Кіріспе
Тоған немесе бөгеттен ағын суды бақыланатын түрде босату құрылымы.
Су төгіш (спилвей) – тоған немесе бөгеттен төменге ағын суды бақыланатын түрде босатуға арналған құрылым, әдетте бөгеттелген өзеннің арнасына құйылады. Ұлыбританияда олар ағып кету арналары деп аталуы мүмкін. Су төгіштер құрылымның су өткізбеуге арналған бөліктеріне судың зақым келтірмеуін қамтамасыз етеді. Су ағынын және су қоймасының деңгейін реттеу үшін су төгіштерде шлюздер мен иінді тығындар болуы мүмкін. Мұндай мүмкіндіктер су төгіштің төменгі ағынды реттеуіне мүмкіндік береді – су қоймасы толу алдында суды бақыланатын түрде босату арқылы операторлар кейін қабылдауға болмайтын үлкен көлемде судың босатылуын болдырмайды. "Су төгіш" терминінің басқа қолданылуларына тоғандардың айналма жолдары, су деңгейі жоғары болған кезде пайдаланылатын каналдардың шығару жерлері және морен сияқты табиғи тоғандар арқылы жасалған арналар жатады. Су әдетте тек су тасқыны кезінде ғана су төгіш арқылы ағып өтеді, яғни су қоймасы толып, су шығарылатын жылдамдықтан тез кіре бастағанда. Ал су қабылдау мұнарасы – сумен жабдықтау және гидроэлектр энергиясын өндіру сияқты мақсаттарда суды жүйелі түрде босатуды бақылауға арналған құрылым.
Түрлері
Су қоймасының жоғарғы жағында су төгіш орналасқан. Бөгейлерде су тасқынын босату үшін клапандар немесе қақпалармен жабдықталған төменгі тесіктер де болуы мүмкін, ал кейбір бөгейлерде су төгіш жолдары мүлдем болмайды және олар толығымен төменгі тесіктерге тәуелді болады. Су төгіштердің екі негізгі түрі бар: бақыланатын және бақыланбайтын. Бақыланатын су төгіш ағын жылдамдығын реттеуге арналған механикалық құрылымдарға немесе қақпаларға ие. Бұл конструкция жыл бойы суды сақтау үшін бөгейдің дерлік толық биіктігін пайдалануға мүмкіндік береді, ал су тасқыны қажет болған жағдайда бір немесе бірнеше қақпаны ашу арқылы босатылуы мүмкін. Бақыланбайтын су төгіштің қақпалары болмайды; су төгіштің жиегінің немесе қырының үстінен көтерілгенде, ол су қоймасынан босатыла бастайды. Ағын жылдамдығы тек су қоймасының су төгішіндегі су деңгейімен ғана реттеледі. Су төгіштің қырынан жоғары орналасқан су қоймасының көлемінің бір бөлігі тек су тасқынын уақытша сақтау үшін ғана пайдаланылуы мүмкін; оны сумен жабдықтау үшін пайдалануға болмайды, өйткені ол бөгейдің ұстап тұра алатын биіктіктен жоғары орналасқан. Аралық типте, су қоймасының қалыпты деңгейін реттеу механикалық қақпалармен бақыланады. Бұл жағдайда, бөгейдің құрылысында қолданылған материалдарға немесе тікелей төменгі ағыстағы жағдайларға байланысты, ол судың үстінен ағып өтуге арналмаған. Егер су қоймасына келіп түсетін судың мөлшері қақпаның өткізу қабілетінен асып кетсе, суды көмекші немесе төтенше су төгіш деп аталатын жасанды арна жеткізеді. Көбінесе, ол қасақана түрде фиксаторлық тығынмен жабылады. Егер фиксаторлық тығын болса, ол үлкен су тасқыны кезінде, су төгіш қақпаларының босату қабілетінен асып түскен жағдайда, ағып шығу үшін жасалған. Мұндай операциядан кейін құрылысшылар бригадасы фиксаторлық тығынды және арнаны қалпына келтіруге көп айлар қажет болуы мүмкін, бірақ жөндеуге кететін жалпы зиян мен шығын негізгі су ұстау құрылымдарының үстінен асып кеткеннен гөрі аз болады. Фиксаторлық тығын тұжырымы қажетті өткізу қабілетімен су төгіш құбырын салудың қымбатқа түсуі мүмкін болған жағдайларда қолданылады.
Парашюттің ағызу жолы
Құйма ағызу құрылысы – бөгеттің артындағы артық суды төменгі өзенге қарай тегіс еңіспен жіберуге арналған, жиі қолданылатын және қарапайым жоба. Олар көбінесе огива қисығы бойынша жасалады. Бөгет пен жер бедерін қорғау үшін олардың төменгі және бүйір жақтары әдетте бетонмен қапталады. Оларда басқару құрылғысы болуы мүмкін, ал кейбіреулері орын және қаржы шектеулі болған жағдайда жұқарақ болып келеді және бірнеше қабат бетонмен нығайтылады. Сонымен қатар, олар әрқашан сатылы ағызу құрылыстары сияқты энергияны таратуға арналмайды. Құйма ағызу құрылыстары бетон блоктарынан тұратын бөгеттермен жабдықталуы мүмкін, бірақ көбінесе "қайырылатын жиек" және/немесе энергияны жұмсартатын алапқа ие болады, бұл гидравликалық секіруді тудырып, бөгеттің негізін эрозиядан қорғайды.
Степенді ағызу
Қадамды каналдар мен су төгу құрылыстары 3000 жылдан бері қолданылып келеді. ХХ ғасырдың ортасында гидравликалық секірмелер сияқты қазіргі заманғы инженерлік тәсілдермен ығыстырылғанына қарамастан, шамамен 1985 жылдан бері қадамды су төгу құрылыстары мен арналарға қызығушылық қайта оянды, бұл жаңа құрылыс материалдарының (мысалы, роликпен тығыздалған бетон, габиондар) және жобалау техникаларының (мысалы, жартарақтың су шайылуынан қорғау) пайдалануының нәтижесінде болды. Қадамдар арна бойымен маңызды мөлшерде энергияны таратып, төменгі ағындағы энергияны тарату бассейнінің қажетті көлемін азайтады. Тақырып бойынша зерттеулер әлі де жалғасуда, бөгеттердің су ағынынан қорғау жүйелері және кішкентай бөгеттерді жобалау салаларында жаңа жетістіктерге қол жеткізілуде.
Белл-моуст ағызу жолы
Дүйімхана аузы типтес су төгу құрылысы кері тісті қоңырау пішіндес болып жасалады, онда су бүкіл периметр бойынан кіре алады. Бұл бақылаусыз су төгу құрылыстары «таңғы даңқ» (гүл атауымен) немесе «даңқ тесігі» деп те аталады. Су қоймасының беті қатып қалуы мүмкін аймақтарда, мұндай құрылыстар әдетте мұзды бұзуға арналған құрылғылармен жабдықталады, бұл су төгу құрылысының мұз басуына кедері келтіреді. Кейбір дүйімхана аузы типтес су төгу құрылыстары қақпалармен басқарылады. Әлемдегі ең биік таңғы даңқ су төгу құрылысы АҚШ-тың Монтана штатындағы Ашыққан жылқы бөгетінде орналасқан және сақиналы қақпамен басқарылады. Португалиядағы Ково-дос-Конхос су қоймасындағы дүйімхана аузы типтес су төгу құрылысы табиғи формаға ұқсатып салынған. Ең ірі дүйімхана аузы типтес су төгу құрылысы Австралияның Жаңа Оңтүстік Уэльс штатындағы Джихи бөгетінде орналасқан, оның диаметрі су бетінде 32 метр (105 фут) құрайды.
Сифонды ағызу
Сифон суды қабылдау және шығару арасындағы биіктік айырмашылығын пайдаланып, артық суды шығару үшін қажетті қысымды тудырады. Сифонның жұмыс істеуі үшін, иілістегі ауаны жою үшін оны алдын ала толтыру қажет, ал көптеген сифон төгілмелері сифонды автоматты түрде толтыру үшін суды пайдалануға есептелген. Мұндай конструкциялардың бірі – волют сифоны, ол суды айналмалы қозғалысқа келтіріп, жүйеден ауаны шығару үшін волюттарды немесе қанатшаларды қолданады. Су деңгейі кіреберістен жоғары көтерілгенде, толтыру автоматты түрде жүзеге асады.
Басқа түрлері
Огидің үстінен бөгет көтеріледі, бүйірлік арна бөгеттің жер бедерін айналып өтеді, ал лабиринт су төгу ұзындығын арттыру үшін зигзаг тәсілін қолданады, бұл жұқалауға және су шығымын арттыруға мүмкіндік береді. Төмендету кіреберісі су электр станциясының су қабылдағышына ұқсайды және суды бөгеттің артынан тікелей жер асты тоннельдері арқылы төменгі ағысқа жібереді.
Құрылыс мәселесі
Құйылу арнасын жобалаудың бір параметрі – ең үлкен су тасқыны. Құрылыстар құйылу жолының жобалық су тасқынына (SDF) қауіпсіз түрде төтеп беруі керек, кейде оны кіріс су тасқыны (IDF) деп те атайды. СДҚ-ның шамасы бөгет қауіпсіздігі ережелерімен, құрылыстың мөлшеріне және төмен жатқан аумақта адам өміріне немесе мүлікке келтірілуі мүмкін зиянға байланысты белгіленеді. Су тасқынының шамасы кейде қайта оралу кезеңі арқылы көрсетіледі. 100 жылдық қайта оралу кезеңі – бұл су тасқынының шамасының 100 жылдың ішінде орташа есеппен бір рет асып кетуі күтілетін деңгейі. Бұл параметр кез келген жылы 1% асып кету жиілігімен көрсетілуі мүмкін, яғни асып кету ықтималдығы 1%. Жобалық су тасқыны кезінде күтілетін су көлемі жоғарыдағы су жиналатын алаптың гидрологиялық есептеулері арқылы анықталады. Қайта оралу кезеңі бөгет қауіпсіздігі ережелерімен, құрылыстың мөлшеріне және төмен жатқан аумақта адам өміріне немесе мүлікке келтірілуі мүмкін зиянға байланысты белгіленеді. АҚШ Армиясының Инженерлік корпусы өз талаптарын ықтимал ең жоғары су тасқыны (PMF) және ықтимал ең жоғары жауын-шашын (PMP) негізінде құрайды. PMP – жоғарыдағы су жиналатын алапта физикалық тұрғыдан мүмкін деп саналатын ең үлкен жауын-шашын мөлшері. Қауіп деңгейі төмен бөгеттерге IDF PMF-тан кем болуына рұқсат етілуі мүмкін.
Қауіпсіздік
Ағынды шлюздер ескертусіз, қашықтан басқару арқылы кенеттен жұмыс істеуі мүмкін. Ағынға кіргендердің суға бату қаупі жоғары. Құрылысқа кездейсоқ кіруді болдырмау үшін ағынды шлюздер әдетте қоршалған және құлыпталған қақпалармен жабдықталған. Судың кенеттен босатылуы туралы төменгі ағындағы аймақтың пайдаланушыларын ескерту үшін ескерту белгілері, сиреналар және басқа да шаралар қолданылуы мүмкін. Пайдалану ережелері төменгі ағындағы адамдарды ескерту үшін аз мөлшерде су жіберу үшін қақпаны "ашуды" талап етуі мүмкін. Ағынды шлюздің кенеттен жабылуы балықтардың ішке қамалуына әкелуі мүмкін, және мұндай жағдайлар әдетте болдырмайды.