В книге рассмотрены основные способы измерения расходов воды при натурных испытаниях гидротехнических сооружений: вертушечный, относительный (контрольного отверстия), пьезометрический. Приведены сведения о фактической пропускной способности водосбросных гидротехнических сооружений нескольких крупных гидроузлов (Плявиньского, Павловского, Бухтарминского, Киевского, Усть-Каменогорского и др.), полученные на основании натурных исследований. Указаны причины, влияющие на пропускную способность гидротехнических сооружений в натурных условиях. Книга содержит рекомендации по организации натурных испытаний водосбросных сооружений. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, исследованиями и эксплуатацией водосбросных сооружений и учетом стока воды на гидроузлах.

Предисловие

Глава первая. Задачи натурных испытаний водосбросов
1. Основные принципы учета стока воды
2. Значение точных расходных характеристик для эффективной работы гидроузла
3. Цели натурных испытаний и существующие способы их проведения
4. Подготовка к натурным испытаниям

Глава вторая. Методика натурных испытаний водосбросов
5. Вертушечные способы измерения расходов воды
6. Измерения расходов воды способом контрольного отверстия
7. Пьезометрический способ измерения расходов воды

Глава третья. Результаты натурных исследований водосбросов
8. Исследования водосливов при свободном переливе
9. Исследования водосливов при истечении из-под затвора
10. Исследования глубинных водосбросов
11. Примеры аномальных расходных характеристик

Выводы
Список литературы

Предисловие

Широкое развитие гидротехнического строительства, повышение зарегулированности стока рек, постоянное увеличение потребности в воде народного хозяйства делают необходимым улучшение учета стока воды на гидроузлах. Без надежного учета водного стока не может быть налажено оптимальное распределение воды между водопотребителями, регулирование паводочных расходов, не могут быть выявлены и устранены непроизводительные потери воды и решены задачи, связанные с повышением эффективности использования водных ресурсов.

Значение учета стока на гидроузлах будет все более возрастать, что связано с развитием комплексного водопользования, нашедшего закрепление в Директивах XXIV съезда КПСС по 9-му пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР: «... Осуществлять преимущественное сооружение гидроузлов, позволяющих комплексно решать задачи производства электроэнергии, орошения земель, обеспечения народного хозяйства водой, развития судоходства и рыбоводства ...».

Рост значения эффективного использования водных ресурсов проявился в принятых Верховным Советом СССР Основах водного законодательства Союза ССР и союзных республик (1970 г.) и в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов» (1972 г.), в которых важное место уделено контролю за использованием и потреблением воды.

Одним из обязательных требований при организации учета стока воды является обеспечение надежными и точными эксплуатационными расходными характеристиками гидротехнических водопропускных и водосбросных сооружений. Такие характеристики позволяют повысить точность расчета стоковой составляющей водного баланса; точные характеристики необходимы при установке автоматических водомеров, непрерывные показания которых могут быть введены в автоматизированные системы управления водными ресурсами.

Многолетний опыт эксплуатации гидротехнических сооружений показывает, что использование расходных характеристик, полученных только на основании расчетов по действующим техническим нормам, приводит к погрешностям в определении расходов воды, особенно при решении задач распределения стока между водопотребителями. В первую очередь эти погрешности возникают из-за невозможности предвидеть и учесть местные условия работы сооружения, такие как сбойность течения, отложения наносов, неравномерный пропуск воды по фронту сооружения и т. д. Поэтому, несмотря на достаточную теоретическую разработку принципиальных методов гидравлических расчетов сооружений, практическое использование этих методов для расчета характеристик конкретных эксплуатируемых сооружений затруднено.

Уточнение гидравлических характеристик, полученных расчетным путем, может быть произведено либо исследованием сооружений на модели, либо проведением полноценных натурных испытаний. Сложности, связанные с выявлением и моделированием разнообразных местных условий, на пространственных моделях, сравнительно высокая стоимость таких исследований, а главное ограниченные возможности по объему работ гидравлических лабораторий делают нецелесообразным и невозможным выполнение модельных исследований для каждого эксплуатируемого сооружения. В то же время наличие достаточно простых способов измерения расхода воды через гидротехническое сооружение в натуре могло бы позволить при минимальных затратах выполнить натурные испытания и уточнить расходную характеристику каждого водопропускного сооружения.

Настоящая книга содержит описание некоторых методов натурных испытаний водопропускных и водосбросных гидросооружений, результаты проведенных испытаний и анализ причин, влияющих на пропускную способность в конкретных условиях работы исследованных сооружений.

Материалом для книги послужили проведенные авторами в тресте ОРГРЭС и МГМИ натурные и лабораторные испытания водосбросных и водопропускных сооружений гидроэлектростанций.

При составлении книги авторы не претендовали на ревизию существующих, как им представляется, достаточно обоснованных методов расчета пропускной способности сооружений; однако авторы надеются, что приведенные данные окажутся полезными при расчете сооружений, условия работы которых аналогичны описанным в книге.

Условия проведения натурных испытаний на эксплуатируемых сооружениях не всегда благоприятны не только из-за необходимости учитывать особенности режима гидроэлектростанций, по из-за того, что при проектировании не учитываются специальные требования к оборудованию сооружений мерными створами, удобными постами измерений и т. п. Поэтому одна из целей этой книги — пояснить смысл этих требований и убедить проектировщиков, хотя бы частично, без увеличения затрат на проектирование и строительство выполнять их в проектах и на строящихся сооружениях.

Применение рекомендуемых достаточно простых способов натурных измерений расходов воды через гидросооружения позволит уточнить применяемые на гидроузлах расходные характеристики водопропускных сооружений и повысить в целом уровень учета и распределения водного стока.

Авторы искренне благодарят сотрудников гидроцеха треста ОРГРЭС, принимавших участие в экспериментах, и работников гидроэлектростанций, оказавших большую помощь в подготовке и проведении натурных испытаний.

Авторы выражают благодарность инж. С.И. Горбачеву за советы и пожелания, высказанные им при чтении рукописи и учтенные при окончательной подготовке рукописи к печати.