Флютбет

Флютбет, искусственное ложе водяного потока. В разборчатыхплотинах Ф. расположен между опорами плотины; он служит здесь осно-ванием разборчатых частей и должен так направлять поток в речное русло, чтобы не происходило размыва речного дна. Флютбет воспринимает опорные реакции расположенных на нем частей плотины и взвешивающее давление фильтрационной воды, служит для защиты дна реки от размыва и образует часть фильтрационной линии.

На Ф. разборчатых плотин имеется порог, на котором покоится разборчатая часть плотины. С верховой и низовой сторон Ф. ограничивается шпунтовыми стенками (смотрите), запущенными в грунт. Поперечное сечение Ф. построенных плотин отличается своим разнообразием. При определении этого сечения стремились всегда придать ему такую форму, которая давала бы возможность избежать размыва русла реки ни

же плотины. Опыт показал однако, что этой цели достигали в редких случаях. Наиболее целесообразными в этом случае оказались конструкции, показанные на фигуре 1 и 2.

Часть Ф., приходящаяся под разборчатой частью плотины (порог плотины), делается приблизительно горизонтальной. Следующая за порогом часть Ф. опущена ниже старого ложа реки на длину, равную приблизительно двойной глубине водяного потока в этом месте. Значительно большая длина водобойного колодца не достигает цели предохранения ложа реки от размыва и лишь удорожает сооружение. Образование вальцов над поверхностью Ф. но играет никакой роли в вопросе размыва русла реки, но существование таких надфлютбетных вальцов может отразиться на прочности Ф., если текущие через последний воды будут нести с собой лесные материалы и лед; при происходящем круговороте воды (вследствие наличия вальцов) последние трудно высвобождаются, ударяются о Ф.‘и могут повредить его. На низовом конце Ф. снабжается уступом или другим приспособлением, отклоняющим водяной поток опять вверх. Этот уступ имеет высоту, равную не менее 0,2 глубины водяного потока над водобойным колодцем. Т, к. уступ особенно подвержен стачивающему действию наносов, он должен быть сделан весьма прочным. Наконец часть Ф. должна иметь очертание, близкое к параболе или более пологое, дабы избежать

образования вакуума под струей. В зависимости от мероприятий по уплотнению грунта под Ф. последний испытывает большее или меньшее взвешивающее (фильтрационное) давление, заставляющее Ф. работать на изгиб. Последнее обстоятельство выставляет требование снабжать флютбет необходимой арматурой (фигура 3). Но и тогда, когда Ф. не передаются какие-либо моменты, полезно хотя бы незначительно армировать его, чтобы избежать образования трещин. Толщина Ф. должна быть до статочна, чтобы сопротивляться во всяком слу чае вибрационному действию высоких вод. В том случае, когда Ф. не лежит на скале, ему придают толщину не менее 0,5 метров При больших подпорных глубинах толщина Ф. должен быть не менее ^ги—V5 разности высот между подпорным горизонтом и Ф. Флютбет должен быть особенно прочно связан с уплотнительными устройствами под ним. Все плоскости плотины, подверженные истиранию наносами (верхняя поверхность Ф.

“ нижние возвы-—^ЖМ- шающиесянад Ф.

части опор), должен быть одеты деревом или квадрами из твердого камня (фигура

3). Той же цели достигают покрытием этих поверхностей сталебетоном или слоем бетона на высокосортном кремнеземистом цементе. В исключительных случаях применяют стальные плиты. Деревянная одежда состоит из толстых досок толщиною 8—10 см, причем дерево должен быть положено волокнами по направлению движения воды в виду большей сопротивляемости продольных волокон истиранию. Доски прибиваются к лагам трапецоидального (фигура 4) или прямоугольного (фигура 5) сечения, заделанным в бетон. В первом случае лаги не заанке-риваются (при подпорных высотах до 3 м), во втором случае они крепятся к бетонной постели анкерами. При квадровой одежде отдельные квадры соединяются между собой 30-лш стальными связями, крепимыми к 24-мм стальной арматуре, заложенной в бетонной постели, или к анкерам из 18-мм круглой стали (фигура 6). Толщина квадров берется в пределах 30—60 см.

Фиг.

Квадры должен быть тщательно уложены; между нимиг оставляется зазор в 1 см, заливаемый цементом. Укладка квадров производится посредством подъемных кранов. Сталебетон (смотрите) наносит-¹ся толщиной от 3—5 gm эта работа требует тщательного выполнения. Одежда из стальных, плит, устраиваемая в редких случаях, дорога и обладает прочностью лишь в тех случаях“ когда эти плиты так заанке-риваются, что исключаются всякие вибрации. Всякие неплотности в соединениях должен быть заделаны торкретбетоном. На случай ремонтных работ должен быть предусмотрен спуск воды из водобойного колодца в приямок, из которого воду удаляют насосом.

При проектировании Ф. на пористых размываемых грунтах приходится учитывать движение воды под Ф., движение воды над Ф., устойчивость и прочность Ф. В виду разности напоров в верхнем и нижнем бьефе вода проникает-в грунт и медленно движется в толще последнего под основанием плотины из верхнего бьефа в нижний. Усиленная фильтрация воды по# Ф. помимо потери воды и уменьшения подпора может вызвать вымыв грунта из-под Ф. и как следствие—катастрофу. Чтобы воспрепятствовать этому, удлиняют искусственно фильтрационный путь. Для удлинения пути фильтра-

Фигура 6.

ции м. б. устроен понур, к-рый укрепляет в“ то же время подход русла к основной часта плотины. Для защиты дна реки от ,размыва устраивают впереди основной части плотины рисберму, обычно не входящую в состав фильтрационного пути. Часть рисбермы, ближайшая к основной части плотины, часто устраивается в виде обратного фильтра, чтобы препятствовать выносу частиц грунта. Более существенным мероприятием в отношении уменьшения фильтрации (смотрите) а,., ^

воды под флют- *Т1 L* бет является соо- * ружение различного вида стенок, соединяющих водонепроницаемый грунтовой слой при доступной глубине его с флютбета или опущенных на достаточную глубину с целью удлинения пута фильтрации и уменьшения таким путем самой фильтрации. На фигуре 7 представлены четыре“ возможных случая расположения указанных стенок (а—уровень воды в верхнем бьефе, b— уровень воды в нижнем бьефе). Когда стенки верховая и низовая не доходят до водонепроницаемого слоя (фигура 7,А), то под плотиной будет происходить фильтрация воды. Если верховая стенка доходит до водонепроницаемого

Фигура 7.

слоя, а низовая не доходит до него (фигура 7,Б), то фильтрация отсутствует, а на Ф. будет действовать взвешивающее давление воды, отвечающее приблизительно положению горизонта воды в нижнем бьефе. Низоваястенкавэтом случае должен быть спущена достаточно глубоко, чтобы не происходило вымывания грунта; она может быть водопроницаема лишь настолько, чтобы через нее не проходили частицы грунта. В тех случаях, когда низовая стенка доходит до водонепроницаемого грунта, а верховая не доходит до него (фигура 7,В), Ф. будет находиться под фильтрационным давлением, отвечающим приблизительно положению горизонта воды в верхнем -бьефе, причем взвешивающее давление будет сравнительно велико. Если и верховая и низовая стенки доходят до водонепроницаемого слоя грунта (фигура 7,Г), то при совершенно плотных водонепроницаемых стенках взвешивающее давление воды на флютбет будет равно нулю. Однако полной водонепроницаемости стенок достигнуть нельзя. В худшем случае при плотной низовой стенке и неплотной верховой стенке Ф. будет находиться под влиянием верховой воды и испытывать соответствующее взвешивающее давление ее. Расположение про-тивофильтрационных стенок, указанное на фигуре 7, Б, является наивыгоднейшим; от этого расположения приходится отказываться лишь в редких случаях. Наличие верховой стенки понижает взвешивающее давление воды на Ф.; наличие низовой стенки повышает это давление; верховая стенка должен быть водонепроницаема во избежание утраты ей своего значения с точки зрения понижения указанного давления; низовая стенка должен быть щелиста для уменьшения того же давления.

Рассматривая движение воды над Ф., приходится констатировать, что для отнятия у бурного потока излишка кинетической энергии, полученной от понижения уровня воды, целесообразно устраивать Ф. на такой глубине под горизонтом нижнего бьефа, чтобы образовался прыжок. Это достигается устройством во Ф. пониженного участка, заложенного глубже, нежели дно потока. Пониженная часть м. б. сопряжена с бытовым дном плоскостью, имеющей наклон против течения. Для уменьшения необходимой длины Ф. и для защиты неукрепленной части речного дна, примыкающей к Ф., а также при образовании поверхностного вихря над Ф. рекомендуется ввести на конце Ф. такое устройство, к-рое умеряло бы скорости течения непосредственно над незащищенной частью речного дна. Это желательно потому, что благодаря поверхностному вихрю энергия потока перераспределяется к поверхностным слоям, вследствие чего донные скорости по меньшей мере так уменьшаются, что ни в одном пз вертикальных сечений потока книзу от поверхностного вихря не встречаются даже средние скорости. Погасители энергии м. б. разделены на такие, у которых энергия уничтожается по преимуществу трением, и на такие, у которых энергия погашается посредством водяных вальцов. На практике применяются во многих случаях одновременно оба вида погашения энергии потока воды, однако развитие энергопогасите-лей направлено к тому, чтобы трение для погашения энергии“использовалось в зависимости -от местных условий для протока воды и чтобы главное внимание было обращено на погашение энергии при помощи водяных вальцов; при таком способе отсутствуют сотрясения частей со оружения и лучше сохраняются омываемые водой плоскости последнего. Имеется целый ряд приемов погашения энергии потока воды. Так, применение мульдообразного верхнего очертания низовой части Ф. способствует ослаблению разрушительного действия воды на низовых по течению участках. Наличие мульды во Ф. создает вращение цилиндра воды в направлении, противоположном течению реки, чем отчасти погашается живая сила потока, в результате чего стремительное движение воды заменяется волнообразным.

В целях сокращения длины Ф. путем устранения образования прыжка воды с большими скоростями течения ее по Ф. американцы в Га-тунской плотине применили отдельно стоящие шашки—волнорезы—высотой 2,70 метров при скоростях течения воды, доходивших до 18 м/ск.

Шашки армированы и скреплены с арматурой Ф. Герм, практика выработала несколько методов борьбы с размывом, из которых заслуживают быть особо отмеченными способы Ребо-ка (Th. Rehbock) и Шоклича (A. Schoklitsch). Способ Ребока сводится в основном к устройству зубчатого порога на низовом конце Ф. (фигура 8). Этот порог способствует образованию донного вальца, благодаря чему происходит перераспределение скоростей,—струя выходит с незначительной донной скоростью. По опытам Ребока для погашения энергии воды, падающей с высоты Н, необходимо иметь объём вращающегося цилиндра воды (донного валь-

да) в пределах от 3,6©]/^j до 7,2Q ^~, где д—ускорение силы тяжести, a Q—расход воды. Зубчатый порог по данным Ребока должен удовлетворять следующим условиям: а) лицевая грань должен быть вертикальна, б) уклон подошвы между зубцами должен быть против течения, в) низовая сторона порога должна иметь плавный небольшой уклон в сторону течения. Этот способ гашения энергии применен с большим успехом в ряде крупных гидросиловых установок. По лабораторным опытам зубчатые пороги при надлежащем подборе их размеров и установке в надлежащих местах уменьшают на 70% глубину размыва неукрепленного дна реки ниже этих порогов. Высота порога установлена до сих пор в лаборатории в пределах V24—V12 от высоты перепада воды, а высота зубьев Vs—V12 той же ^величины. Способ Шоклича заключается в устройстве на низовом конце Ф. обратной стенки, очерчиваемой по ломаной линии. Роль обратной стенки заключается в том, что она способствует образованию донного вальца. Хорошие результаты в отношении поглощения энергии воды получаются при применении водобойных устройств в виде подвижных решеток, установленных над защищаемым от размыва местом. В современных лабораториях испытан целый ряд других успокоителей или глушителей энергии водного потока; однако они относятся преимущественно к случаям значитель ного падения воды ит. о. мало относятся к Ф. [ на пористом основании. В этом же последнем случае и при малых напорах гашение энергии воды происходит или водяными подушками или мульдами .-При разборчатых плотинах в случае закрытия отверстий плоскими щитами, расположенными в два или несколько ярусов, стремятся маневрировать щитами т. о., чтобы, комбинируя влияние струй, переливающихся через щит и вытекающих из-под него, свести до минимума возможность размыва. При установлении размеров Ф. необходимо произвести также проверку устойчивости его на скольжение и на выпирание грунта в основании. Проверка на опрокидывание Ф. в целом обыкновенно не нужна в виду очевидности запаса устойчивости на опрокидывание.

Лит.: Курс внутренних водных сообщений, т. 2, под ред. К. Акулова, М.—Л., 1928; Р е б о к Т., Предохранение флютбетов от вредных размывов, пер. с нем., М., 1929; Павловский Н., Теория движения грунтовых вод Под гидротехнич. сооружениями и ее основные приложения, П., 1922; Зброжек Ф., Курс внутренних водных сообщений, П., 1897; АнисимовН., Флютбеты плотин, Горки, 1930; Подарев Н., Гидротехнич. сооружения, М., 1924; Ф и д м а н А., Об измерении гид-равлич. давления под фундаментами плотин, «Труды московского ин-та инж. транспорта», Москва, 1927, вып. 6; «Водный транспорт», М., с 1925 г.; Koechlin R., M6canisme de Peau, P., 1926; Rehb ock Th., Abfluss, Stau-u. Walzenbildung in fliessenden Gewassern, B., 1917; Safranez K., Wechselsprung u. Energievernichtung des Wassers, «Der Bauingenieur», В., 1927, 49; G г ii-пег H., E inige Probleme aus dem Wasserbau u. ihre Losung durch Laboratoriumversuche, «Schw. Bauzeitung», Zurich, 1925, В. 58; Η о f b a u e г R., Ein Mittel zur Bekampfung d. Wirbelbewegung u. Kalkbildung unterhalb d. Stauwehre, «Ztschr.d.6st.Ing.-u.Arch.Ver.»,W., 1915,B.67; Laufer A., Kolksichere Sturzboden, «Die Wasserkraft u. Wasser-wirtschaft», Mch., 1923, iS;Ludin A., Kalkverhtitung an Wehren, «Z. d. VDI», 1927, B. 71; S c b о k 1 i t s c h A., Kalkbildung u. Kalkabwehr, «Wasserkraft u. Wasserwirt-schaft», Mch., 1928, B. 23; Rehbock Th., Bekampfung d. Sohlenauskalkung bei Wehren durch Zahnschwellen, «Z. d. VDI», 1925, В. 69; S c h о k 1 i t s c h A., Geschie-bebewegung in Fliissen u. an Stauwerken, B., 1926; Pran-z i u s C., Der Verkehrswasserbau, B., 1927; Engels H., Handbuch des Wasserbaues, B. 1—2, 3 Aufl., Lpz., 1923; SchoklitschA., Der Wasserbau, 3. 2, W., 1930; Handb. d. Ing. Wis.,T. 3, Der Wasserbau, B. 2, Stauwerke, 4 Aufl., 1913; Handb. f. Eisenbetonbau, hrsg. v. F. Emperger, B.

4, Wasserbau u. verwandte Anwendungen, 3 Aufl., B., 1926; LudinA., Die Wasserkrafte, B. 1—2, B., 1923; R u m e-I i n Th., Leerschuss u. Sturzbettanordnungen an Wasser-kraftanlagen, «Zentralbl. Bauverwaltung», B., 1912, p. 470; «Bautechnik», Hannover, ab 1926; «Z. d. VDI», ab 1927; «Wasserkraft u. Wasserwirtschaft», Mch., 1926, 10; «Schwei-zerische Bauzeitung», Zurich, ab 1918. C. Брилинг.