Что такое шлюзование рек
Шлюзование рек
Смотреть что такое «Шлюзование рек» в других словарях:
шлюзование рек — Способ увеличения глубин водных путей посредством образования подпертых плотинами бьефов и соединения их шлюзами. [ГОСТ 19185 73] Тематики гидротехника EN canalizing of rivers DE FlusskanalisierungKanalisierungKanalisierung von Flüssen FR… … Справочник технического переводчика
Канализация рек — см. Шлюзование рек … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Водоподпорная плотина — см. Шлюзование рек … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
СО 34.21.308-2005: Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения — Терминология СО 34.21.308 2005: Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения: 3.10.28 аванпорт: Ограниченная волнозащитными дамбами акватория в верхнем бьефе гидроузла, снабженная причальными устройствами и предназначенная для размещения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Волга — I (в древности Ра, в Средние века Атель, Итель или Этель) одна из значительнейших рек земного шара и величайшая из рек Европы, берет начало в западной части Тверской губернии, в Осташковском уезде, на одном из наиболее возвышенных пунктов… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Евразия (канал) — У этого термина существуют и другие значения, см. Евразия (значения). Проверить нейтральность. На странице обсуждения должны быть подробности … Википедия
Подпочвенное орошение — способ орошения, при котором вода поступает по капиллярам непосредственно в корнеобитаемый слой почвы из системы подпочвенных увлажнителей (керамических труб с открытыми стыками или пористых, кротовых дрен). Возникновение П. о. связано с… … Большая советская энциклопедия
Чебоксарская ГЭС — Чебоксарская ГЭС … Википедия
Северско-Донецкая шлюзованная система — Государство Россия Река Северский Донец Год начала строительства 1911 Год окончания строительства 1914 Тип плотины железобетонная и каменная, разборная Характеристики плотины … Википедия
Как это работает? | Cудоходный шлюз
Первый судоходный шлюз, в котором осуществлялось попеременное выравнивание уровня воды, был изобретен Цяо Вэйюэ в 984 году и возведен на Великом Китайском канале. Шлюз представлял собой прямолинейный участок длиной 76 метров, который был ограничен с двух сторон воротами. Они были изготовлены из деревянных брусьев и перемещались вертикально. Берега шлюза были укреплены, а над ним размещался навес. В течение 11 века строители возводили шлюзы по всей длине Великого Китайского канала. Как же работает современный судоходный шлюз? Об этом в сегодняшнем выпуске!
Итак, шлюз — это гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях, которое обеспечивает переход судов из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них. С двух сторон шлюз ограничен затворами или воротами, между которыми располагается герметичная камера с регулируемым уровнем воды. Камера любого шлюза имеет габариты, достаточные для размещения в ней одного или нескольких судов. При этом, в отличие от судоподъемников, камера шлюза не может менять свое положение или габариты. Однако уровень воды в ней может изменяться.
Одним из самых важных в конструкции шлюзов является водопроводное устройство. Оно предназначено для наполнения и опустошения камеры. Как правило, в качестве такого устройства используется плоский щитовой затвор. В крупных шлюзах могут применяться и специальные насосы.
Процесс пропускания судна через шлюз длится, как правило, от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды. При шлюзовании чередуют направление пропускания судов: после того как судно, идущее вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру с уже пониженным уровнем воды заходит судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом не приходится выполнять лишнее заполнение либо слив воды из камеры.
Шлюзование реки
Cудоходный шлюз — гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях для обеспечения перехода судов из одного водного бассейна (бьефа) в другой с различными уровнями воды в них. С двух сторон ограничен затворами, между располагается смежная камера, позволяющая варьировать уровень воды в её пределах. Перевод судов посредством судоходного шлюза осуществляется последовательным переводом в смежную камеру после выравнивания в них уровня воды. Использование шлюзов главным образом направлено на то, чтобы сделать водные пространства с различными уровнями воды в них более пригодными для судоходства.
Процесс пропускания судна через шлюз называется шлюзованием. Каждый шлюз имеет три главных элемента:
Принцип работы шлюза следующий:
Шлюзование длится как правило от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды. В случае, если судно движется вверх по течению, процесс реверсируется: судно входит в пустую камеру, затем открывается клапан, наполняя камеру водой и поднимая судно.
При шлюзовании как правило стараются чередовать направление пропускания суден: после того, как судно, идущее, к примеру, вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру уже пониженным уровнем воды в ней может сразу же зайти судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом не требуется выполнять лишнее заполнение, либо слив воды из камеры.
Использование шлюзов в речной навигации
Использование шлюзов необходимо в случаях, когда для осуществления прохода судов создаётся искусственный обводной канал в обход таких препятствий, как пороги, плотины, дамбы и проч. Плотина увеличивает глубину водного пространства перед ней, в таком случае шлюз может быть установлен либо непосредсвтенно в на плотине, будучи её составной частью, либо в устье бьефа. Река, оснащённая такого рода сооружениями, носит название водного пути. Также с помощью установки шлюза в устье реки можно добиться того, чтобы река перестала быть подверженной влиянию приливов и отливов в крупных водоёмах, в которые она впадает. Для усовершенствования водного пути на реке используются дополнительные шлюзы:
Шлюзы также служат для поднятия и опускания воды в водохранилищах.
Использование шлюзов в каналах
При строительстве первых искуственных каналов, возводимых на, как правило, довольно плоских, негористых участках местности, их инженеры и строители предпочтали строить обводы в случае попадания на пути канала холмов, либо низин. Однако, удлинение канала влекло за собой чрезмерное удорожание его строительства и увеличивало длительность прохождения по нему судна. Для решения этой проблемы стали применяться шлюзы. Далее, по мере усовершенствования технических знаний и возможностей, для прохождения препятствий стали применяться всё новые решения: акведуки, туннели, дамбы. И в каждом из таких сооружений продолжили использовать шлюзы, ставшие с тех времён и по сей день неотъемлемой частью практически любого гидросооружения.
Шлюзование
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ НА ВОДНЫХ ПУТЯХ
На реках и их притоках, находящихся в естественном состоянии, гарантированные судоходные глубины уменьшаются вверх по течению. А плавать туда порой надо – многие промышленные центры и экономические районы расположены там, где возможности увеличения глубин дноуглубительными и прочими выправительными способами ограничены.
Иногда на реках встречаются порожистые участки или реки впадают в озера или вытекают из озер с тяжелым ветро-волновым режимом.
И наконец, бассейны рек, впадающих в разные моря, разделены водоразделами, через которые по естественным протокам не проплыть, это ограничивает возможности водной перевозки грузов.
Все эти причины вызывают необходимость создания искусственных водных путей.
В зависимости от назначения и характера искусственные водные пути разделяют на следующие виды:
· обходные и подходные судоходные каналы;
· межбассейновые воднотранспортные соединения;
Шлюзование
Шлюзованием реки называется способ увеличения судоходных глубин возведением на реке ряда гидроузлов, повышающих в период навигации уровни воды в реке по сравнению с имевшимися в ее естественном состоянии. При этом преодоление судами сосредоточенных перепадов уровней воды осуществляется через входящие в состав гидроузлов судопропускные сооружения – судоходные шлюзы и судоподъемники.
В судоходных шлюзах суда переходят из верхнего бьефа в нижний и обратно через камеры, уровни воды в которых попеременно выравниваются с уровнями верхнего и нижнего бьефов.
В судоподъемниках камеры вместе с находящимися в них судами перемещают между уровнями воды в бьефах по наклонным путям или по вертикальным направляющим.
Каскады гидроузлов на судоходной реке возводят, как правило, не на всем ее протяжении. В нижнем течении рек, особенно в устьевых участках, судоходные глубины значительно возрастают, и необходимости шлюзования нет. Помимо этого, в районах реки, расположенных выше крупных экономических районов, нет необходимости обеспечивать большие объемы водных грузовых перевозок. Поэтому выше и ниже шлюзованных участков реки остаются свободные участки, на которых улучшение судоходных условий обеспечивается другими способами (дноуглублением, выправлением русла и т. п.).
При шлюзовании реки от каждого гидроузла вверх по реке распространяется подпор. При этом на всем шлюзованном участке глубины должны быть такими, чтобы подпор нижележащего гидроузла обеспечивал в нижнем бьефе вышележащего гидроузла заданные судоходные глубины. Река гидроузлами разделяется на ряд бьефов. Общая схема такого разделения зависит от характера намечаемого шлюзования, целей использования гидроузлов:
· шлюзование реки только в интересах транспорта – для улучшения судоходных условий;
· каскад гидроузлов предназначен для комплексного использования: в интересах водного транспорта, энергетики, мелиорации, водоснабжения и т. д.
В случаях, когда шлюзование проектируется только в транспортных целях, основным условием является только обеспечение заданных судоходных глубин в бьефах. Именно из этого условия и выбираются расстояния между гидроузлами, места их расположения. Обычно в таком случае реализуется низконапорный вариант шлюзования (рис.).
Низконапорный вариант шлюзования:
1 – кривая низких уровней воды; 2 – кривая высоких паводков
Наименьшие капиталовложения при строительстве и эксплуатационные затраты получаются, когда подпорные уровни гидроузлов не выходят из коренного русла и пойма не затопляется. Понятно, что это возможно, когда напоры на гидроузлы будут небольшими – обычно 2 – 6 м. В этом случае, во избежание затопления пойменных земель расходы высоких половодий пропускают при уровнях верхнего бьефа, близких к обычным (бытовым). При высоких и длительных половодьях иногда целесообразным оказывается пропускать суда через плотины без шлюзования. При этом применяют разборные плотины, и движение судов в период половодья осуществляется помимо шлюза, то есть, в этот период река находится в естественном состоянии. В меженное время плотину собирают и суда идут через шлюз. На зиму плотину вновь разбирают, поднимают или укладывают под воду во избежание повреждения льдом.
При строительстве низконапорных гидроузлов антропогенное воздействие на реку минимально. Такие гидроузлы построены на Северо-Двинской системе, Оке, Северском Донце, Дону и др.
Комплексное использование водных ресурсов в большинстве случаев более целесообразно. При этом реализуется высоконапорный вариант шлюзования. В этом случае строятся высоконапорные сооружения, поддерживающие подпор непрерывно с учетом перераспределения стока как в течение одного года, так и за многолетний период (рис.).
Высоконапорный вариант шлюзования:
1 – кривая низких уровней воды; 2 – кривая высоких паводков
При комплексном использовании водных ресурсов определяющим компонентом, как правило, является гидроэнергетика. Устройство гидроузлов (место расположения, емкость водохранилища, уровень бьефов и напор на гидроузел) определяются из условий достижения максимального энергоэкономического эффекта. При высоких напорах на гидроузел происходит затопление поймы, а иногда и надпойменных террас. Поэтому при проектировании таких гидроузлов следует учитывать размещение предполагаемых к затоплению сельскохозяйственных земель, промышленных объектов и населенных пунктов. Средненапорными комплексными гидроузлами с гидроэлектростанциями (ГЭС) осуществлено шлюзование рек Волга, Кама, Свирь, Днепр и др.
На рис. приведена схема Волжского и Волжско-Камского каскадов гидроузлов.
Волжский каскад энергетически-транспортных гидроузлов
Схема Волжско–Камского шлюзованного водного пути
Как устроен шлюз и зачем он нужен?
Начало большой навигации на реках Европейской части страны не за горами (осталось примерно около месяца) и сегодня мы хотели бы рассказать о шлюзах на наших реках. Зачем они нужны? Как они устроены и пр.
Итак, начнем с самого начала. Все наши равнинные реки, к коим относится и Волга, и Кама, и Ока и др. имеют между собой много общего. Если попробовать разрезать все русло реки от истока до устья по оси, то получится продольный профиль реки. Если река течет в своем естественном русле, то этот профиль будет иметь вот такой вид
Условно все реку можно разделить на три участка: верхнее течение или горный участок как на рисунке, среднее течение и нижнее течение. Все эти участки имеют свои особенности.
Так горный участок или верхнее течение, как правило, характеризуется небольшими глубинами, малой шириной, но при этом довольно высокими скоростями течения. Также на этом участке очень много порогов и перекатов. Судовой ход (если он есть) чаще всего очень извилистый.
В среднем течении скорость течения и количество перекатов уже заметно снижается, а вот плесов (то есть широких и глубоководных участков) увеличивается. Увеличивается и ширина русла. Судовой ход более ровный.
В нижнем течении плесов, чаще всего, еще больше (хотя и не всегда). Глубины здесь максимальные и ширина тоже. Но здесь прослеживается еще один момент: практически все взвешенные частицы, находящиеся в воде, в местах с невысокими скоростями течения начинают оседать (физика, однако), образуя перекаты.
Как с этим бороться? Проще всего, построить плотину. Уровень воды выше плотины поднимется и затопит пороги, что создаст более благоприятные условия для судоходства. И если на реке построить несколько плотин, то продольный профиль будет больше похож на лесенку.
Чтобы речной теплоход мог попасть из верхнего бьефа в нижний или наоборот строят специальные судопропускные сооружения – шлюзы. Собственно шлюзование – это процесс перемещения судна из одного бьефа в другой.
Давайте посмотрим на конструкцию типового шлюза
Шлюз состоит из трех основных элементов: верхняя голова А, нижняя голова Б и камера шлюза В. Сверху и снизу к шлюзу примыкают подходные каналы 2. Для отстоя судов в ожидании шлюзования в подходных каналах делают специальные причальные стенки 1. А чтобы теплоходы могли заходить в камеру и выходить из нее при неблагоприятных условиях (сильный ветер и пр.) делаются специальные направляющие палы 3.
Наполнение или опорожнение камеры шлюза происходит через специальные водоводные галереи 5, которые перекрываются специальными затворами 4. Когда затвор открывается вода самотеком наполняет или опорожняет камеру шлюза (принцип сообщающихся сосудов). Но перед этим, камера шлюза должна быть полностью изолирована от верхнего и нижнего бьефа при помощи ворот 6. Ворота шлюзов могут быть различных систем. В настоящее время нижние ворота обычно делают двустворчатыми распашными, а верхние — сегментными или плоскими опускными. В открытом состоянии створки распашных ворот находятся в специальных шкафных нишах 7 чтобы не мешать судам при их прохождении.
Все вместе: водоводные галереи, затворы и ворота называются – головой шлюза.
Как видно из рисунка наиболее мелкими местами подходных каналов являются верхний и нижний пороги шлюза 8. Причем нижний порог имеет свое специальное название – король шлюза.
Из-за того, что уровень воды в нижнем бьефе во многом зависит от попусков воды через водосливную плотину гидроузла, глубина на короле шлюза может служить весьма серьезным препятствием к прохождению шлюза судами. Ведь все теплоходы, которые ходят по нашим рекам должны строго соблюдать минимальный запас воды под днищем. И если запас будет недостаточным, то диспетчер шлюза не разрешит заход такого теплохода в камеру.
Шлюзы могут отличаться друг от друга. Например, по количеству камер. По числу последовательно расположенных камер шлюз может быть однокамерным, двухкамерным, трехкамерным и т. д.
Однокамерные шлюзы строят для малых и средних напоров. Такие шлюзы имеют Волго-Донской судоходный канал имени В.И.Ленина, Канал имени Москвы, шлюзы в Угличе, Рыбинске, Чебоксарах, Балаково и др.
Если перепад высот между верхним и нижним бьефами велик, то тогда сооружают многокамерные шлюзы. У таких шлюзов общий перепад высот (напор) делится на несколько камер, которые располагаются последовательно одна за другой. Например, два шлюза канала имени Москвы (№7 и №8) состоят из двух камер с напором по 9 м в каждой камере. А в Перми на Камской ГЭС шлюзы вообще шестикамерные!
Но не всегда условия местности позволяют построить многокамерные шлюзы. Тогда шлюзы разделяют соединительным судоходным каналом — межшлюзовым бьефом. Длина межшлюзовых бьефов различна, например у Горьковских шлюзов — 2 км, у Куйбышевских — 4 км.
При очень большом напоре вместо многокамерных строят однокамерные шлюзы шахтного типа. Камера такого шлюза представляет собой глубокую шахту. Со стороны нижнего бьефа делается глухая стенка, которая в своей нижней части имеет отверстие для прохода судов, перекрываемое плоским подъемным затвором. Или судоподъемники. В России работает в настоящее время всего один судоподъемник в составе Красноярской ГЭС.
Камеры шлюза могут располагаться и параллельно друг другу. По числу параллельно действующих камер шлюзы могут быть однониточные (один шлюз), двухниточные (два рядом расположенных шлюза) и т. д. Двухниточные шлюзы применяют на реках с большим грузооборотом. Например, гидроузлы на Волге, начиная с Рыбинского и кончая Волгоградским, имеют двухниточные шлюзы.
В процессе шлюзования в камере шлюза возникают сильные течения, а также образуются волны. Для того, чтобы теплоход не поплыл вслед за уходящей или прибывающей водой в камерах делают специальные швартовные устройства, для надежной швартовки судов. Устройства эти называются рымы или по простому крюки. Рымы могут быть плавучими и неподвижными.
Неподвижные рымы — это крюки намертво вмонтированные в стенку шлюза через равные промежутки. В процессе шлюзования, швартовный трос время от времени перекидывают с одного крюка на другой.
Подвижные рымы больше похоже на большие поплавки. Они располагаются в специальных нишах (впрочем как и неподвижные). По мере наполнения или опорожнения камеры они движутся вместе с уровнем воды.
Но есть еще шлюзы с небольшим напором, например на реке Москве, в которых суда швартуются за специальные тумбы, установленные сверху на стенке шлюза. По мере изменения уровня воды в камере швартовные тросы приходится либо потравливать (увеличивать их длину) или выбирать (уменьшать длину).
Подытоживая, можно так описать процесс шлюзования:
· теплоход из нижнего или верхнего бьефа входит в камеру шлюза.
· открываются затворы водоводных галерей.
· происходит наполнение или опорожнение камеры.
· закрываются затворы и открываются ворота с противоположной стороны.
· теплоход выходит из камеры шлюза.
Надеемся, что смогли в статье ответить на большую часть вопросов, относительно того – зачем нужны шлюзы и как они работают.