3.2.9. Вдоль сооружений, не рассчитанных на давление сплош­ного ледяного поля

3.2.9. Вдоль сооружений, не рассчитанных на давление сплош­ного ледяного поля, должна быть устроена полынья, поддерживаемая в свободном от льда состоянии в те­чение зимы, или применены другие надежные способы для уменьшения нагрузки от льда.

Воздействие льда на гидротехнические сооружения но­сит сложный характер и проявляется через статическое и динамическое давление в разнообразном их сочетании в зависимости от метеорологических и гидрологических фак­торов, компоновки и конструкции сооружений, их ориен­тации и т.п. Устройство полыньи перед напорными соору­жениями преследует цель их защиты от статического дав­ления льда при ветровом навале ледяного поля на сооруже­ние и тепловом расширении льда в случае потепления.

Полыньи устраиваются главным образом перед затво­рами, реже — вдоль напорного фронта бетонных плотин. Ширина полыньи не должна быть менее 1 м. Для создания полыньи применяются механические средства: потокообразователи, барботажные установки. В отдельных случаях включение этих средств в работу автоматизировано по зна­чению температуры наружного воздуха.

В последние годы на ряде гидроэлектростанций прове­дены натурные исследования давления льда на затворы: в некоторых случаях такие исследования показали возмож­ность отказа от поддержания полыньи у обшивки затвора. При исследованиях определяется фактическая ледовая на­грузка на затвор и усилия в несущих конструкциях затво­ра. При этом рассматриваются реальные режимы уровня верхнего бьефа, характеризующие гидростатическую на­грузку от воды. Так, на Волжской ГЭС из-за сработки водо­хранилища к концу зимы гидростатическое давление на зат­воры уменьшается более чем в 4 раза и суммарное давление воды Р`_в и льда Р_д оказывается ниже гидростатического при нормальном подпорном уровне Р т.е. Р_в > (Р’ + Р_А), а мак­симальный прогиб ригеля от действия воды и льда f_зим мень­ше максимального прогиба ригеля от действия воды при НПУ f_НПУ, т.е. f < f_нпу (рисунок 3.2.3). Эксплуатация затворов на этой ГЭС в течение ряда лет без поддержа­ния, полыньи не вызывала осложнений.

Рисунок 3.2.3 – Схема статических нагрузок на затвор от действия воды и льда

1 — водослив; 2 — затвор; 3 — натянутая струна для измерения прогиба ригеля; 4 — тензометры

В некоторых случаях для предотвращения давления льда на затворы организуется прорезь в ледяном покрове пе­ред затворами после образования устойчивого ледяного покрова толщиной 15 — 20 см, закрывается прорезь деревянными коробами с утеплением сверху снегом. Иногда под коробом устраивается искусственное отепление в виде спирали на плавучей доске. Конечно, этот способ менее нагляден и удобен при визуальном осмотре, требует боль­шего эксплуатационного ухода, но при малом количестве затворов и достаточно стабильном уровне верхнего бьефа оправдывает себя, так как прост в применении.

На гидроэлектростанциях с постоянным суточным ко­лебанием уровня или при систематической сезонной сработке бьефа вдоль сооружений образуется из тертого льда шов-компенсатор толщиной 10 — 20 см, чего вполне доста­точно для компенсации расширения ледяного поля при повышении температуры наружного воздуха. Для оценки эффекта такого способа требуется провести специальные натурные исследования и наблюдения.

При оценке давления ледяного поля на затворы реко­мендуется использовать СНиП 2.06.04-82 [5].