При больших скоростях потока для предотвращения размыва отводного русла на выходе из трубы, как правило, устраивают гасители энергии потока, которые позволяют резко уменьшить его скорость, а вместе с тем и размеры укрепления отводного русла.
По конструктивным и гидравлическим особенностям различают три типа гасителей энергии потока:
тип I — гашение энергии обеспечивается водобойными порогами, устанавливаемыми на выходе из трубы и в конце гасителя;
тип II — применяется расширяющийся водобойный колодец с одной или двумя водобойными стенками;
тип III — повышение шероховатости выходного лотка обеспечивается поперечными ребрами.
Гаситель типа I (рис. 68) разработан для использования в прямоугольных трубах с отверстием размером от 1 до 2 м.
Располагать его рекомендуется на уклонах не более 20 %о. Гаситель представляет собой в плане раструб, боковые стенки которого образуют с осью сооружения угол 30°. Между стенками перпендикулярно оси трубы устанавливают два водобойных порога: один в начале гасителя, второй в конце.
Гаситель состоит из сборных железобетонных стенок толщиной 30 см и монолитного фундамента, в который заделываются стенки на глубину 110 — 120 см. Элементы стенки различаются по длине и высоте; стыкуются они друг с другом с помощью вертикальных шпонок, заполняемых цементным раствором. Отдельные ветви
124
Рис. 68. Продольный разрез гасителя типа I:
1 — труба; 2 — первый порог; 3 —стенка; 4 — второй порог; 5 — днище лотка; 6 — распорка; 7 — фундамент стенок; 8 — щебеночный слой
фундамента под стенками соединяют распорками. Водобойные пороги устраивают из монолитного бетона и бетонируют одновременно с фундаментом.
В гасителе типа II стенки расположены под углом 20° к оси сооружения. Один из вариантов такого гасителя со стенкой падения имеет лоток, расположенный ниже выходного оголовка трубы (рис. 69).
Принцип действия гасителя состоит в том, что перед водобойной стенкой (порогом) создается затопленный, подпертый гидравлический прыжок. В остальном конструкция гасителя типа II аналогична описанной конструкции гасителя типа I.
Гаситель типа III представляет собой раструб, стенки которого расходятся под углом 30° по отношению к оси сооружения.
| Гаситель состоит из стенок, выполняемых из сборного железобетона или монолитного бетона, и бетонного лотка с повышенной шероховатостью. Повышенную шероховатость обеспечивают, устраивая по длине лотка поперечные ребра прямоугольного сечения аналогично тому, как это делается в соответствующих лотках быстротоков. |
Рис. 69. Схема гасителя типа II:
I — тело трубы; 2 — стенка падения; 3 — порог; 4 — водобойный колодец
|
125
Гашение энергии в гасителе происходит за счет гравитационного растекания потока и потерь по его длине.
Длину гасителя выбирают такой, чтобы скорость потока в конце гасителя не превышала допустимую скорость по материалу укрепления отводящего русла. Высоту стенок назначают исходя из очертания поверхности потока. Гаситель по длине целесообразно разбивать на участки и назначать высоту стенок на каждом из них, в соответствии с максимальной глубиной потока на данном участке.
Отводящее русло
На выходе из трубы и в конце гасителя скорость потока в большинстве случаев превосходит допустимую скорость по грунту. В этих условиях требуется устраивать укрепление отводящего русла. Размеры и тип укрепления назначают на основании гидравлических расчетов, исходя из условия свободного растекания потока на плоском дне.
Существует три типа укрепления русел: сборные бетонные или железобетонные плиты, монолитный бетон и мощение камнем. Укрепление русел мощением применяют сравнительно редко из-за больших затрат ручного труда.
В конце укрепленного участка русла устраивается ковш, заполняемый крупным камнем, назначение которого сводится к созданию самоотмостки русла во время местного размыва.
При отсутствии на выходе из трубы гасителей необходимо укреплять не только отводное русло, но и откосы насыпи в пределах оголовка аналогично тому, как это делается в обычных трубах.