Основные условные обозначения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ПРОПУСКУ ЛЬДА ЧЕРЕЗ СТРОЯЩИЕСЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

 

СО 34.21.145-2003

 

УДК 621.175.3:627.81

Дата введения 2005.07.01.

 

 

Разработано Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева» (ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева»)

 

Исполнители И.Н. ШАТАЛИНА, А.М. ШВАЙНШТЕЙН, М.Г. ГЛАДКОВ

 

Согласовано с Департаментом управления капитальным строительством и реконструкцией ОАО РАО «ЕЭС России» 12 июля 2003 г.

Первый заместитель начальника В.И. КОРОБОВ

 

Утверждено Департаментом научно-технической политики и развития ОАО РАО «ЕЭС России» 18 июля 2003 г.

Заместитель начальника А.В. БОБЫЛЕВ

 

Срок первой проверки настоящего СО - 2010 г. Периодичность проверки - один раз в 5 лет.

 

Вводится взамен ВСН 10-76/Минэнерго СССР

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Организация условий пропуска расходов воды и льда через строящиеся инженерные сооружения, расположенные в руслах рек, является существенным этапом их возведения. Длительные сроки строительства приводят к необходимости пропуска льда через створ сооружения на разных стадиях его строительства, что оказывает свое влияние на планы производства работ и темпы строительства, поскольку к моменту весеннего и осеннего половодий сооружение должно быть готово к пропуску льда. Первой попыткой создания ведомственного нормативного документа, регламентирующего параметры ледопропускных трактов для различных стадий строительства гидроузлов, явилась Инструкция по учету условий пропуска льда при проектировании, строительстве и эксплуатации гидроузлов (ВСН 10-76/ Минэнерго СССР), изданная в 1977 г., которая была разработана канд. техн. наук И.Н. Соколовым в лаборатории ледотермики ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева с участием Сибирского филиала ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Гидропроекта и его Ленинградского отделения.

За прошедшие с того времени годы появились новые данные по пропуску льда в строительный и эксплуатационный периоды. Это заставило пересмотреть указанную Инструкцию, частично ее переработать и дополнить. Более тесно увязать рекомендуемые в ней мероприятия с гидравлическими особенностями пропуска воды через недостроенные сооружения, с силовым воздействием проходящего через сооружение льда на элементы водопропускного тракта, дать предложения по аккумуляции льда на вышележащих участках водохранилищ и водных трактов и задержке льда непосредственно у сооружений.

В результате разработан дополненный и измененный вариант нормативного документа, который представлен в виде «Методических указаний по пропуску льда через строящиеся гидротехнические сооружения».

Методические указания составлены кандидатами техн. наук Шаталиной И.Н. и Швайнштейном А.М., доктором техн. наук Гладковым М.Г. В работе был использован богатый опыт известных специалистов Гидропроекта, Ленгидропроекта, СибНИИЭ и ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева; канд. техн. наук Я.Л. Готлиба, инж. Н.М. Сокольникова, доктора техн. наук К.М. Коржавина, канд. техн. наук И.Н. Соколова, канд. техн. наук В.А. Коренькова, инж. В.Е. Беликова, инж. Л.И. Сулимовой и др.

 

 

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Область применения

 

1.1. Методические указания предназначены для учета условий пропуска льда при проектировании сооружений, оценки различных гидравлических ситуаций при прохождении льда и принятия технических решений по безаварийному пропуску льда через сооружения в зависимости от природных условий, компоновки гидроузла, очередности возведения элементов сооружений и готовности ледопропускного фронта.

1.2. Настоящими Методическими указаниями следует руководствоваться при проектировании и строительстве гидроузлов на реках шириной от 150 до 1500 м.

1.3. При проектировании крупных гидроузлов с высокими напорами на реках с тяжелыми ледоходами, а также на горных реках и реках с зимними паводками положения Методических указаний должны быть уточнены на основе натурных наблюдений и лабораторных исследований на гидравлических моделях.

1.4. Методические указания включают гидравлическую классификацию схем пропуска льда, мероприятия по пропуску льда в строительный период через стесненное перемычками русло, гребенку плотины, глубинные водосбросы, водосливные плотины, строительные туннели, обводные каналы, способы обеспечения пропуска льда или задержания его перед створом сооружения.

1.5. Методические указания предназначены для использования в проектной и строительной практике возведения гидроузлов и разработки правил их эксплуатации.

 

Нормативные ссылки

 

1.6. При написании Методических указаний использовались следующие нормативные документы:

ГОСТ 19185-73. Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения. М.: Госстандарт. 1973.

ГОСТ 3.1109-82. Термины и определения основных понятий.

СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) М.: ЦИТП Госстроя РФ. 1995.

СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. М.: Госстрой России. 2004.

Рекомендации по гидравлическому расчету водосливов. Часть 1. Прямые водосливы: П 18-74/ВНИИГ. 1974.

Рекомендации по расчету длины полыньи в нижних бьефах ГЭС. П 28-86/ВНИИГ.Л. 1986.

Методические рекомендации по предотвращению образования ледовых заторов на реках Российской Федерации и борьбе с ними / ФЦ ВНИИ ГОЧС. 2003.

Указания по расчету систем обогрева элементов гидромеханического оборудования гидротехнических сооружений: ВСН 029-70 / Минэнерго СССР. Л.: Энергия. 1971.

 

Терминология

 

1.7. Термины и определения основных понятий, использованные в настоящих Методических Указаниях, приняты в трактовке ГОСТ 3.1109-82 (кроме приведенных ниже).

Суженное русло — часть русла, образующаяся при ограждении строительных котлованов перемычками.

Ледосбросные сооружения — пролеты водосливных плотин, гребенки плотин, глубинные водосбросы, береговые водосбросы, суженные участки русел, туннели и т. д., предназначенные для пропуска льда из верхнего бьефа в нижний.

Схемы пропуска льда — возможные варианты осуществления пропуска ледовых масс через водо- и ледопропускные тракты в зависимости от конструкции гидроузла, компоновки сооружений и степени их готовности к моменту пропуска льда.

Навалы льда — нагромождения льдин на берегах и у гидротехнических сооружений под влиянием ветра и течения в период ледохода и при заторах.

Натасованный лед — скопления льдин в несколько рядов, обычно несмерзшихся друг с другом, образующиеся в результате подвижек, разрушения ледяных полей и заторов.

Ледоход — движение льда по поверхности воды в период осеннего и весеннего паводков или в период временных оттепелей.

Шугоход — движение шуги по поверхности воды или внутри водного потока во взвешенном состоянии.

Заторы — нагромождения в русле реки льдин неправильной формы, образующихся при разломах ледяных полей, вызывающие уменьшение живого сечения, повышение уровня воды в водотоке выше образовавшегося нагромождения льда.

Зажоры — скопления внутриводного льда, вызывающие уменьшение живого сечения и подъемы уровня воды, приводящие к зимним наводнениям.

Густота ледохода — отношение площади покрытой льдом водной поверхности ко всей площади водного потока.

 

Основные условные обозначения

 

1.8. В Указаниях принята Международная система единиц СИ и следующие обозначения:

A — альбедо;

B — ширина реки выше сооружения, м;

B_i — ширина ледосбросного фронта (общая ширина по фронту работающих при пропуске льда пролетов), м;

b — ширина элемента сооружения по фронту на уровне действия льда, м;

b_d — ширина быка, м;

b_c — ширина суженного русла, м;

b_i — ширина отдельных ледосбросных пролетов гребенки, м;

b ' — расстояние между осями глубинных водосбросов и осями быков в гребенке плотины в плане, м;

С — коэффициент Шези, м^0,5/с;

c₁ — коэффициент, определяемый в зависимости от широты местности по табл. П7-4;

е — упругость водяного пара, Па;

е₀ — максимальная упругость водяного пара, Па;

F_u, F_b — нагрузка на откос перемычки от надводной и подводной частей ледяного образования, МН;

F_{h , b}, F_{h , u} — горизонтальная составляющая нагрузки от подводной и надводной частей ледяного образования, МН;

F_{h , i} — горизонтальная составляющая нагрузки от льда на откос перемычки, МН;

F_{v , u}, F_{v , b} - вертикальная составляющая нагрузки от надводной и подводной частей ледяного образования, МН;

F_{v , i} — вертикальная составляющая нагрузки от льда на откос перемычки или другой элемент сооружения, МН;

f — коэффициент трения между льдом и поверхностью передней грани элемента сооружения;

h — глубина воды, м;

g — ускорение свободного падения, м/с²;

Н — напор на гребне сооружения, м;

H_k — предельное заглубление потолка глубинных водосбросов, при котором прекращается подныривание льдин, м;

h _с — глубина воды в сжатом сечении при сужении водотока, м;

h_d — толщина льда в период ледохода, м;

h_s — толщина снежного покрова, м;

h_u, h_b — высота надводной и подводной частей нагромождения обломков льда, м;

k — коэффициент, учитывающий широту местности, определяемый по табл. П7-2;

k_d — коэффициент снижения прочности льда после первой подвижки ледяного покрова;

k_p — коэффициент горизонтальной составляющей пассивного давления обломков льда;

L_D — длина навала льда, м;

l, l₁ — длина льдины, длина полос льда, отделяющихся от ледяных полей на гидравлических перепадах уровня воды - на сосредоточенных перепадах и на кривой спада, м;

m — коэффициент формы передней грани ледореза в плане;

m _в — заложение верхового откоса шпоры;

n — общая облачность, в долях единицы;

n, n₁, n₂ — коэффициенты шероховатости водотока, его дна и нижней поверхности льда;

Q, Q₃, Q _л — расход воды, расходы воды под ледяным покровом и при открытой водной поверхности, м³/с;

(Q +q)₀ — суммарная солнечная радиация на уровне воды при альбедо, равном нулю, Вт/м²;

R, R_i — гидравлический радиус русла без и при наличии ледяного покрова соответственно, м;

R_c — прочность льда на сжатие, МПа;

R_f — предел прочности льда на изгиб, МПа;

R₀ — прочность льда на сжатие на момент вскрытия реки ниже сооружений, МПа;

r — удельная теплота плавления льда, Дж/кг;

SS — плотность суммарного теплового потока на верхней и нижней поверхностях ледяного покрова, Вт/м²;

S_R — плотность радиационного теплового потока на верхней поверхности льда, Вт/м²;

T_n, T_J — абсолютные температуры поверхности воды и воздуха, °С;

t_b — температура льда на границе лед - вода, °С;

t_u — температура на границе снег (воздух) - лед, °С;

V — объем навала льда, м³;

v — скорость течения воды, м/с;

v_i — скорость движения льдин, м/с;

v_o — скорость течения воды выше сооружения, м/с;

z — сосредоточенный перепад, м;

z _в — максимальное понижение свободной поверхности в створе напорной грани гребенки, м;

Dz — перепад уровней воды, м;

a_в, a_возд — коэффициент теплоотдачи вода - лед и лед - воздух соответственно, Вт/м²·°С;

b — угол наклона ледорезной напорной (передней) грани сооружения или его элемента к горизонту, град;

J — температура воздуха, °С;

l_i — теплопроводность льда, Вт/(м·К);

l_s — теплопроводность снега, Вт/(м·К);

r_i — плотность льда, кг/м³;

r_w — плотность воды, кг/м³;

s — постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,77·10^-8 Вт/(м²·К⁴);

t — время, с;

y_r - пористость нагромождения обломков льда.