Проектирование речных гидротехнических сооружений

УДК 627 
ББК 38.77 
О-65 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор К.Н. Анахаев, главный научный сотрудник 
института прикладной математики и автоматизации ФГБНУ «КБНЦ РАН»; 
кандидат технических наук, доцент А.С. Бестужева, 
доцент кафедры гидравлики и гидротехнического строительства НИУ МГСУ 
Орехов, Генрих Васильевич. 
О-65 
Проектирование речных гидротехнических сооружений [Электронный ресурс] : 
учебно-методическое пособие / Г.В. Орехов ; Министерство науки и высшего образования 
Российской Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный 
строительный университет, кафедра гидравлики и гидротехнического строительства. — 
Электрон. дан. и прогр. (2,5 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2024. — 
URL: http://lib.mgsu.ru. — Загл. с титул. экрана. 
ISBN 978-5-7264-3547-3 (сетевое) 
ISBN 978-5-7264-3548-0 (локальное) 
В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы, связанные с проектированием водосбросных 
сооружений, входящих в состав гидроузлов на реках, а также основные гидравлические эффекты 
использования закрученных потоков применительно к водосбросным системам с большими напорами. 
Приведены виды основных типов водосбросов, основные гидродинамические силовые воздействия 
на сооружения; способы гашения кинетической энергии сбрасываемых потоков; алгоритм расчета 
контрвихревого гасителя кинетической энергии потока; основные гидродинамические и кавитационные 
характеристики контрвихревого гасителя. Особое внимание уделено работе и конструкциям водосбросов 
с закруткой потока (вихревых водосбросов).  
Для обучающихся по направлениям подготовки 08.05.01 Строительство уникальных зданий 
и сооружений, 08.03.01 Строительство. 
Учебное электронное издание 
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2024 

 
Учебное электронное издание 
Орехов Генрих Васильевич 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЧНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 
Учебно-методическое пособие 
Редактор Н.А. Котова 
Корректор В.К. Чупрова 
Компьютерная верстка О.В. Суховой 
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного 
Для создания электронного издания использовано: 
Microsoft Word 2010, ПО Adobe Acrobat 
Подписано к использованию 05.09.2024. Объем данных 2,5 Мб. 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет» 
129337, Москва, Ярославское ш., 26. 
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95. 
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru 

Оглавление 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................................... 5 
1. ВОДОСБРОСНЫЕ СООРУЖЕНИЯ В СОСТАВЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ УЗЛОВ ....................... 6 
1.1. Типы водосбросных сооружений ..................................................................................................... 6 
1.2. Способы и устройства для гашения кинетической энергии потоков ......................................... 10 
1.3. Гидродинамические воздействия сбросных потоков на строительные конструкции 
водосбросов ..................................................................................................................................... 16 
2. ВОДОСБРОСЫ С ЗАКРУТКОЙ ПОТОКА .......................................................................................... 18 
2.1. Эффекты закрутки потока применительно к водосбросным системам ..................................... 18 
2.2. Головная и концевая схемы водосброса с закруткой потока ...................................................... 20 
2.3. Конструкции проточной части водосбросов с контрвихревыми гасителями энергии ............. 23 
3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОСБРОСНЫХ СИСТЕМ С КОНТРВИХРЕВЫМИ 
ГАСИТЕЛЯМИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ................................................................................... 30 
3.1. Пример алгоритма графоаналитического расчета контрвихревого гасителя 
кинетической энергии потока с цилиндрическими локальными завихрителями ...................... 30 
Библиографический список ........................................................................................................................ 36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
Изучение дисциплин «Проектирование речных гидротехнических сооружений» и «Речные 
гидротехнические сооружения» в рамках специализации «Строительство гидротехнических 
сооружений повышенной ответственности» — важная часть подготовки специалиста-гидротехника, 
которому в практической деятельности при проектировании и строительстве, а также при 
эксплуатации гидроузлов различного назначения (гидроэлектростанций (ГЭС), гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) и других гидротехнических и гидроэнергетических объектов) 
необходимо решать вопросы, связанные с созданием водосбросных сооружений, которые в 
обязательном порядке входят в состав таких комплексов. 
В первом разделе учебно-методического пособия даются описание основных типов и конструкций 
различных водосбросных систем, предназначенных для сопряжения бьефов гидроузлов, в том числе 
высоконапорных; оценка преимуществ и недостатков этих систем применительно к различным 
условиям эксплуатации; приводятся сведения о способах и устройствах гасителей кинетической 
энергии сбрасываемого потока; уделяется особое внимание гидродинамическим и кавитационным 
силовым воздействиям со стороны высокоскоростного потока на строительные конструкции. 
При проектировании водосбросов приведенная информация очень полезна для обучающегося, 
поскольку данные о динамических и кавитационных воздействиях плохо поддаются расчетным 
методам, а получаются, как правило, опытным путем.  
Основное внимание уделяется работе так называемых вихревых водосбросов, т.е. водосбросов, 
использующих закрученные потоки. В связи с чем второй и третий разделы посвящены таким 
системам, в которых применяются либо монозакрученный поток, либо два взаимодействующих 
потока, противоположно закрученных и расположенных соосно. Отмечается широкий диапазон 
работы вихревых систем по напорам и расходам. Показано широкое разнообразие вихревых 
водосбросов по конструктивным схемам. Водосбросы, как и гидроузлы в целом, индивидуальны. 
Состав сооружений и компоновочные решения гидроузлов чрезвычайно разнообразны: нет 
ни одного гидротехнического комплекса, конструкция и условия работы которого были бы 
похожи на другой гидроузел, что связано с различными природными условиями возведения 
гидротехнических объектов. Широкий спектр факторов, который следует учитывать, значительно 
усложняет процесс проектирования таких объектов. Их параметры, компоновка, типы сооружений и оборудования теснейшим образом связаны с топографическими, геологическими, 
гидрологическими и другими условиями местности и климатом. 
В третьей главе приводится пример гидравлического расчета контрвихревого гасителя 
кинетической энергии сбрасываемого потока. Расчет на основании исходных данных о напоре 
и расходе позволяет определить основные геометрические параметры проточной части, что дает 
возможность использовать такой водосброс применительно к условиям технического задания 
по курсовому проектированию. Далее помещены данные о гидродинамических воздействиях 
на строительные элементы, являющиеся границами течения. В последнем разделе содержатся 
рекомендации в отношении кавитационной опасности. 
В учебно-методическом пособии содержится большое количество чертежей и схем, наиболее 
важные количественные данные, а также числовой пример, позволяющий обучающемуся лучше 
воспринимать материал. 
Данное учебно-методическое пособие может быть использовано также магистрами и 
аспирантами, занимающимися вопросами гидротехнического строительства.