тнчески сухая. Однако в проекте были предусмотрены ряд специальных мер для предотвращения возможности быстрого опорожнения водовода, контроль за наружным давлением воды. Для снятия возможного избыточного внещнего давления в случае опорожнения предусмотрена установка 88 заглуШек по всей длине водоводов.

Высоконапорный водовод ГАЭС Хорнберг (ФРГ) запроектирован с максимальным значением параметра pD (4900). Он пройден механизированным способом в прочных гнейсах. Диаметр выработки 6,3 м, наклон к горизонту 32°, Внутренний диаметр водовода 5,5 м, длина около 1400 м. Водовод облицован по всей длине металлом, за исключением верхнего участка (колена и короткой вертикальной щахты), примыкающего к башенному водоприемнику. Зазор между облицовкой водовода и породой составляет менее 0,40 м, а против кольцевых ребер жесткости всего О, 9 м. Расчетный максимальный напор в водоводе составляет 900 м (статический напор около 630 м). Толщины сталь-

о 50 100 М

Рис. 4-19. Высоконапорный участок водоводов и здание ГАЭС Фойерс (Великобритания).

/ - шахта агрегата; 2 - водовыпуск; J - клапанный затвор; 4 - контур сороудерживаю-щих решеток; 5 - вспомогательный днзель-генератор; 5 - трансформатор; 7 - уравнительный резервуар; - инзконапориый участок туннеля; 9 - вспомогательный забой-/О - высоконапорный участок водовода диаметром 7,3 м; -дренажный туннель; 12 - транспортная штольня. Высотные отметки даны в футах.

НОЙ облицовки приняты в пределах ее верхнего участка 15 мм, на нижнем участке 46 мм и для нижнего колена 66 мм. Более 50% внутреннего давления предполагается передавать на породу. Облицовка рассчитана на восприятие полного наружного давления при опорожнении водовода [70].

На ГАЭС Фойерс (Великобритания) в отличие от описанных выше решений, в которых число ниток высоконапорных водоводов сведено к минимуму, магистральный водовод разветвляется на две нитки приблизительно на середине своей длины. Для снятия наружного давления воды на стальную облицовку водоводов диаметром 4,9 м, проложенных в конгломератах и крупнозернистых песчаниках, ослабленных нарушенными зонами, пройден специальный дренал<ный туннель (рис. 4-19).

Водоводы японской ГЭС - ГАЭС Синтойоне разветвляются на начальном участке и пройдены каждый в отдельности. Длина каждой из пяти инток 330 м, внутренний диаметр 4,6 м с сужением на подходе к шаровым затворам до 3 м. На основании крупномасштабных натурных исследований было установлено, что при давлении 1,5 МПа скальная порода в естественном состоянии воспринимает 64% внутреннего давления, а после ее цементации 74%, В основу расчета толщины облицовки было положено, что в пределах

нижней трети длины водоводов лишь 40% внутреннего давления передается на породу. В случае отсутствия упругого отпора породы напряжеиия в металле допускались не свыше предела текучести. Между облицовкой и бетоном предусмотрена система дренажа, с учетом которой наружное давление воды при опорожнении водоводов не должно превышать 0,4 МПа. Толщина облицовки (за исключением участка сопряжения с шаровыми затворами, запроектированного без учета отпора породы) составляет 21-23 мм [75].

Скорости течения воды на магистральных участках высоконапорных водоводов ГАЭС приведены в табл. 4-2.

Таблица 4-2 Параметры некоторых высоконапорных водоводов ГАЭС

* Включая шахту. За исключением концевого суженного участка. ** Q учетом переходных суженных участков Z.t)=6000 м /с.

Диаметры высоконапорных водоводов определяются в каждом случае исходя из экономических расчетов. При этом предельно допустимые скорости водного потока ограничиваются условиями работы гидроагрегатов в переходных режимах и гидравлическим ударом.

В связи с наблюдающейся тенденцией сокращения количества водоводов на ГАЭС и повышения параметра pD большое значение приобрела рациональная конструкция развилок высоконапорных водоводов.

При проектировании развилок на водоводах ГАЭС следует предусматривать достаточно длинные переходные участки для обеспечения минимальных потерь напора в случае изменения режима работы.

£03,30

; 754,00

vrtt

4,40

4,40

5,Z0

792,80

rrvTifrr-rrr

Рис. 4-20. ГАЭС Длоуге Стране (Чехословакия).

/ - трехмашинный агрегат с радиально-осевой турбиной: г - помещение трансформаторов; 3 - подводящий водовод; 4 - отводящий водовод.

Концевые участки высоконапорных водоводов сопрягаются обычно с запорными устройствами, которые передают на породу значительные продольные усилия. Поэтому в некоторых случаях предусматривается анкеровка облицовки в скалу.

Конструкции развилок водоводов требуют обычно значительных толщин металла, что затрудняет их изготовление. Толщина 78

высокомарочной стали на развилках водоводов ГАЭС Хорнберг достигла 78 мм, а в отдельных узлах 190 мм [42].

Снижение толщины металла может быть достигнуто путем устройства развилок шарового типа, как это предусмотрено на ГАЭС Длоуге Стране (рис. 4-20).

При поверхностном расположении здания ГАЭС длина высоконапорных участков подводящих водоводов в значительной степени зависит от морфологического строения площадки. Естественно, что при увеличении суммарной длины подводящего и отводящего трактов экономические показатели ГАЭС ухудшаются.

Рпс. 4-21. ГАЭС Кастейк (США).

1 - гравийная засыпка; 2 - тощий бетон; 3 - компенсатор.

На ГАЭС, расположенных в равнинной зоне в европейской части СССР, средний уклон водоводов достигает 1:6--1:10 (Киевская, Загорская и Кайшядорская ГАЭС), что можно считать предельно допустимым значением по условиям экономичности.

Открыто расположенные в траншее трубопроводы обычно при.мыкают к проложенной под дамбой верхнего бассейна железобетонной многоочковой трубе. От последней отходят трубы для выпуска воздуха при наполнении водовода и для срыва вакуума при его опорожнении. Верхние отверстия этих труб должны располагаться таким образом, чтобы предотвратить возможные выплески воды на поверхность дамбы (см. рис. 4-!3), а также избежать засасывания предметов в случае образования вакуума.

Открытое расположение стальных водоводов требует принятия специальных мер для быстрого аварийного закрытия

затворов на водоприемнике, отвода воды и крепления поверхности траншеи на случай разрыва трубопровода. Для этого обычно устраивается сплошное бетонное крепление траншеи водоводов и предусматривается возможность выпуска воды самотеком через специальные водоводы в здании ГАЭС либо путем сооружения аварийной емкости для аккумуляции и последующей принудительной откачки воды.

На ГАЭС Кастейк стальные трубопроводы на участке примыкания к зданию ГАЭС засыпаны (рис. 4-21), на ГАЭС Сан-Фиорано переходят в наклонные штольни. При такой компоновке аварийный отвод воды производят по быстротоку в обход здания ГАЭС.

Стальные трубопроводы могут размещаться в траншее веерообразно по всей своей длине либо трассироваться на начальном участке параллельно друг другу. Последнее решение несколько более экономично по объему выемок и крепления траншеи, но требует больше металла и бетона для устройства анкерных опор.

На ГАЭС Кастейк в начале траншеи высоконапориых стальных водоводов открыто расположена развилка, в которой осуществляется переход с диаметра низконапорного туннеля (9,15 м) на шесть ниток водоводов диаметром 4,07 м. Расчетный напор воды в развилке 183 м. Симметричная конструкция развилки, усиленной внутренними серповидными ребрами, была признана наиболее экономичной. Толщина металла элементов развилки составила от 27 до 105 мм, а для ребер жесткости, выполненных из ванадиевой стали,- 180 мм. После выполнения опрессовки нижняя часть развилки на /з ее высоты была забетонирована. Расчеты, экспериментальные и натурные исследования показали необходимость покрытия всей конструкции слоем слабоарми-рованного бетона толщиной до 1,5 м во избежание возникновения вибрации [71].

Общая длина водоводов ГАЭС Кастейк от развилки до здания ГАЭС составляет 727 м. Концевой участок водоводов длиной 76 м засыпан грунтом. В пределах засыпки диаметр каждой ниткн уменьшается с 4,07 до 3,51 м. Толщина металла водоводов составляет от 22 до 38 мм.

Наземные водоводы ГЭС - ГАЭС Сан-Фиорано относятся к самым высоконапорным в мире (рис. 4-22). Их диаметр (после развилки) равен 2,3-1,95 м, длина 2189-2198 м, из которых 318-355 м на подходе к зданию ГАЭС проложены в туннеле и заделаны в бетон. Максимальный расчетный напор на открытом участке водоводов равен 1360 м. В пределах верхнего участка с максимальным напором 588 м трубопроводы выполнены из листовой стали, ниже - бандажированы.

Примерно такая же схема, при которой высоконапорные водоводы ГАЭС на среднем участке длиной свыше 500 м проложены на поверхности, а на начальном и конечном участках - под землей, в шахтах и туннелях, осуществлена на японской ГАЭС Окукиоцу (см. рис. 4-27).

Своеобразная конструкция водоводов применена на ГАЭС Ладингтон (рис. 4-23). За водоприемником стальные водоводы диаметром 8,7 м с уменьшением до 7,6 м на участке длиной 150 м проходят под насыпью ограждающей* дамбы и заделаны в бетой. Трубы заканчиваются температурно-осадоч-ным швом. Через компенсаторы к этому шву примыкают стальные водоводы диаметром от 7,6 м в верхней части до 7,3 м у здания ГАЭС. Эти водоводы расходятся в плане в виде веера. Средняя длина питки каждого из них около 250 м. Они уложены с уклоном 1:3 на промежуточные опоры, установленные через 27,4 м, и полностью засыпаны песком. Максимальная тол-

о § i о

м те я 515

§35

Ч§ S 1

о л к

Р 5S

~ Ш 5.

S S = о. ь

Si I

к 5 о

а я a S S-5 о a

и - t-

P Cl.

° о - a5

>, о

(T) RJ r? О К £

= a£

о. о a: о с =

и я g 2 S

СП о S .

g I S

о b f-