Хидродинамични конструкции. Хидротехнически съоръжения. Общи сведения за хидротехническото строителство

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru

1. Общи положения

Клонът на науката и технологиите, който чрез разработването на специални комплекси от конструкции, оборудване и устройства се занимава с използването на водните ресурси и се бори с тяхното вредно въздействие, се нарича хидротехника.

В хидротехниката са идентифицирани следните основни области на неговото приложение:

използването на водна енергия, при което енергията на движещата се (падаща) вода се преобразува в механична и след това в електрическа;

рекултивация (подобряване) на земя чрез напояване на сухи зони и отводняване на влажни зони, както и чрез защитата им от вредното въздействие на водата (наводнения, наводнения, ерозия и др.);

воден транспорт - подобряване на плавателните условия на реките и езерата, изграждане на пристанища, шлюзове, канали и др.;

водоснабдяване и канализация на населени места и промишлени предприятия.

Всички изброени отрасли на хидротехниката не са изолирани, а са тясно свързани и преплетени в комплексното решаване на проблемите на управлението на водите.

Според предназначението си хидротехническите съоръжения се делят на общи и специални. Първите, използвани във всички отрасли на хидротехниката, включват: водоподемни съоръжения, които създават и поддържат налягане - язовири, диги и др.; водостоци, служещи за приемане на полезни води или за отвеждане на излишните води; водоснабдяване - канали, корита, тръбопроводи и тунели; регулаторни - за регулиране на канали, защита на брегове от ерозия и др.; свързващи, служещи за свързване на басейни и различни хидротехнически съоръжения - капки, бързи течения, опори, отделни бикове; изхвърляне на лед и утайки и отстраняване на утайки. Специалните хидротехнически съоръжения, използвани само при определени условия, включват: хидроенергия - машинни сгради на водноелектрически централи, отклонителни съоръжения; воден транспорт - шлюзове, канали, пристанищни съоръжения; напояване и отводняване - водохващания, водопроводи, пречиствателни съоръжения.

Хидротехническите съоръжения обикновено се издигат под формата на комплекс от конструкции, включително водоподемни, водосточни, дренажни, транспортни, енергийни и др. Такъв комплекс от конструкции се нарича хидротехнически комплекс. В зависимост от предназначението могат да бъдат енергийни, напоителни или корабни (транспортни) водопроводи. Но в повечето случаи се изграждат сложни водопроводни съоръжения, които едновременно решават няколко проблема за управление на водите.

Хидротехническата конструкция създава интензивно инженерно въздействие върху природните условия, променяйки положението на основата на ерозията на околната среда в района на резервоара, причинявайки промени в условията на захранване и движение на подпочвените води, активирайки склонови процеси (свлачища), променяйки микроклимата на района и др. В допълнение, създаването на резервоари с голям запас от вода може да причини катастрофално наводняване на речната долина под структурата в случай на авария. Всичко това изисква особено внимателно проучване на територията, където са разположени водноелектрически централи.

В процеса на проектиране, въз основа на предназначението на конструкциите и специфичните природни условия, изборът на най-рационалното местоположение на основните конструкции на водопровода, нейното оформление, изборът на вида и параметрите на водонапорните конструкции, дълбочината на вмъкване и подпиране върху базовите скали, направена е връзка със скалния масив, прилежащ към стените на долината, както и графици за строителни работи.

Историята на язовирите показва, че тези, чието разрушаване е причинило ужасни бедствия, са се срутили в 2/3 от случаите не поради грешки в изчисленията или в избора на материал, а поради недостатъци в основите - върху лоши почви, често наситени с вода, които е следствие от недостатъчна осведоменост за геоложките и хидрогеоложките условия на фундаментните почви. Пример за това е бедствието при язовир Вайонт в Италия.

През 1959 г. на VI конгрес за големи язовири италианските хидроинженери L. Semenza, N. Biadene, M Pancini докладваха за най-високия в света дъгов язовир на реката. Вайонт, висок 265,5 м (70 км северно от Венеция). Докладът описва особеностите на дизайна на язовира много подробно. За отвеждане на приливните води по билото на язовира е предвиден преливник с 10 отвора, всеки с дължина 6,6 м, два тунела и един долен преливник. За укрепване на основата на язовира е предвидена площна циментация на скалата с обем на сондажа 37 000 m3. За предотвратяване на филтрация под язовира и по бреговете е монтирана фугираща завеса със сондажен обем 50 000 m3. Язовирът е изчислен с помощта на 4 аналитични метода (независими арки, тестови натоварвания и др.). Освен това дизайнът на язовирната стена е проучен на два модела в института в Бергамо (мащаб 1:35). Тестовете на модела направиха възможно олекотяването на язовира чрез леко намаляване на дебелината му. За геоложките условия беше казано само, че долината Вайонт е съставена от варовици и доломити, характерни за източните Алпи, че слоевете падат нагоре по течението на реката и това е благоприятно за поддържане на язовира (фиг. 1).

Язовирът е завършен през 1960 г., а на 9 октомври 1963 г. се случва едно от най-тежките бедствия в историята на хидротехническото строителство, което води до смъртта на повече от 2600 души. Причината е свлачище, свлякло се във водоема. Най-високият тънък арков язовир в света оцеля; всички изчисления на дизайнерите се оказаха верни. Както показа анализът на материалите след бедствието, геолозите не са взели предвид факта, че варовиковите слоеве образуват синклинална гънка, чиято ос съвпада с посоката на долината. В същото време северното крило е разсечено от разлом. През 1960 г. на левия бряг в близост до язовира се образува свлачище с обем 1 млн. м3.

През 1960-1961г 2-километров катастрофален преливен тунел беше пробит, ако свлачищата се възобновят. За проследяване на развитието на свлачищните процеси беше положена мрежа от геодезически репери, но както се оказа, реперите не пресичаха основната плъзгаща повърхност. От 1961-1963г се наблюдава непрекъснато гравитационно пълзене. Късно вечерта на 9 октомври 1963 г. 240 милиона m3 почва се изместват в резервоара за 30 секунди със скорост 15-30 m/s. Огромна вълна с височина 270 м прекоси 2-километровия язовир за 10 секунди, преля язовира и, помитайки всичко по пътя си, се разби в долината. Сеизмични трусове бяха регистрирани във Виена и Брюксел.

Ориз. 1. Геоложки разрез на долината на р. Vajont (Италия): 1 - горна креда; 2 - Долна креда; 3 - малм; 4 - кученце; 5 - леи. Цифри в кръгове: 1 - основна плъзгаща повърхност; 2 - плъзгащ се блок; 3 - грешка; 4 - дъното на ледниковата долина; 5 - посока на древни пукнатини; 6 - посока на млади пукнатини; 7 - резервоар

2. ВиК

Водноелектрическата централа на низинната река включва водноелектрическа централа. За да работят турбините на една водноелектрическа централа, е необходим не само непрекъснат воден поток, но и налягане - разликата в нивата между горния и долния басейн, т.е. участъци от реката преди и след водноелектрическата централа. Налягането се концентрира на удобно място в резултат на изграждането на язовир или друго водозадържащо съоръжение и напълването на резервоара. Тези два елемента са важни компоненти на водопровода. Необходим е и резервоар, който да регулира неравномерното течение на реката, привеждайки го в съответствие с водопотреблението, т.е. в случая с графиката на електрическото натоварване на водноелектрическата централа. Водноелектрическите централи на пълноводни равнинни реки са разположени в коритото им и се наричат ​​или речни с ниско налягане, или язовирни, ако налягането е достатъчно високо.

Тъй като не е икономически целесъобразно да се акумулират редки многоводни наводнения в резервоара и тъй като потреблението на електрическа енергия, т.е. използването на водоснабдяването може да бъде прекъснато поради авария; водноелектрическият комплекс трябва да има преливник за преминаване на водата от горния басейн към долния басейн, в допълнение към турбини, за да се избегне преливане на резервоара и преливане на водата язовира с произтичащите от това разрушителни последици. В допълнение към турбините, преминаването на вода в долния басейн в случай на спиране на водноелектрически централи може да се наложи и когато резервоарът не е пълен, ако без доставката на тази вода водопотребителите, разположени надолу по течението - водноелектрически ще претърпят щети електроцентрали, воден транспорт, напоителни системи и др. За решаването на този проблем като част от хидравличната система се изграждат водостоци с дълбоки отвори – водоотводи.

Преминаването на вода в долния басейн може да е необходимо и за целите на изпразването на резервоара за проверка и ремонт на водноелектрически съоръжения. След това трябва да включва дренажи с дълбоки или дънни отвори. За доставяне на голямо количество вода за основното му предназначение - към турбините на водноелектрическа централа, почистването му от опасни включвания - лед, киша, утайки, отпадъци и др., Необходими са специални съоръжения - водохващания.

Водноелектрическа централа може да бъде разположена на планинска река не близо до язовир, а по течението на брега; водата се подава към него от водохващането чрез специален водопровод и се отклонява от него в реката също чрез специален водопровод, които заедно се наричат ​​отклонение, а поотделно - входни и изходни деривации. Целта на устройството за отклонение е същата като изграждането на язовир, концентрацията на налягане за удобното му използване. В планинските реки водата пада с голям наклон на повърхността, разсейвайки потенциалната си енергия. Канал, положен по протежение на брега с минимален наклон, довежда вода до водноелектрическата централа с повърхностно ниво, което се различава малко от нивото на горния басейн.

В резултат на това станцията използва по-голямо налягане, падане на по-голям участък от реката, не само поради опората на язовира, но и поради разликата в наклоните на реката и канала. Ролята на абдуктивното извличане е подобна; нивото на водата в него се различава малко от нивото на водата в реката в края на отклонението, така че в началото на отклонението на оттока на водноелектрическата централа нивото е по-ниско от това наблизо в успоредно течаща река. Така станцията получава още по-голямо налягане, използвайки падането на допълнителен участък от реката. Отклонителните хидросистеми имат голям обхват, така че включват главен възел с язовир, преливник и водоприемник, възел на станция с напорен басейн, който завършва захранващото отклоняване, тръбопроводи, доставящи вода към турбините, и сграда на водноелектрическа централа и споменатите по-горе елементи на отклоняване.

Ориз. 2. Речен водноелектрически комплекс с ниско налягане с водноелектрическа централа и корабен шлюз

На фиг. Фигура 3 показва водноелектрическа централа с къс отбивен канал на планинска река. Главното устройство включва бетонен преливник, водоприемник с утаителен резервоар. Блокът на станцията включва напорен басейн и празен преливник. На фиг. 9 показва, частично в разрез, подземна водноелектрическа централа с тунелно отклонение. Виждат се висок преливник, дълбоко водовземане, както и компенсационен резервоар в края на напорната входна част на отклонението.

Ориз. 3. ВЕЦ с отбивен канал

Ако има язовир, водноелектрическият комплекс трябва да включва преливници, както и водоизливи, необходими за корабоплаването. И двете функции често се комбинират в една сграда. В резултат на изграждането на язовира между басейните възниква пропаст (разлика в нивата), за преодоляването на която корабите както нагоре, така и надолу по течението се нуждаят от навигационни съоръжения (шлюзове, корабни лифтове. Често до водната станция се изгражда пристанище със защитена от щормово вълнение акватория, котвени места и залив за зимуване на кораби.

Подходните канали към навигационното съоръжение, нагоре и надолу по течението, образуват своеобразно отклонение, по което се движат кораби, но тече малко вода, само за пълнене и изпразване на шлюзовата камера по време на процеса на заключване на корабите. Понякога тези канали придобиват значителна дължина, ако е необходимо да се заобиколи участък от реката, който е неудобен за навигация - да се изправи остър завой, да се заобиколят бързеите. Дълги канали с много шлюзове свързват различни реки една с друга.

Използването на водните ресурси за напояване на земеделски земи и напояване на сухи райони изисква изграждането на собствени комплекси от хидротехнически съоръжения и налага свои изисквания за регулиране на речния отток. Площта на напояваната земя обикновено е много голяма, а хидравличните съоръжения, разположени върху нея, са толкова много, че техният комплекс не може да се нарече хидравлична система, те се наричат ​​​​напоителна система. Част от съоръженията, компактно разположени на използваната река, като част от язовир, който образува резервоар за регулиране на течението на реката, преливник за преминаване на наводнението, водохващане и утаител за утаяване на водата, взета за напояване. , се нарича главното устройство на напоителната система.

От главния възел до поливните земи водата се подава от главен водопровод, най-често канал. Дължината му се измерва в десетки и стотици километри, по пътя от него се разклоняват разпределители и от тях разпръсквачи. Неизползваните остатъчни води от нивите се събират от колектори и се заустват във водното течение. Ако част от напояваната земя е разположена над нивото на водата в главния канал, водата за тези земи се доставя от помпени станции. По самата напоителна мрежа има регулатори, диференциали, заустващи съоръжения и др.

Дренажните системи в райони с прекомерна почвена влага и широко разпространени блата естествено не изискват изграждането на язовири. Комплексът от конструкции на тези системи включва дренажи, малки и големи канали, различни структури на дренажната мрежа; Извършват се коригиращи работи на водни течения (изправяне, прочистване, продълбочаване, крайбрежни язовири). Дренажната система може да се захранва гравитачно, но ако теренът е твърде равен, може да се наложи помпени станции в мрежата да изпомпват вода във водния поток.

Интегрираните водоснабдителни и канализационни системи са много сложни и разнообразни. Разнообразието зависи основно от вида на водоконсуматора - общински или производствен водопровод. Много индустрии изискват непрекъснато снабдяване с големи количества вода, те включват например целулоза и хартия, металургични, химически, топлинни (и ядрени) електроцентрали (за охлаждане на кондензатори). Преди останалата част от тази вода с променено качество (отпадъчни води) да бъде изхвърлена във воден поток или върната в производство (рециклирана вода), тя трябва да бъде пречистена, дезинфекцирана, охладена и т.н. Като част от интегрирано водоснабдяване и система за отпадъчни води, в допълнение към главното устройство на съоръженията на реката и мрежата от водопроводи при потребителя, има помпени станции и система за пречистване на водата, взета от речното течение, както и по-сложна система за пречистване на отстранената вода от потребителя.

3. Резервоари

Резервоарът е изкуствен резервоар със значителен капацитет, обикновено образуван в речна долина от водозадържащи структури за регулиране на неговия поток и по-нататъшно използване в националната икономика. В табл 1 показва най-големите резервоари в света.

Таблица 1. Най-големите резервоари в света

В резервоара се разграничават следните основни елементи и зони (фиг. 4).

Ориз. 4. Основни елементи и зони на водоема. Основни елементи на режима: 1 - ниски води до застой; 2 - ниво на наводнение до обратна вода; 3 - нормално ниво на задържане; 4 - високо ниво на водата при условия на застой

Пропускателната способност на водопроводния комплекс (негови турбини, преливници, дънни дупки, шлюзове) е ограничена по икономически и по-рядко технически причини. Следователно, когато един резервоар тече с много рядка честота (веднъж на всеки сто, хиляди или дори десет хиляди години), хидравличната система не е в състояние да премине цялата маса вода, течаща по реката. В тези случаи нивата на водата в целия резервоар и на язовира се повишават, като понякога обемът й се увеличава значително; В същото време капацитетът на водопровода се увеличава. Такова повишаване на нивото над FSL по време на период на високи наводнения с рядка честота се нарича форсиране на нивото на резервоара, а самото ниво се нарича принудително задържане на вода (FRU). На резервоари, използвани за воден транспорт или рафтинг на дървен материал, спадът на нивото по време на навигационния период е ограничен до нивото, при което речният флот, поради състоянието на дълбините, може да продължи нормалната си работа. Това ниво, разположено между NPU и UMO, се нарича ниво на реакция на навигация (NS). Водните нива, особено по време на NPU и FPU, на язовира и в средната и горната зона на резервоара не са еднакви. Ако нивото на язовира съответства на маркировката NSL, тогава, когато се отдалечава от нея, тя се увеличава първо със сантиметри, а след това с десетки сантиметри. Това явление се нарича крива на обратната вода.

В допълнение към големите и несъмнени ползи, които носят резервоарите, след тяхното напълване има свързани, често отрицателни, последици. Те включват следното. Най-големите щети на националната икономика се причиняват от постоянното наводняване на територии с населени места, промишлени предприятия, земеделски земи, гори, минерални ресурси, железопътни линии и пътища, комуникационни и електропроводи, археологически и исторически паметници и други обекти, разположени върху тях. Под постоянно наводнени имаме предвид райони, разположени под нормалното задържащо ниво. Временното наводняване на райони, разположени по бреговете на резервоари, вариращи от нормални до принудителни нива на обратна вода, също причинява щети, но се случва рядко (веднъж на всеки 100 - 10 000 години).

Повишаването на нивото на подпочвените води в района, прилежащ към резервоара, води до неговото наводняване - заблатяване, наводняване на подземни съоръжения и комуникации, което също е нерентабилно.

Преоформянето (преработването) на бреговете на резервоари от вълни и течения може да доведе до унищожаване на големи площи от полезна, развита територия. По бреговете на водоемите протичат или се активизират свлачищни процеси. Условията за корабоплаване и рафтинг по реката коренно се променят, реката се превръща в езеро, дълбочините се увеличават, скоростите намаляват. Размерите под моста, необходими за воден транспорт, са намалени.

Зимният режим на реката се променя силно, ледената покривка на язовира се удължава, а утайката изчезва, ако е имало такава. Мътността намалява, когато утайката се утаи в резервоара.

Сред мерките за компенсиране на щети, причинени от наводнения и наводнения на земи, градове, работнически селища, колективни ферми, както и промишлени предприятия се преместват и възстановяват на нови ненаводнени места. Отделни пътни участъци се преместват, разширява се настилката им, укрепват се откосите на насипите и др. Те преместват или опазват исторически и културни паметници, а ако това е невъзможно, ги проучват и описват. Те повдигат мостови участъци и възстановяват мостови прелези. Речните лодки се заменят с езерни флоти, а рафтингът с къртици се заменя с теглещи салове. Те извършват обезлесяване и разчистване на горите в района на резервоара. Те завършват разработването на минерални ресурси (например въглища, руда, строителни материали и др.) Или осигуряват възможността за последващото им развитие при наличие на резервоар. Понякога се оказва, че е икономически целесъобразно, вместо да се премахват стопански съоръжения и населени места от зоната на наводнение на резервоар, да се прилагат мерки за тяхната инженерна защита.

Комплексът от хидротехнически и мелиоративни мерки, обединени под името инженерна защита, включва дигане или ограждане на обекти и ценни земи, отводняване на наводнени или насипни площи с помощта на дренаж и изпомпване на вода, укрепване на бреговете в определени участъци на резервоара и др.

4. Язовири

Язовирът е структура, която блокира водно течение, което поддържа водата до ниво, по-високо от битовото ниво и по този начин концентрира на едно място удобно за използване налягане, т.е. разликата в нивата на водата пред и зад язовира. Язовирът заема важно място във всяка напорна хидравлична система.

Язовирите се изграждат при различни климатични и природни условия - в северните ширини и в райони с вечна замръзналост, както и на юг, в тропическите и субтропичните зони, с високи положителни температури. Тяхното местоположение включва пълноводни равнинни реки, протичащи в канали, съставени от нескални почви - пясък, песъчлива глинеста почва, глинеста почва и глина, както и планински реки, протичащи в дълбоки скалисти проломи, където често се случват силни земетресения. Разнообразието от природни условия, целите за създаване на язовири, мащабът и техническото оборудване на строителството доведе до разнообразие от видове и дизайни. Подобно на други конструкции, язовирите могат да бъдат класифицирани по много критерии, например по височина, материал, от който са изградени, способност за преминаване на вода, естество на работата им като подпорни конструкции и др.

Хидравличните водозадържащи конструкции, които включват язовири, възприемат сили с различен произход, характер и продължителност, чието общо въздействие е много по-голямо и по-сложно от въздействието на силите върху сгради и конструкции от промишлен и граждански тип.

За да разберете условията на работа на водозадържащите конструкции, разгледайте диаграмата на бетонен язовир с основните натоварвания, действащи върху него. Както всички разширени бетонни конструкции, язовирът е нарязан на секции със шевове, които позволяват на секциите свободно да се деформират при температурни влияния, свиване и валежи, което предотвратява образуването на пукнатини. Следните сили действат върху всеки участък от язовира с дължина L, височина H и ширина на основата B.

Теглото на язовирния участък G се определя от неговите геометрични размери и специфичното тегло на бетона g=rґg (както е известно, специфичното тегло на веществото е равно на произведението на неговата плътност и ускорението на гравитацията).

Ориз. 5. Напречни профили на съвременни язовири в сравнение със силуетите на други структури (размери в метри): 1 - Днепър; 2 - Бухтарминская; 3 - Красноярск; 4 - Братская; 5 - Чарвакская; 6 - пирамида на Хеопс; 7 - Токтогул; 8 - Чиркейская; 9 - Саяно-Шушенская; 10 - язовир Usoi; 11 - Нурек; 12 - Московски държавен университет; 13- Ингурская

Налягането на филтрираната вода върху основата на язовира възниква поради подземния поток от вода, преминаващ под налягане през порите и пукнатините в почвата на основата на язовира от горната опашка към долната. Приблизителната стойност на тази сила, наречена обратно налягане, е равна на:

U=ґBL,

където H1, H2 са дълбочините на водата в басейните; g е специфичното тегло на водата; a е редукционен коефициент, който отчита влиянието на противопросмукващите устройства и дренажа в основата на язовира.

Хидростатичното налягане на водата от горния и долния басейн се определя по формулите:

W1=gH12L/2; W2 =gH22L/2.

Изброените по-горе сили принадлежат към категорията на най-важните и постоянно действащи. В допълнение към тях, в необходимите случаи, специални формули отчитат динамичното налягане на вълните, налягането на леда, утайката, отложена в резервоара, както и сеизмичните сили. Неравномерните температурни колебания имат допълнителен ефект върху здравината на бетонния язовир. Охлаждането на язовирните повърхности предизвиква в тях напрежения на опън и в бетона, който им се съпротивлява, могат да се образуват пукнатини. При условията на изброените сили и воден натиск, бентът трябва да бъде здрав, устойчив на срязване и водоустойчив (това изискване важи и за основата му). Освен това язовирът трябва да бъде икономичен, т.е. От всички варианти, които отговарят на посочените изисквания, трябва да се избере вариантът, характеризиращ се с минимални разходи.

Особено място в хидротехниката заемат въпросите, свързани с филтрирането на водата от горното към долното течение. Това явление е неизбежно и задачата на хидротехниката е да го предвиди и организира и да предотврати опасни или нерентабилни последици с помощта на инженерни мерки. Пътищата на филтрационните течения могат да бъдат: тялото на конструкцията, дори и да е изградена от бетон; основата на конструкцията, особено когато тя не е скалиста или напукана скала; брегове на места, където към тях граничат напорни структури. Вредните последици от филтрацията са непродуктивни загуби на вода от резервоари, която следователно не се използва за национално-икономически цели, обратно налягане, което намалява степента на стабилност на напорната структура, както и нарушения на филтрацията или деформации на тялото на почвения язовир или не -скален фундамент, по-специално под формата на суфозия или повдигане.

Суфузията обикновено се нарича отстраняване на малки частици чрез филтрационен поток през порите между по-големите частици; среща се в несвързани (рохкави) почви - разнородни песъчливи, пясъчно-чакълести. При химическа суфозия солите, разположени в скалите, се разтварят. Изтичането е отстраняването от подземен поток, филтриращ изпод структура под налягане в долното течение, на значителни обеми фундаментна почва, състояща се от кохезивни скали, като глинести почви, глини и др.

За да се осигури нормална работа на конструкцията и да се елиминират опасни явления, при проектирането на конструкцията се предвижда рационална подземна верига (фиг. 6). Това се постига чрез увеличаване на пътя на филтриране под конструкцията, създаване на водоустойчиво покритие в горния басейн (надолу по течението) и мощен воден резервоар в долния басейн, полагане на шпунтови купчини или други завеси, зъби или други мерки.

Ориз. 6. Схема на язовир на филтърна основа (по С. Н. Максимов, 1974): 1 - тяло на язовир, 2 - водно тяло, 3 - престилка, 4 - надолу, 5 - поточни линии, 6 - шпунтови пилоти

Язовири от почвени материали.

Древен тип напорни хидравлични съоръжения са язовири, направени от почвени материали. В зависимост от използваните почви язовирите могат да бъдат хомогенни и разнородни, като в напречния профил тялото на последните се състои от няколко вида почви. За изграждане на хомогенен почвен язовир се използват различни слабопропускливи почви - пясък, морена, льос, пясъчна глинеста почва, глинеста почва и др. По отношение на конструкцията на язовира и връзката му с основата, това е най-простият тип натиск структура.

Разнородните почвени язовири от своя страна се делят на язовири с екран от слабопропусклива почва, положена отстрани на склона нагоре по течението на язовира, и язовири с ядро, при което слабопропускливата почва е разположена в средата профила на язовира. Вместо почвено ядро ​​могат да се използват непочвени диафрагми от асфалтобетон, стоманобетон, стомана, полимери и др.. Могат да се изработят и екрани от посочените непочвени материали.

В зависимост от метода на извършване на работата, почвените язовири могат да бъдат или насипни язовири, с механично уплътняване на излятата почва, или наносни язовири, изградени с помощта на средства за хидромеханизация; Последният метод за изграждане на земни язовири, при подходящи условия (снабдяване с вода, енергия и оборудване, наличие на подходящ почвен състав и др.), се характеризира с висока производителност, достигаща до 200 хил. m3/ден.

В основната част на обема от скален насип се изграждат скално-земни язовири; водоустойчивостта им се постига чрез изграждане на екран или сърцевина, положена от слабопропускливи почви (глинести и др.). Между камъка и дребнозърнестия пръст се монтират обратни филтри - преходни слоеве от пясък и чакъл с нарастваща едрина към камъка за предотвратяване на суфозията на почвата на противофилтрационните устройства.

Такива язовири се използват широко в хидротехнически съоръжения с високо налягане на планински реки. По този начин височината на язовира на водноелектрическата централа Нурек на реката. Вахше е на 300м.

Предимството им в сравнение с други видове язовири е използването на наличния камък и почва на строителната площадка, възможността за широка механизация на основните видове работа (леене на камък и запълване на почвата), както и достатъчна сеизмична устойчивост. В сравнение с други видове земни язовири, каменно-земните язовири се отличават с по-голяма стръмност на склона, т.е. по-малко количество материали.

Малката ширина на слабопропускливия контакт между скално-земния язовир и основата усложнява проектирането на тяхната водоустойчива повърхност. При нескални почви е необходимо да се забие шпунт или да се постави бетонна шпага, а при скалисти почви се монтира циментова завеса чрез впръскване на циментова замазка през пробити кладенци в скални пукнатини. Такива връзки предотвратяват опасни явления на филтрация в основата на конструкциите под налягане.

Скаменните язовири се изграждат чрез хвърляне или изливане на камък, а водоустойчивостта им се осигурява от екран на горния склон или диафрагма в средата на профила, изградена от неземни материали (железобетон, дърво, асфалтобетон, стомана, пластмаси и др.). Каменните бентове се изграждат от суха каменна зидария, която също изисква монтиране на паравани, или от каменна зидария с хоросан. Тези язовири рядко се строят в наши дни.

Язовири от изкуствени материали.

Дървените язовири са един от най-старите видове напорни конструкции, датиращи от много стотици години. При тези язовири основните натоварвания се носят от дървени елементи, а устойчивостта им срещу срязване и изплуване се осигурява чрез закрепване на дървени конструкции в основата (например набиване на пилоти) или натоварването им с баласт от камък или почва (в редови конструкции) . Дървени язовири се изграждат за ниски напори от 2 до 20 m.

Тъканните язовири започнаха да се изграждат сравнително наскоро поради появата на издръжливи, водоустойчиви синтетични материали. Основните структурни елементи на платнените язовири са самата обвивка, пълна с вода или въздух и действаща като порта (преграда), анкерни устройства за закрепване на обвивката към бетонния улей, тръбопроводна система и помпено или вентилаторно оборудване за пълнене и изпразване черупка. Обхватът на приложение на платнените прегради рядко надхвърля границата на напора от 5 m.

Бетонните язовири намират широко приложение в хидротехническото строителство. Те се изграждат в различни природни условия и позволяват преливане на вода през специални участъци на билото им (преливни язовири), което е невъзможно или нерационално при язовири от почвени материали. Техните структурни форми са много различни, което зависи от много фактори. Най-високата височина на бетонния гравитачен язовир Grand Dixance (Швейцария) е 284 м. В Русия язовирът Саяно-Шушенская от арково-гравитационен тип е издигнат на Енисей с височина 240 м. Язовирът има скалист фондация. Преливните язовири на каскадите Свирски и Волжски са изградени върху нескален фундамент в трудни геоложки условия. Леките бетонни язовири се появиха по-късно от масивните и имат сравнително малко разпространение в Русия. По проект бетонните язовири са разделени на три вида: гравитационни, аркови и опорни. Най-известният тип от тези язовири са контрафорсните язовири. Предимството им пред масивните е по-малкият обем на бетонова работа. В същото време те изискват по-издръжлив бетон и армировка с армировка.

Гравитационните язовири, когато са подложени на основните сили на хидростатичното налягане, осигуряват достатъчна устойчивост на срязване, главно поради голямото си собствено тегло. За да се пребори с филтрирането на водата, в основата на язовира се монтират циментови завеси (при скални основи) и се набиват шпунтови редове (при нескални основи). За да се увеличи стабилността на язовира, се организира дренаж, монтират се кухини, които намаляват обратното налягане и се предприемат други мерки.

Дъговите язовири са извити в план с изпъкналост към горния басейн; те издържат на действието на хидростатично налягане и други хоризонтални натоварвания на срязване главно поради акцента си върху бреговете на дефилето (или опори). При изграждането на дъгови язовири задължително изискване е наличието на достатъчно здрави и малодебитни скали в крайбрежните зони. Тези язовири, подобно на гравитационните язовири, не изискват значително тегло на бетонната зидария; те са по-икономични от гравитационните язовири. Радиусите на кривината на техните сводести елементи се увеличават отдолу нагоре.

Контрафорсните язовири се състоят от множество контрафорси, чиято форма в страничната фасада е близка до трапец, разположени на известно разстояние една от друга; контрафорсите поддържат напорните тавани, които поемат натоварванията, действащи от горната страна. Пролетите на моста лежат на подпорите отгоре. На свой ред подпорите пренасят натоварването върху основата. Най-известните типове контрафорсни язовири са: масивни контрафорсни язовири, с плоски тавани и многосводкови язовири. Контрафорсните язовири могат да бъдат глухи или преливни. Строят се върху скални и нескални почви; в последния случай те имат допълнителен конструктивен елемент под формата на фундаментна плоча, чиято цел е да намали напрежението в основната почва. За да се даде по-голяма сеизмична устойчивост на контрафорсите при напречни сеизмични условия (през реката), те понякога се свързват помежду си с масивни греди.

Характеристика на контрафорсните язовири е увеличената ширина в основата и наклона на горната стена, което води до факта, че значителен вертикален компонент на водното налягане се прехвърля към последния, притискайки язовира към основата и осигурявайки му стабилност срещу срязване, въпреки намаленото тегло. Обратното налягане в такива язовири е по-малко, отколкото в масивните гравитационни язовири.

Контрафорсните язовири изискват по-малки обеми бетон от гравитационните язовири, но разходите за подобряване на качеството на бетона, армировката и усложняването на работата ги правят доста близки един до друг по отношение на икономическите показатели. Най-високият контрафорсен (многосводков) язовир Даниел-Джонсън с височина 215 м е построен в Канада.

5. Преливници

В допълнение към слепия язовир, преливниците са от голямо значение в структурата на водноелектрическия комплекс, т.е. устройства за отвеждане на излишните наводнени води или преминаване на потоци за други цели. Има няколко различни решения за разполагане на преливници във водопровод.

Преливните участъци могат да бъдат изградени на върха на бетонен язовир в речното корито или в заливна низина на река; тогава структурата ще приеме формата на преливна стена. Преливник може да бъде изграден независимо от язовира под формата на специална конструкция, разположена на крайбрежния склон и поради това наречена крайбрежен преливник.

Както в тялото на язовира, така и на склона на брега, преливните отвори могат да бъдат разположени близо до маркировката на върха на язовира или дълбоко под нивото на горната вода. Първите се наричат ​​повърхностни, вторите - дълбоки или дънни преливници.

Повърхностните участъци на преливните язовири могат да бъдат отворени (без порти), но обикновено имат порти, които регулират нивото на водата нагоре по течението. За да се предотврати преливането на резервоара, затворите се отварят частично или напълно, предотвратявайки повишаването на нивото на водата над нормалното ниво на задържане (NLV). За да се подобрят условията за преминаване на водата през язовира, на билото му се придава гладко, заоблено очертание, което след това се превръща в стръмно падаща повърхност, завършваща близо до нивото на долната вода с друго обратно заобляне, насочващо потока към речното корито. Цялата дължина на предната част на преливника е разделена на няколко участъка с помощта на бикове. Освен това биковете възприемат налягането на водата от портите и служат като опори за мостове, предназначени да обслужват повдигащи механизми и порти и транспортни връзки между бреговете.

Освободената през язовира вода има голям запас от потенциална енергия, която се превръща в кинетична енергия. Борбата с разрушителната енергия на потока, изпускан през язовира, се води по различни начини. Зад преливната стена енергийните поглъщатели са монтирани върху масивна бетонна плоча под формата на отделни бетонни маси - шашки, стълбове или стоманобетонни греди. Понякога в долната част на преливна стена се организира повърхностен режим чрез монтиране на перваза и пета в долната част на преливника, откъсвайки се от които с по-висока скорост, потокът се концентрира на повърхността и ролка с умерена обратни скорости на дъното се образува под него.

Зад преливни язовири, които имат нескални основи, зад водосборниците се прави престилка - подсилен водопропусклив участък от речното корито.

Обикновено на брега преливниците се намират във водни съоръжения с язовири, направени от почвени материали, които не позволяват на водните потоци да преминават през билото им, както и във водопроводни съоръжения с бетонни язовири в тесни клисури, където каналът е зает от водноелектрическа централа гарова сграда в близост до язовира. Видовете им са много разнообразни. Най-често се използват повърхностни преливници, при които заустването се стича по повърхността на брега в открит изкоп. Те са разположени на един или два бряга, често до язовира, и имат следните компоненти: входен канал, самият преливник с преливни участъци, бикове и затвори (или автоматично действие без затвори), изходящ канал под формата на висок поток или стъпаловиден капка (използван рядко). Крайбрежните преливници са завършени с устройства за изкопаване на вода, подобни на тези, монтирани в долната част на преливните язовири - кладенец за вода.

Ако местните условия възпрепятстват трасирането на изходящия канал, той може да бъде заменен с изходящ тунел; Това ще доведе до крайбрежен преливник от тунелен тип. Тунелните крайбрежни преливници имат следните компоненти: входен канал, разположен на висока височина на крайбрежния склон в горния басейн, самият преливник с порти и изходящ тунел, завършващ с участък от канала и водоразпределител.

Дълбоките и дънните преливници са разположени на коти близо до дъното на водното течение, върху което се изгражда хидравличната система. Те са подредени за следните цели: за преминаване на речния поток по време на изграждането на язовир в речното корито (строителни преливници), а в някои случаи и за преминаване на целия или част от заустващия поток. Основните им разновидности са тунелни и тръбни преливници. Преливните тунели са разположени в скалисти крайбрежни масиви, заобикаляйки язовира, дължината им е няколкостотин метра, размерите на напречното сечение се определят от дебита. Формата на напречното сечение на строителните преливници обикновено е подковообразна. Останалите тунели, работещи под високо налягане, имат кръгло напречно сечение.

Тръбните преливници са разположени във водноелектрическия комплекс в зависимост от вида на язовира. Ако язовирът е бетонен (гравитационен, контрафорс или арка), тогава преливниците са тръби, които пресичат тялото му от горното към долното течение и са оборудвани с порти. Ако язовирът е смлян, тогава под язовира се монтират тръбни дренажи, които се задълбочават в основата. Те представляват кула, от която произхождат стоманени или стоманобетонни тръби с кръгло или правоъгълно напречно сечение, в зависимост от налягането. Те могат да бъдат единични или събрани в нещо като „батерии“, в зависимост от консумацията. Във входната и изходящата част на тръбите се поставят затвори и контролни механизми.

Порти и асансьори. Главните порти служат за регулиране на изпускателните потоци и нивата на водата в горния басейн, както и за позволяване, в някои случаи, преминаването на гора, лед, отпадъци и утайки. Те могат да покриват напълно или частично водостоци. Дизайнът на портите зависи от тяхното местоположение; порти на повърхностни дупки, често големи, възприемат относително ниско хидростатично налягане; клапани на дълбоки отвори, които имат значително по-малки размери, изпитват високо хидростатично налягане. Портите най-често се изработват от стомана, за малки налягания и разстояния на блокирани дупки - от дърво, в некритични конструкции с ниско налягане с големи разстояния - от тъкани материали (платени бентове). Най-разпространените в хидравличните конструкции са плоските клапани, които представляват метална конструкция под формата на щит, който се движи във вертикалните жлебове на бикове и опори. Компонентите на плоската порта са: водоустойчива облицовка, която абсорбира натиска на водата нагоре по течението, след това система от греди, ферми и поддържащи конструкции, които се търкалят или плъзгат по специални релси, вградени в жлебове. Масата на подвижната част на портите е доста значителна, при големи височини и разстояния тя надвишава 100 тона, което изисква мощни повдигащи механизми. За да се намали повдигащата сила на механизмите, се използват сегментни клапани, които при повдигането и спускането им се въртят около панти, вградени в бикове и опори. Такива клапани също се използват широко, но тяхната цена надвишава цената на плоските клапани.

6. Водовземания

хидротехнически язовир равнинен резервоар

Предназначение на водовземането. Водовземанията са части от водовземни съоръжения, чиято основна цел е да събират вода от водно течение (река, канал) или резервоар (езеро, резервоар); действието, за което са предназначени, може да се нарече прием на вода.

Консуматорът обикновено регулира водния поток. Водовземането трябва да бъде осигурено на всяко ниво на задържане - от нормалното (NLV) до най-ниското - ниво на мъртвия обем (LVL).

Функциите на водоприемната структура включват пречистване на водата от примеси и чужди тела.

Водовземни конструкции. Конструкцията и оборудването на водоприемника до голяма степен зависят от вида на хидравличния агрегат и вида на водопровода - напорен или безнапорен. Следователно, описание на дизайна и оборудването на водоприемниците и тяхната работа е възможно само поотделно за всеки тип. Размерите на водоприемника се характеризират с размерите на входната му секция, където са разположени решетки за задържане на отпадъци (често наричани решетки за задържане на отпадъци). За да се улесни почистването на решетките и да се намалят загубите на налягане върху решетките, скоростта на потока на входа се приема не повече от 1,0 m/s. Входната площ на големите турбини се измерва в стотици квадратни метри.

Такъв водоприемник, индивидуален за всяка турбина, представлява правоъгълен отвор в язовирната маса, постепенно стесняващ се и преминаващ в кръгъл участък от турбинния тръбопровод.

Горната част на входа е затворена със стоманобетонна стена - козирка, спусната под УГВ. Козирката абсорбира натиска на леда и улавя плаващите предмети. Пред входа на водоприемника е монтирана решетка 1 от лентови стоманени пръти за задържане на остатъци, суспендирани във водата, които могат да повредят турбината. По време на работа остатъците, които се натрупват на входа на водата и върху решетката, се отстраняват с механично гребло или грайфер, тъй като когато решетката се запуши, нейната устойчивост на водния поток ще се увеличи значително.

Зад решетката в биковете са направени жлебове за монтиране на портата 3 и спиране на подаването на вода към тръбопровода на турбината. За да може да се поддържа и ремонтира високоскоростният затвор, пред него са разположени жлебове 2 за ремонтния затвор. Можете да стигнете до вентила за проверка и ремонт през ревизионния люк 6. Ремонтният клапан е по-прост, не е необходимо да работи бързо, той се спуска не в потока, а в спокойна вода. Зад клапана е монтиран въздуховод 7 - тръба за подаване на въздух към водопровода на турбината, заместващ водата, излизаща през турбината, в случай на затваряне на водоприемника от авариен ремонтен клапан. За по-лесна работа над водоприемника е издигната сграда, оборудвана с мостов монтажен кран. При благоприятни климатични условия сградата не се изгражда и се използва портален монтажен кран.

Главният вентил регулира водния поток в съответствие с графика за потребление на вода. Движението на затвора се извършва с помощта на хидравлично задвижване.

В случай на малки колебания в нивото на горния басейн, водовземната структура се намира на висока надморска височина на брега, това е така нареченото повърхностно крайбрежно водохващане. При широк диапазон от работни нива на резервоара е необходимо да се инсталира дълбок крайбрежен водоприемник, разположен малко под ULV.

7. Водопроводи

Предназначение на водопроводите. Водата, която постъпва във водоприемника и е почистена от примеси, трябва да бъде оставена на потребителя в съответствие с графика за потребление. Едно от основните изисквания към водопроводите (напорни и безнапорни) е водоустойчивостта на стените им. Водата не трябва да се губи по пътя и тази загуба не трябва да заблатява околността. За водноелектрическа централа също е необходимо потенциалната енергия на потока да се губи възможно най-малко по пътя и наклонът на неговата свободна или пиезометрична повърхност да е малък. За да направите това, стените на тръбопровода трябва да са гладки и да се характеризират с ниско съпротивление на потока. Гладки стени са необходими на водопроводи и напоителни системи и водоснабдителни системи - колкото по-високо се доставя водата, толкова по-лесно е да се осигури нейното гравитационно снабдяване на потребителите, толкова по-малко енергия се изразходва за работа на помпени станции. Само за корабните канали грапавостта на стените няма значение, тъй като скоростите в тях са малки или равни на нула.

Стените на тръбопроводите не трябва да се разрушават от скоростта на течението и вълните (вълните възникват например, когато корабите се движат по канали).

Размерите на напречното сечение на водопровода се определят въз основа на технически и икономически изчисления. Видът и конструкцията на водопровода също се определят въз основа на технико-икономически сравнения. В зависимост от предназначението на водопровода, неговия размер, природни условия и условия на изграждане и експлоатация, като водопровод могат да се използват канали, тави, тръбопроводи и тунели. Първите два вида са без налягане, третият е под налягане; тунелът може да бъде или под налягане, или без налягане (ако не е пълен до върха с вода). Често оптималното решение се постига чрез последователно комбиниране на различни видове водопроводни секции.

Най-простият и евтин тип тръбопровод обикновено е канал. Каналите са често срещани във всички области на хидротехниката. Желателно е трасето на канала да се постави на плана, така че водата в него да е във вдлъбнатината и височината на язовирите да е малка. Формата на напречното сечение е трапецовидна (понякога с по-сложна форма), стръмността на склоновете се определя от тяхната стабилност; почвата не трябва да се плъзга.

В скалиста почва напречното сечение на канала се доближава до правоъгълно. Ширината на напречното сечение на канала е по-голяма от неговата дълбочина, за да се намалят загубите на вода поради филтриране от канала, да се увеличи скоростта на потока и да се намали съпротивлението на потока, т.е. Наклонът на повърхността, дъното и откосите на канала се покриват с облицовка, най-често бетонова или стоманобетонна. Под облицовката се поставя слой едра почва (чакъл) като дренаж.

Тунелът е най-скъпият тип тръбопровод на единица дължина. Ако тунелът е положен в слаби, не-скалисти почви, тогава цената му особено се увеличава. В тази връзка той може да бъде предпочетен пред повърхностните видове отклонения само ако е значително по-къс, позволява изправяне на трасето или ако крайбрежният склон, по който може да се прокара трасето, е неподходящ за повърхностно отклонение - силно пресечен терен, висока стръмност, свлачища, лавини.

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

Класификация на промишлените хидротехнически съоръжения. Проектиране на хидротехнически съоръжения. Влиянието на различни фактори върху качеството на строителството. Модерни материали за строителство. Мерки за осигуряване на необходимото качество на водата.

резюме, добавено на 21.03.2012 г


Концепцията за хармонизация - системна методика за проектиране на хидротехнически съоръжения. Основни принципи и методология на инженерните изчисления. Вероятностен метод за изчисляване на хидротехнически съоръжения. Решаване на хидротехнически проблеми при вероятностно заместване.

резюме, добавено на 01/11/2014


Класификация на хидротехническите съоръжения и тяхното приложение. Проучвателни и разработващи сондажи. Островни конструкции, платформи за дълбочини над 50 м. Проекти на подводни производствени системи. Опит в експлоатацията на ледоустойчиви нефтени и газови находища.

резюме, добавено на 12.02.2012 г


Разположение на хидравличния агрегат, избор на специфичен дебит. Проектиране на кладенец. Избор на броя и ширината на язовирните участъци. Проектиране на дренажен профил. Проектиране и използване на плоски вентили. Техническа безопасност на хидротехническите съоръжения.

курсова работа, добавена на 29.07.2012 г


Характеристики на района, където ще бъде изграден водноелектрическият комплекс. Избор на размери на основния профил на язовира. Определяне на знака на гребена в дълбоководната зона. Откоси, берми и дренажни устройства. Изчисляване на филтрация на земен язовир. Проектиране на водоотвеждаща конструкция.

курсова работа, добавена на 25.04.2015 г


Физикогеографски условия за образуване на оттока. Водни тела на Краснодарския край: реки, езера, устия, резервоари. Замърсяване на водни тела. Проблемът с нецентрализираните водоснабдителни източници. Текущо състояние на хидротехническите съоръжения.

дисертация, добавена на 20.07.2015 г


Географско местоположение на язовир Березовски. Инженерно-геоложки и хидрогеоложки условия на площадката за реконструкция. Определяне на обема на изкопните работи и организиране на изграждането на проектираните конструкции по време на реконструкцията на резервоара.

курсова работа, добавена на 25.01.2015 г


Изчисляване на главния канал на хидравлична конструкция, определяне на равномерното движение на флуида по формулата на Chezy. Определяне на хидравлично най-доброто сечение на канала и дълбочини за даден дебит. Изчисляване на многостъпален диференциал.

курсова работа, добавена на 07/12/2009


Трасиране на линейни конструкции. Цели на инженерно-геодезическите проучвания за линейни конструкции. Геодезически работи при проектиране на линейни комуникации и при полагане на трасета на конструкции. Установяване положението на пътя в надлъжния профил.

тест, добавен на 31.05.2014 г


Хидроложка характеристика на района на проектиране. Определяне на полезни, принудителни и мъртви обеми на резервоар. Избор на място за язовир и трасе на водосток. Изграждане на плана и напречното сечение на язовира. Изчисляване на входната глава.

Хидротехническите съоръжения (ХТС) включват напорни предни конструкции и естествени язовири (язовири, шлюзове, язовири, напоителни системи, язовири, язовири, канали, дъждовни канали и др.), създаващи разлика в нивата на водата преди и след тях, предназначени за използване на водните ресурси, както и за борба с вредното въздействие на водата.

Язовирът е изкуствено водозадържащо съоръжение или естествено (естествено) препятствие по пътя на водното течение, създаващо разлика в нивата в горното и долното му течение по коритото на реката; е важен тип обща хидравлична конструкция с водостоци и други устройства, създадени с нея.

Изкуствените язовири се създават от човека за собствени нужди; Това са язовири на водноелектрически централи, водохващания в напоителни системи, язовири, язовири и язовири, които създават резервоар в горното си течение. Естествените язовири са резултат от природни сили: свлачища, кални потоци, лавини, свлачища, земетресения.

Басейн - участък от река между два съседни язовира на река или участък от канал между два шлюза.

Горното течение на язовира е частта от реката над подпорното съоръжение (язовир, шлюз).

Отпадната вода е частта от реката под подпорната конструкция.

Престилка е подсилен участък от речното корито в долната част на преливната хидравлична конструкция, която предпазва коритото от ерозия и изравнява скоростта на потока.

Резервоарите могат да бъдат дългосрочни и краткосрочни. Дългосрочен изкуствен резервоар е например резервоарът на горния басейн на Ириклинската държавна районна електроцентрала. Дългосрочен естествен резервоар се образува поради блокиране на реки от срутване на твърди скали (Тян Шан, планините Памир и др.).

Краткосрочните изкуствени язовири се изграждат за временно изменение на посоката на речното корито при изграждането на водноелектрически централи или други хидротехнически съоръжения. Те възникват в резултат на блокиране на реката с рохкава почва, сняг или лед (задръствания, запек).

По правило изкуствените и естествените язовири имат дренажи: за изкуствени язовири - насочени, за естествени - произволно образувани (спонтанни). Има няколко класификации на хидравличните конструкции. Въз основа на местоположението на GTS те се разделят на:

• на сушата (езеро, река, езеро, море);
• подземни тръбопроводи, тунели.

Въз основа на естеството и целта на употреба се разграничават следните видове хидравлични съоръжения:

• вода и енергия;
• за водоснабдяване;
• рекултивация;
• канализация;
• воден транспорт;
• декоративни;
• топене на дървен материал;
• спорт;
• рибарство.

Според функционалното им предназначение хидротехническите съоръжения се класифицират, както следва:

• водозадържащи съоръжения, създаващи натиск или разлика във водните нива пред и зад конструкцията (язовири, диги);
• водоснабдителни структури (водопроводи), използвани за пренос на вода до определени точки (канали, тунели, канали, тръбопроводи, шлюзове, акведукти);
• регулаторни (коригиращи) конструкции, предназначени да подобрят условията за оттичане на водните течения и защита на речните легла и брегове (щитове, язовири, полуязовири, защита на брега, ледоводещи конструкции);
• преливни конструкции, служещи за отвеждане на излишната вода от резервоари, канали, напорни басейни, които позволяват частично или пълно изпразване на резервоари.

Специалните хидравлични конструкции са включени в специална група:

• ГТС за използване на водната енергия - сгради на водноелектрически централи и напорни басейни;
• ГТС за воден транспорт - корабни шлюзове, улеи за трупи;
• мелиоративни хидротехнически съоръжения - главни и разпределителни канали, шлюзове, регулатори;
• Рибни хидротехнически съоръжения - рибни проходи, рибарници;
• сложни хидротехнически съоръжения (хидротехнически съоръжения) - хидротехнически съоръжения, обединени от обща мрежа от язовири, канали, шлюзове, електроцентрали и др.

Хидротехнически съоръжения(GTS) - вид инженерни съоръжения, предназначени да осигурят различни видове водоползване (водоползване) и/или да се борят с вредното въздействие на водата чрез въздействие върху режима и свойствата на естествените водни обекти и водата, съдържаща се в тях.

Първите хидротехнически съоръжения

Изграждането на първите хидротехнически съоръжения датира от епохата на 4-то и 3-то хилядолетие пр.н.е. д. до ерата на шумерската цивилизация. След като се установяват в Месопотамия, те постепенно усвояват напояването, навигацията и корабоплаването по реки и канали. Построени са каналите Итурунгал и И-нина-гена, Арахту, Апкалату и Ме-Енлила, както и каналът Зуби. Появата на първите напоителни системи сравнително рано формира икономическата основа за появата на обширна система от икономически отношения в Месопотамия. Изграждането на каналите води и до изграждането на нови градове по бреговете им, които стават икономически, политически и културни центрове на шумерите. Има легенда, че разрушаването на Вавилон през 7 век. пр.н.е д. от асирийския цар Сенахериб е извършено с помощта на специално създаден и след това освободен (чрез разрушаване на язовира) резервоар на Ефрат.

В Европа първите резервоари, доколкото може да се съди по наличните данни, са се появили преди нашата ера. И така, в Испания, вероятно през 2 век. пр.н.е д. на реката Албарегас, язовир Карналбо е построен с резервоар от 10 милиона m3 (все още съществува). Вероятно през тази епоха са създадени резервоари в Гърция, Италия, Южна Франция и други средиземноморски страни, но нямаме конкретни сведения за тях. Това може да се съди косвено, например, по оцелелите останки от хидравлични съоръжения в района на Рим. През I хил. сл. Хр. са издигнати и подпорни конструкции. д. във връзка с изграждането на мелници и за напояване. В Галия първите мелници се появяват през 3-4 век; Така близо до град Арл са запазени останките от комплекс от 16 мелници. Строителството на воденични бентове става широко разпространено през 8–9 век и особено през 12–13 век. Резервоарите, образувани от воденични язовири, разбира се, имаха малък обем и според съвременната класификация на изкуствените водоеми те могат да бъдат класифицирани най-вече като езера. По-големи водохранилища в Европа се появяват по-късно, с развитието на рудодобива, металообработването, дъскорезството и др.

Значителни хидравлични съоръжения са построени от ацтеките, маите и инките в предколумбова Америка. В подножието на Андите съществуват няколко резервоара за събиране на стопена вода, като например резервоарът в долината Непеня, дълъг 1,2 km и широк 0,8 km. Много язовири за водовземане са построени от народа на маите; Язовирът близо до древния град Тикал е добре известен. За да снабдяват градовете с вода, маите построяват множество открити резервоари с непроницаемо дънно покритие; някои от тях оцеляват до 19 век. Ацтеките построиха грандиозни за онези времена хидравлични съоръжения, например 16-километровия язовир Нетзуалкойотл, който разделяше езерото. Texcoco и формира резервоара Мексико Сити. Испанските конкистадори унищожават повечето от древните хидравлични съоръжения на ацтеките, инките и маите. Подобни структури, създадени от испанците, често са били по-ниски по сложност и размер от предишните. Все пак през този период са построени няколко големи резервоара: Журурия с обем 220 милиона m 3 и повърхностна площ 96 km 2 (все още се използва) и Chalviri с обем 3 милиона m 3 за водоснабдяване на сребърните мини в Потоси.

Русия е богата на вода, така че в древността не е имало нужда от хидравлични съоръжения. В същото време от X–XIв. В градовете са изградени водоснабдителни и канализационни системи. И тъй като реките са били използвани като средство за комуникация, често са били инсталирани канали за изправяне на завои - наречени прости. Такива канали, придобили напълно естествен вид през вековете, съществуват на различни места и до днес. Най-старият хидротехнически проект на Волга беше разширяването и задълбочаването на канала в района на езерото Стерж (тук Волга е малък поток), за да се осигури преминаването на кораби в реката. Павел и по-нататък до Новгород.

От древни времена хидравличните електроцентрали - водни мелници - са широко разпространени. Те често задвижваха не само механизми за смилане на брашно, но и дъскорезници, металургични и други индустрии, все още запазвайки името на мелници („дъскорезници“ и др.). Изграждането на мелниците включваше изграждането на язовир, блокиращ реката, което беше забранено за плавателни реки (според Кодекса на Съвета от 1649 г. - „за да не се превземе корабоплаването по тези реки“), но изобилието на малките реки, неподходящи за използване като комуникационни пътища, разкри широки възможности за използване на водната им енергия. Водени мелници е имало през 18-19 век. много, те бяха толкова познат атрибут на живота и пейзажите, че статистиците и географите просто не ги забелязаха в описанията си. През втората половина на 19в. Плиткото течение на Волга започва да заплашва Русия със загубата на основния си комуникационен път, „артерията на руската земя“. И причината за плиткото определено се нарича не само изсичането на горите и разораването на земите в басейна му, но и унищожаването на десетки хиляди воденични езера след реформите от 1861 г. Въпреки това в началото на ХХ век. в басейна на Волга имаше 13 326 водноелектрически централи, а по отношение на общия им капацитет Русия, според GOELRO, се нарежда на трето място в света след САЩ и Канада.

Мащабното хидротехническо строителство започва при Петър I - построена е корабоплавателната система Вишневолоцк за снабдяване на Санкт Петербург с хляб от Волга. Тя включваше канали, язовири и корабни шлюзове. От началото на 19в. чак до железопътния „бум“ от 1860–1880 г. Изключително активно беше изграждането на плавателни хидротехнически системи. Тогава Волга, в допълнение към системата за корабоплаване Вишневолоцк, получи още две връзки със Санкт Петербург: системите Тихвин (1811 г.) и Мариинск (1810 г.) (последната придобива доминиращо значение от средата на 19 век). Построен е канал на името на херцог Александър Вюртембергски (сега Севернодвински), свързващ Волга със Северна Двина (1825–1829); е завършена системата Северна Екатерининская (връзка на Кама със Северна Двина през река Вичегда); строителството е възобновено, започнато и изоставено от Петър I през 1711 г. поради загубата на Азовския Ивановски канал (връзка на Ока и Дон); изградена е връзка между Волга и Москва по реките Сестра и Истра и канала между тях; изградени са връзките на Днепър със Западна Двина (Березинская система), Неман (Огинская система) и Висла (Днепър-Бугска система). Проектирани са връзките на Кама с Иртиш, Волга с Дон в района на Царицин и др.

Тъй като както в превоза на товари, така и в загрижеността на правителството, системата Мариински (сегашният Волго-Балтийски канал) се използва от средата на 19 век. доминиран, в продължение на един век от неговите ремонти и реконструкции, няколко поколения инженери разработиха оптималните типове дървени хидротехнически конструкции - язовири и шлюзове от типа "руски" или "Мариински".

През XVIII–XIX век. В Русия се развиват търговски и военни пристанища на Балтийско, Черно и Бяло море. Във връзка с това са изградени големи оградни и швартовни съоръжения.

Класификация на хидротехническите съоръжения

Според съвременната класификация хидравличните конструкции могат да бъдат разделени на следните видове и видове:

IN в зависимост от водния обект, върху който са разположени хидротехническите съоръжения, те могат да бъдат речни, езерни, морски.

от местоположение спрямо земната повърхностразграничаване на надземни и подземни хидротехнически съоръжения.

IN в съответствие с предоставените видове водоползванеХидротехническите съоръжения се разделят на дренажни (дренажни, водоснабдителни, напоителни), водни транспортни, хидроенергийни, рибни, за водоснабдяване и отводняване, за използване на водни ресурси, за спортни цели и др.

от естеството на взаимодействие с водно тялоИма водозадържащи, водоснабдителни, регулаторни, водовземни и водоотвеждащи хидротехнически съоръжения.

Водозадържащите конструкции, поддържащи водно течение, създават налягане или разлика в нивата на водата във водното течение пред и зад конструкцията и възприемат водното налягане, което възниква в резултат на налягането. Това са преди всичко язовири - структури, които блокират речните канали (и често горните части на речните долини), за да повишат нивото на водата (например за нуждите на корабоплаването) или да създадат резервен обем вода в резервоар ( езерце, резервоар). Задържащите язовири могат да бъдат защитни язовири, които ограждат крайбрежната зона и предотвратяват нейното наводняване по време на наводнения, приливи, вълни и бури в моретата и езерата. Подпорните конструкции са също речни коритни сгради на водноелектрически централи, корабни шлюзове и някои водовземни съоръжения.

Водоснабдителните съоръжения (водопроводи) служат за пренос на вода (подаване или отвеждане) от една точка в друга. Това са канали, тунели (хидравлични), канали, тръбопроводи.

са предназначени за целенасочено въздействие върху условията на оттока на водните течения, защита на техните корита и речни брегове от ерозия, отлагане на седименти, излагане на лед и др. брегозащитни конструкции (използват се „облекла”), конструкции, които регулират движението на лед и плаващи тела (тави, ледени стени, ледорези и др.).

Водовземните (водовземни) конструкции са подредени за събиране на вода от водоизточник и насочването й във водопровод. Те обикновено са оборудвани с устройства, които предпазват водоснабдителните конструкции от навлизане на лед, киша, утайки, плаващи тела и др.

Преливниците (преливниците) се използват за изпускане („заустване“) на излишната вода от резервоари, канали, напорни басейни и др. Те могат да бъдат руслови и крайбрежни, повърхностни и дълбоки, позволяващи частично или пълно изпразване на водоемите. За регулиране на количеството изпусната (изпусната) вода, преливните конструкции често са оборудвани с хидравлични порти.

По предназначениеРазграничават се общи хидравлични съоръжения, които осигуряват всички видове (или няколко вида) използване на вода, и специални, изградени за всеки един вид използване на вода.

Хидротехническите съоръжения с общо предназначение включват всички водозадържащи и дренажни съоръжения и отчасти водоснабдителни, регулиращи и водовземни съоръжения - освен ако не са част от съоръжения със специално предназначение.

Специалните (промишлени) хидравлични съоръжения включват следното:

В някои случаи могат да се комбинират общи и специални хидротехнически съоръжения: например, преливник е разположен в сградата на водноелектрическа централа, водноелектрическа централа е разположена в тялото на преливна стена („комбинирана водноелектрическа централа“). , транспортен шлюз може да служи като преливник и др.

При извършване на комплексни водностопански дейности хидротехническите съоръжения, обединени функционално и разположени на едно място, образуват комплекси, наречени хидротехнически възли или хидротехнически възли.

В момента (от 1 януари 2014 г.) съществува класификация на хидротехническите съоръжения според степента на опасност. В съответствие с него всички хидротехнически съоръжения са разделени на четири класа: ниска, средна, висока и изключително висока опасност.

В зависимост от класа се определя степента на надеждност на хидравличните конструкции, т.е. установяват се запасите на тяхната здравина и устойчивост, прогнозният максимален разход на вода, качеството на строителните материали и др.

Хидротехническите конструкции се различават от всички граждански и промишлени сгради по наличието на влияния върху тях от воден поток, лед, утайки и други фактори. Тези ефекти могат да бъдат механични (статични и хидродинамични натоварвания, отстраняване на частици от почвата чрез филтрационен поток (суфозия) и др.), физични и химични (абразия на повърхности, корозия на метали, бетон), биологични (гниене на дървени конструкции, износване на дървесина от живи организми и др.).

Освен това, за разлика от гражданските и промишлени сгради, условията за изграждане на хидротехническите съоръжения се усложняват от необходимостта от преминаване през коритото на реката и незавършените конструкции по време на тяхното изграждане (обикновено няколко години) т. нар. строителни разходи на реката, т.к. както и лед, сплавен дървен материал, кораби и др.

Особеност на поддръжката и експлоатацията на хидротехническите съоръжения в Руската федерация е тяхната фрагментация според ведомствена, отраслова принадлежност и форми на собственост. По този начин, според общата балансова стойност, селското стопанство притежава 29% от всички хидротехнически съоръжения, промишлеността - 27%, жилищно-комуналните услуги - 20%, хидроенергията - около 15%, водният транспорт - около 6%, рибарството - 2%, на балансът на структурите на ресурсите на Федералната агенция по водите - по-малко от 2%. В допълнение, от 29,4 хиляди напорни хидротехнически съоръжения, 1931 обекта (7%) са федерална собственост, 7675 обекта (26%) са регионална собственост, 16087 обекта (54%) са общинска собственост, около 4 хиляди обекта (13%) са без собственик.

Ю.В. Богатирева, А.А. Беляков

ПРАВИТЕЛСТВО НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ

РЕЗОЛЮЦИЯ

Относно класификацията на хидротехническите съоръжения

В съответствие с член 4 от Федералния закон "За безопасността на хидравличните конструкции" правителството на Руската федерация

решава:

1. Установете, че хидравличните конструкции са разделени на следните класове:

Клас I - хидротехнически съоръжения с изключително висока опасност;

II клас - хидротехнически съоръжения с висока степен на опасност;

III клас - хидротехнически съоръжения със средна опасност;

IV клас - хидротехнически съоръжения с ниска степен на опасност.

2. Одобрява приложените критерии за класификация на хидротехническите съоръжения.

3. Установете, че ако една хидравлична конструкция, в съответствие с критериите, одобрени от тази резолюция, може да бъде класифицирана в различни класове, такава хидравлична конструкция принадлежи към най-високия от тях.

председател на правителството
Руска федерация
Д.Медведев

Критерии за класификация на хидротехническите съоръжения

ОДОБРЕНО
Правителствена резолюция
Руска федерация
от 2 ноември 2013 г. N 986

1. Класове хидротехнически съоръжения в зависимост от тяхната височина и вида на фундаментната почва:

Забележки: 1. Почвите се делят на: А - скалисти; Б - песъчливи, едрозърнести и глинести в твърдо и полутвърдо състояние; B - глинеста, водонаситена в пластично състояние.

2. Височината на хидротехническото съоръжение и оценката на фундирането му се определят съгласно проектната документация.

3. В позиции 4 и 7 вместо височината на хидротехническото съоръжение се взема дълбочината на основата на хидротехническото съоръжение.

2. Класове хидротехнически съоръжения в зависимост от тяхното предназначение и условия на работа:

Забележки: 1. Класът на хидротехническите съоръжения на хидро- и топлоелектрически централи с инсталирана мощност под 1000 MW, посочени в позиция 2, се увеличава с единица, ако централите са изолирани от енергийните системи.

2. Класът на хидротехническите съоръжения, посочени в позиция 6, се увеличава с единица за канали, транспортиращи вода в сухи райони в труднодостъпни планински терени.

3. Класът на хидротехническите съоръжения на участъка на канала от главния водоприемник до първия регулиращ резервоар, както и каналните участъци между регулиращите резервоари, предвидени в позиция 6, се намалява с единица, ако водоснабдяването на основния водопотребител по време на периодът на ликвидиране на последствията от авария на канала може да бъде осигурен чрез регулиране на капацитета на резервоари или други източници.

4. Класът на хидравличните конструкции на речните пристанища, посочени в позиция 10, се увеличава с единица, ако повредата на хидравличните конструкции на речните пристанища може да доведе до извънредни ситуации от федерален, междурегионален и регионален характер.

5. Класът на хидротехническите съоръжения, посочени в позиции 13 и 14, се увеличава с единица в зависимост от сложността на строящите се или ремонтирани кораби.

6. Класът на хидротехническите съоръжения, посочени в позиция 16, се увеличава с единица, ако повредата на такива хидротехнически съоръжения може да доведе до авария.

7. Класът на хидротехническите конструкции, посочени в позиция 17, се увеличава с единица, ако повредата на хидротехническите конструкции за защита на брега може да доведе до извънредни ситуации от федерален, междурегионален и регионален характер.

3. Класове защитни хидротехнически съоръжения в зависимост от максималното налягане върху водозадържащата конструкция:

4. Класове хидротехнически съоръжения в зависимост от последствията от възможни хидродинамични аварии:

Текст на електронен документ
изготвен от Кодекс АД и проверен спрямо:
Сборник на законодателството
Руска федерация,
N 45, 11.11.2013 г., чл.5820

Използването на водните ресурси винаги е било едно от основните условия за поддържане на човешкия живот. Нуждата от тях се обуславя не само от питейните нужди, но и от икономическите, а в наши дни все повече и индустриални задачи. Регулирането на използването на водоизточниците се осигурява от хидротехнически съоръжения, които имат различна форма и функционално съдържание.

Общи сведения за хидротехническото строителство

В общ смисъл хидротехническото съоръжение може да бъде представено като всяка функционална структура или структура, която взаимодейства с водата по един или друг начин. Това могат да бъдат не само създадени от човека инженерни системи, но и естествени регулатори, първоначално създадени от природата, но по-късно използвани от хората. Какви задачи изпълняват съвременните хидротехнически съоръжения? Основните могат да бъдат представени, както следва:

• Съоръжения, предназначени за използване на водните ресурси. По правило това са обекти с водоснабдителни комуникации и оборудване.
• Водозащитни съоръжения. Комплекси, в чиято инфраструктура могат да се изпълняват няколко задачи. Най-често срещаните ограничения за такива обекти са ограничения за използване и въздействие върху хидроложката среда с цел предотвратяване на вредни въздействия върху нея.
• Промишлени сгради. Инженерни системи, в които циркулацията на водата може да се използва като източник на енергия.

Разбира се, това е само част от функциите, които изпълнява хидроинженерството. Рядко се случва на такива структури да се възлагат една или две задачи. Обикновено големите комплекси поддържат няколко работни процеса наведнъж, включително екологични, защитни, регулаторни и др.

Основни и второстепенни хидротехнически съоръжения

Като начало си струва да се определи основната класификация, в която има постоянни видове хидравлични конструкции и временни. Според стандартите първата група включва основни и второстепенни обекти. Що се отнася до основните структури, те означават техническа инфраструктура, чието унищожаване или увреждане може да доведе до спиране на нормалното функциониране на икономиката, обслужвана от водни ресурси. Това може да включва спиране на подаването на вода към напоителната система, спиране на работата на електроцентрали, намаляване на корабоплаването и т.н. Важно е да се има предвид, че енергията на хидрологичните турбини може да обслужва цели предприятия (морски, кораборемонтни, отоплителни). Съответно спирането на водоподаването ще наруши функционалността на такива съоръжения.

Категорията на вторичните конструкции включва хидротехническо строителство, чието унищожаване или увреждане няма да доведе до горните последици. Например, ако основните хидравлични съоръжения доставят на предприятията производствени ресурси, тогава вторичните могат да участват в регулирането на този процес, без да влияят значително на резултата.

Заслужава да се споменат и характеристиките на временните конструкции, които се използват по време на периоди на ремонтни дейности. Ако на същото основно водоснабдително съоръжение възникне разхерметизация например, екипът по поддръжката с проектанта ще трябва да създаде технически условия за отстраняване на проблема. Решението на този проблем може да бъде организирането на временен водопровод.

Класификация по метод на взаимодействие с ресурса

Една и съща задача може да бъде изпълнена по различни начини. Както вече беше отбелязано, един комплекс е в състояние да поддържа няколко функционални процеса, но това, което се различава фундаментално, са условията на взаимодействие с резервоар или дренаж и съответно естеството на изпълнение на определена функция. Въз основа на тези характеристики се разграничават следните структури:

• Задържаща вода. Проектиран да блокира водно течение, ограда на резервоар или езерце чрез абсорбиране на водното налягане. При оценка на водно течение се отбелязва нивото над водозадържащата станция (нагоре) и под долното течение. Разликата между тези нива се нарича глава на хидроложката структура.
• Многофункционални мелиоративни станции. Това могат да бъдат изпускатели, шлюзове, язовири и водоотделители. В рамките на тази група е предоставена и класификация на хидравличните конструкции, според която се прави разлика между свързващи и блокиращи комплекси.
• Водопроводими. Обикновено мрежова инфраструктура, образувана от канали, тунели, тръбопроводи и тави за пренасяне на вода. Тяхната задача е проста - доставяне на ресурса от събирателната точка до резервоара за съхранение или крайното място на използване на водата.
• Водозаборници. Ресурсът се събира от същите задвижвания за транспортиране до потребителите.
• Преливници. За разлика от всмукателните конструкции, такива станции отстраняват само излишната вода. Тези обекти включват дълбоки преливници, отводнителни канали, преливници и др.
• Регулаторни. Те контролират взаимодействието на потока с канала, предотвратявайки изтичането на вода извън границите на оградата, ерозията и утаяването.

Опасни хидротехнически съоръжения

Тази група структури може да включва представители на всички хидротехнически съоръжения, независимо от предназначението им. Една станция може да бъде опасна поради висок риск от авария, изоставено състояние, намиране в рискова зона поради влиянието на фактори на трети страни и т.н. Списъците на опасните обекти се съставят от специалисти от Министерството на извънредните ситуации и служители на Росприроднадзор. За всеки регион се извършва цялостен одит за идентифициране на обекти, които представляват заплаха. Хидравличните конструкции се признават за опасни след извършване на следните процедури:

• Идентифицирани и изяснени са морфометричните характеристики на обекта.
• Определя се техническото състояние на конструкцията и степента на нейната безопасност.
• Определя се потенциалният размер на щетите, които могат да настъпят в случай на авария (например след разрушаване на тялото на язовира).
• Районът около съоръжението е зониран с площ, която ще зависи от степента на риск и заплаха от дадена структура.

След като обектът бъде признат за опасен, се организира неговото наблюдение и се изготвя график за поддръжка, ремонт и възстановителни работи, насочени към премахване или минимизиране на заплахата.

Общи и специални хидротехнически съоръжения

Под общи конструкции се разбира по-голямата част от хидротехническите съоръжения, свързани с регулация, водоснабдяване, водовземане и канализационни станции. Те са обединени от единен принцип на изпълнение на функциите си, който може да бъде технологично приложен към различни условия на работа.

От своя страна специалните хидротехнически обекти са предназначени за използване в тесни зони, където е необходимо да се вземе предвид специфичното използване на оборудването. Това важи за дизайнерските нюанси, строителните изисквания, както и за директната работа на хидравличните конструкции. Примери за този вид обекти са добре демонстрирани от инфраструктурата на водния транспорт:

• Транспортни брави.
• Съоръжения за обслужване на корабна техника.
• Рафтинг на кораби и кейове.
• Горски спускания.
• Асансьори за лодки.
• Къщи за лодки.
• Докове.
• Вълноломи и др.

В рибарството се използват рибни езера, рибни лифтове и рибни стълби. В социалната и развлекателната инфраструктура това могат да бъдат водни паркове с басейни и аквариуми. Във всеки случай дейностите по поддръжка ще имат свои специфики, които се вземат предвид на етапа на разработване на проекта. Заданието за изграждането на хидротехническото строителство обаче трябва да се разглежда отделно.

Проектиране на хидротехнически съоръжения

Проектната документация включва технически изчисления на конструкциите, характеристиките на използваното оборудване, както и резултатите от полеви наблюдения на условията на работа на бъдещата конструкция за своевременно откриване на неблагоприятни процеси и появата на възможни дефекти. Заобикалящата ситуация трябва да бъде цялостно и изчерпателно оценена, за да се предвиди първоначално и евентуално да се предотврати заплахата от аварии.

По-специално проектът за хидравлична конструкция включва следните данни:

• Списък на диагностични и контролируеми показатели на обекта и неговата основа, включително критерии за безопасност.
• Списък на контролираните въздействия и натоварвания върху конструкциите от околната среда.
• Състав на визуални и инструментални наблюдения.
• Резултати и условия на работа на контролно-измервателна апаратура.
• Технически и конструктивни решения и структурна схема на състоянието на елементите на обекта, както и информация, прогнозираща поведението на конструкцията при взаимодействие с техногенни и природни фактори.

Специално внимание се обръща на критериите за безопасност, въз основа на които се вземат решения и за използването на оборудване с определени характеристики. В допълнение, основните видове хидротехнически съоръжения за постоянна експлоатация се допълват от проекти за аварийни действия. Тази документация по-специално описва мерките, насочени към предотвратяване на извънредни ситуации.

Изисквания за сигурност

От момента на разработване на проекта и през целия период на експлоатация безопасността на хидротехническото съоръжение се осигурява въз основа на изискванията на съответната декларация. Това е основният документ, който идентифицира рисковете, заплахите и оперативните нюанси, които трябва да бъдат взети предвид от персонала по поддръжката. Основните изисквания за безопасност на хидравличните конструкции включват следното:

• Поддържане на приемливо ниво на рискове от злополуки.
• Редовна диагностика на конструкциите и оборудването с последващи корекции в декларацията за безопасност.
• Осигуряване на непрекъснатост на работата на съоръжението.
• Поддържане на мерки за организиране на защитно оборудване и технически контрол на конструкциите.
• Мониторинг на потенциални заплахи за съоръжението.

Изграждане на хидротехнически съоръжения

На първо място се определят средствата за строителни работи. Въпросът за степента на механизация на процеса е фундаментален, тъй като в повечето случаи изпълнението на проекти за хидравлични електроцентрали става с помощта на специално оборудване. На първите етапи на строителството се извършват изкопни работи с булдозери, самосвали, товарачи и багери, които ви позволяват бързо да оборудвате окопи, дупки, кладенци и просто да изчистите работната площадка.

В някои случаи се извършва уплътняване на почвата. Например при създаване на резервоари с почвена купа. Такива операции се извършват слой по слой върху изчистена земя с помощта на специални ролки. За по-малки обекти могат да се използват дизелови или бензинови трамбовки. Експертите обаче все още препоръчват да се изоставят ръчните инструменти в полза на механиката. Препоръката е свързана не толкова с ускоряване на темпото на работния процес, а с качеството на резултата. И това важи особено за изграждането на хидротехнически съоръжения в основния етап на строителството. Бетонните работи изискват висококачествена армировка с ленти, използване на учебни материали и добавяне на водоустойчиви пластификатори.

На последния етап се извършва инженерно подреждане на конструкцията. Монтирани са функционални възли, технически средства и са прокарани комуникации. Ако говорим за автономна станция, тогава се използват енергонезависими генератори, които също ще изискват подходящи условия за поддръжка в инфраструктурата на комплекса.

Експлоатация на хидротехническото строителство

Основните дейности на обслужващия персонал са свързани с поддържане на оптимално ниво на техническо състояние на конструкцията, както и наблюдение на нейните основни функции. Що се отнася до първата оперативна част, тя се свежда до задачите за актуализиране на консумативи, диагностика на оборудване, комуникации и т.н. По-специално, операторите проверяват техническото състояние на енергийните мрежи, блокове и целостта на конструктивните материали. В случай на откриване на сериозни проблеми или повреди, правилата за експлоатация на хидротехническите съоръжения изискват изготвянето на отделен проект за ремонтни и възстановителни мерки, като се вземат предвид наличните материални резерви.

Втората част от оперативните задачи е насочена към контролните функции. Използвайки автоматика, комуникации и телемеханика, друг екип от оператори регулира работата на конструкцията и нейните функционални звена, разчитайки на контролни операции по стандартни параметри с допустими натоварвания.

Реконструкция на хидротехнически съоръжения

Процесите на остаряване на конструкциите и нарастващите изисквания към функционалния и енергийния потенциал на обекта неизбежно водят до необходимостта от модернизация. По правило основните работни модули и агрегати се реконструират без спиране на работата им. Това обаче ще зависи от естеството на планираните промени. Във всеки случай се обследват хидротехническите съоръжения за възможност за реконструкция. Крайните цели могат да бъдат повишаване на надеждността на основата на съоръжението, увеличаване на пропускателната способност, увеличаване на капацитета на помпено оборудване и т.н. След това се изпълняват специфични операции, свързани с промени в техническите и експлоатационните свойства на конструкцията. Целите се постигат чрез укрепване на почвата, подмяна на строителни материали и добавяне на нови конструктивни елементи.

Хидротехника и опазване на околната среда

Още на етапа на проектиране, заедно с декларация за безопасност, се изготвя доклад за мерките, които по време на експлоатация трябва да доведат до подобряване на околната среда. Първоначално се оценява ситуацията в природната среда, а по-късно разработчиците правят цялостна корекция за поддържане на защитата на природните обекти след изпълнението на проекта. По-специално се разработват биотехнически мерки, насочени към защита на населението от аварии на хидротехнически съоръжения и създаване на условия за неутрализиране на отрицателните експлоатационни фактори.

Особено внимание се отделя на въздействието на строителните конструкции и съоръжения върху хидрологичните ресурси. Например, в резервоари са подготвени специални легла за съхранение или изхвърляне на течни отпадъци. Всяко съоръжение съдържа и технически средства за премахване на източници на опасни химикали или просто мръсни вещества. За непрекъснато наблюдение на екологичния фон инфраструктурата на хидротехническите съоръжения е допълнена с измервателни уреди, които записват биологични и химични показатели на водната и въздушната среда. Основните характеристики на този вид включват цвят, насищане с кислород, концентрация на определени елементи, санитарни показатели и др.

Заключение

Високата отговорност на хидроложките обекти се определя от широчината на техните области на приложение и значимостта на проблемите, които решават. По правило хидравличните съоръжения действат само като връзка в работната верига на големи производствени и икономически цикли. Но крайните цели, които се постигат чрез поддръжката на такива обекти, могат да бъдат изключително важни. Например енергетиката, мелиорацията, транспортът, водоснабдяването са само част от областите, в които се използват водните ресурси.