях при необходимости пропуска через гидроузел высоких павод­ковых расходов воды. Причем такое превышение НПУ допустимо только на период пропуска высоких паводко­вых расходов, которые при НПУ не могут быть пропуще­ны. При снижении притока в водохранилище уровень воды в нем должен быть понижен до НПУ. Длительная работа гидротехнических сооружений при уровне воды в водо­хранилище выше НПУ не предусмотрена, так как связана с рядом неблагоприятных проявлений как для самих со­оружений, так и для территорий, прилегающих к водохра­нилищу. Так, при снижении сбрасываемых в нижний бьеф расходов и сохранении уровня воды в водохранилище на отметках выше НПУ напор на сооружения может превы­сить расчетный.

Превышение НПУ вызывает изменение установивше­гося фильтрационного режима как в гидротехнических сооружениях, так и в основании гидроузла, что может при­вести к снижению их надежности.

Форсирование уровня вызывает интенсификацию про­цесса переработки берегов водохранилища и повышение Уровней грунтовых вод на прибрежных территориях.

В практике эксплуатации гидроэлектростанций случаи наполнения водохранилищ выше НПУ не единичны. Нео­днократно превышался НПУ на Братской, Волжских, Цим­лянской ГЭС с целью накопления возможно большего количества воды и увеличения напора для получения боль­шей выработки электроэнергии. По существу эти случаи следует квалифицировать как повышение НПУ.

Для обеспечения надежности гидротехнических соору­жений Эксплуатационным циркуляром [35] допускается повышение НПУ только с разрешения генерального про­ектировщика гидроузла с учетом фактического состояния гидротехнических сооружений и их механического обо­рудования при надежном расчетном обосновании.