Hidrodinamičke strukture. Hidraulične konstrukcije. Opće informacije o hidrotehnici

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru

1. Opšte odredbe

Grana nauke i tehnologije koja se razvojem posebnih kompleksa objekata, opreme i uređaja bavi korištenjem vodnih resursa i suzbijanjem njihovog štetnog djelovanja naziva se hidrotehnika.

U hidrauličnom inženjerstvu identifikovane su sledeće glavne oblasti njegove primene:

korištenje energije vode, pri čemu se energija kretanja (pada) vode pretvara u mehaničku, a zatim električnu;

rekultivaciju (poboljšanje) zemljišta navodnjavanjem sušnih površina i isušivanjem močvara, kao i njihovom zaštitom od štetnog uticaja voda (poplava, plavljenje, erozija i dr.);

vodni saobraćaj - poboljšanje plovnih uslova rijeka i jezera, izgradnja luka, prevodnica, kanala itd.;

vodovod i kanalizacija za naseljena mesta i industrijska preduzeća.

Sve navedene grane hidrotehnike nisu izolirane, već su usko povezane i isprepletene u kompleksnom rješavanju vodoprivrednih problema.

Prema svojoj namjeni, hidraulički objekti se dijele na opće i posebne. Prvi, koji se koriste u svim granama hidrotehnike, uključuju: vododizačke konstrukcije koje stvaraju pritisak i održavaju ga - brane, nasipi itd.; propusti, koji služe za unos korisne vode ili ispuštanje viška vode; vodosnabdijevanje - kanali, tacni, cjevovodi i tuneli; regulatorni - za regulisanje kanala, zaštitu banaka od erozije i sl.; međusobne veze, koje služe za povezivanje bazena i raznih hidrauličnih konstrukcija - kapi, brze struje, uporišta, odvojeni bikovi; odlaganje leda i mulja i uklanjanje sedimenta. Posebne hidraulične konstrukcije koje se koriste samo u određenim uslovima su: hidroenergetika - mašinske zgrade hidroelektrana, diverzioni objekti; vodni transport - prevodnice, kanali, lučki objekti; navodnjavanje i drenaža - vodozahvati, vodovodi, postrojenja za prečišćavanje.

Hidraulične konstrukcije se obično podižu u obliku kompleksa objekata, uključujući vodopodizanje, propust, drenažu, transport, energiju itd. Takav kompleks objekata naziva se hidraulički kompleks. Ovisno o namjeni, mogu postojati energetski, navodnjavajući ili transportni (transportni) vodovodi. Međutim, u većini slučajeva grade se složeni vodovodi koji istovremeno rješavaju nekoliko vodoprivrednih problema.

Hidrotehnička izgradnja stvara intenzivan inženjerski uticaj na prirodne uslove, menjajući položaj osnove erozije okolnog prostora u akumulacionom području, izazivajući promene uslova snabdevanja i kretanja podzemnih voda, aktivirajući nagibne procese (klizišta), menjajući mikroklima područja itd. Osim toga, stvaranje rezervoara sa velikim zalihama vode može uzrokovati katastrofalno plavljenje riječne doline ispod građevine u slučaju nesreće. Sve to zahtijeva posebno pažljivo proučavanje teritorije na kojoj se nalaze hidroelektrane.

U procesu projektovanja, na osnovu namene objekata i specifičnih prirodnih uslova, vrši se izbor najracionalnije lokacije glavnih objekata vodovoda, njegov raspored, izbor vrste i parametara vodotlačnih konstrukcija, dubina. umetanja i oslonca na temeljne stijene, izrađena je sučelja sa stijenskom masom uz bočne strane doline, kao i raspored radova.

Istorija brana pokazuje da su se one čije je rušenje izazvalo strašne katastrofe u 2/3 slučajeva urušile ne zbog grešaka u proračunima ili u izboru materijala, već zbog nedostataka u temeljima - na lošim zemljištima, često zasićenim vodom, koja bila je posljedica nedovoljne svijesti o geološkim i hidrogeološkim uslovima temeljnog tla. Primjer za to je katastrofa na akumulaciji Vajont u Italiji.

1959. godine, na VI Kongresu o velikim branama, italijanski hidraulični inženjeri L. Semenza, N. Biadene, M Pancini izvještavaju o najvišoj svjetskoj lučnoj brani na rijeci. Vayont, visok 265,5 m (70 km sjeverno od Venecije). Izvještaj je detaljno pokrio karakteristike dizajna brane. Za ispuštanje poplavnih voda na vrh brane predviđen je preljev sa 10 rupa, svaka dužine 6,6 m, dva tunela i jedan donji preljev. Za jačanje osnove brane predviđena je površinska cementacija stijene, sa zapreminom bušenja od 37.000 m3. Kako bi se spriječila filtracija ispod brane i na obalama, postavljena je injekciona zavjesa sa zapreminom bušotine od 50.000 m3. Brana je proračunata korištenjem 4 analitičke metode (nezavisni lukovi, ispitna opterećenja, itd.). Osim toga, dizajn brane je proučavan na dva modela na institutu u Bergamu (razmjer 1:35). Testovi modela su omogućili da se brana olakša blagim smanjenjem njene debljine. O geološkim prilikama rečeno je samo da je dolina Vayont sastavljena od krečnjaka i dolomita, karakterističnih za istočne Alpe, da slojevi padaju uzvodno od rijeke i to je povoljno za podupiranje brane (sl. 1).

Brana je završena 1960. godine, a 9. oktobra 1963. dogodila se jedna od najgorih katastrofa u historiji hidrotehnike, koja je rezultirala smrću više od 2.600 ljudi. Uzrok je bilo klizište koje se urušilo u rezervoar. Najviša brana s tankim lukom na svijetu je preživjela sve proračune dizajnera. Kako je pokazala analiza materijala nakon katastrofe, geolozi nisu uzeli u obzir činjenicu da slojevi krečnjaka čine sinklinalni nabor čija se os poklapa sa smjerom doline. Istovremeno, sjeverno krilo je presječeno rasjedom. 1960. godine na lijevoj obali kod brane formiralo se klizište zapremine 1 milion m3.

Godine 1960-1961 probijen je 2-kilometarski katastrofalan preljevni tunel ako se klizišta nastave. Za praćenje razvoja procesa klizišta postavljena je mreža geodetskih mjerila, ali kako se pokazalo, mjerila nisu presjekla glavnu kliznu površinu. Od 1961-1963 uočeno je kontinuirano gravitaciono puzanje. Kasno uveče 9. oktobra 1963. godine, 240 miliona m3 zemlje se prebacilo u rezervoar za 30 sekundi, brzinom od 15-30 m/s. Ogroman talas visok 270 m za 10 sekundi prešao je akumulaciju dugu 2 kilometra, prelio branu i, metući sve na svom putu, srušio se u dolinu. Seizmički potresi zabilježeni su u Beču i Briselu.

Rice. 1. Geološki presjek riječne doline. Vajont (Italija): 1 - gornja kreda; 2 - donja kreda; 3 - malm; 4 - dogger; 5 - leyas. Brojevi u krugovima: 1 - glavna klizna površina; 2 - klizni blok; 3 - kvar; 4 - dno glacijalne doline; 5 - pravac prastarih pukotina; 6 - pravac mladih pukotina; 7 - rezervoar

2. Vodovod

Hidroelektrana na ravničarskoj rijeci uključuje i hidroelektranu. Da bi turbine hidroelektrane radile, potreban je ne samo neprekidan protok vode, već i pritisak - razlika u nivoima između gornjeg i donjeg bazena, tj. dionice rijeke uzvodno i nizvodno od hidroelektrane. Pritisak se koncentriše na mjestu pogodnom za korištenje kao rezultat izgradnje brane ili druge strukture za zadržavanje vode i punjenja rezervoara. Ova dva elementa su važne komponente vodovoda. Akumulacija je neophodna i za regulaciju neravnomjernog toka rijeke, dovodeći ga u skladu sa potrošnjom vode, tj. u ovom slučaju sa grafikom električnog opterećenja hidroelektrane. Hidroelektrane na punovodnim ravničarskim rijekama nalaze se u njihovom koritu i nazivaju se ili protočnim hidroelektranama niskog pritiska, ili hidroelektranama blizu brana ako je pritisak dovoljno visok.

Budući da nije ekonomski izvodljivo akumulirati rijetke velike vodene poplave u akumulaciji i budući da se potrošnja električne energije, tj. korištenje vodosnabdijevanja može biti prekinuto zbog havarije, hidrocentrala mora imati preljev za propuštanje vode iz gornjeg bazena u donji bazen, osim turbina, kako bi se izbjeglo prelijevanje rezervoara i prelijevanje vode; brana sa nastalim destruktivnim posljedicama. Osim turbina, prolaz vode u donji bazen u slučaju gašenja agregata hidroelektrane može biti neophodan i kada rezervoar nije napunjen, ako bez dovoda ove vode korisnici vode koji se nalaze nizvodno - hidroelektrana elektrane, vodeni transport, sistemi za navodnjavanje itd. - pretrpjet će štetu. Da bi se riješio ovaj problem, u sklopu hidrauličkog sistema grade se propusti sa dubokim rupama – ispusti za vodu.

Prolaz vode u donji bazen može biti neophodan i za potrebe pražnjenja rezervoara za pregled i popravku hidroelektrana. Zatim treba uključiti odvode s dubokim ili donjim rupama. Za opskrbu velike količine vode za svoju glavnu svrhu - turbinama hidroelektrane, čišćenjem opasnih inkluzija - leda, bljuzgavice, taloga, smeća itd., Potrebne su posebne strukture - vodozahvati.

Hidroelektrana se može nalaziti na planinskoj rijeci ne u blizini brane, već nizvodno na obali; voda se u njega iz vodozahvata napaja posebnim vodovodom i iz njega se odvodi u rijeku također posebnim vodovodom, koji se zajedno nazivaju preusmjeravanjem, a posebno - dovodnim i izlaznim derivacijama. Namjena uređaja za preusmjeravanje je ista kao i konstrukcija brane, koncentracija pritiska za njegovu pogodnu upotrebu. U planinskim rijekama, voda pada sa velikim nagibom površine, rasipajući svoju potencijalnu energiju. Kanal položen uz obalu sa minimalnim nagibom dovodi vodu do hidroelektrane čija se površina malo razlikuje od nivoa gornjeg bazena.

Kao rezultat, stanica koristi veći pritisak, pad većeg dijela rijeke, ne samo zbog oslonca brane, već i zbog razlike u nagibu rijeke i kanala. Uloga abduktivne derivacije je slična; vodostaj u njemu se malo razlikuje od nivoa vode u rijeci na kraju skretanja, tako da je na početku skretanja oticanja na hidroelektrani nivo niži nego u blizini u rijeci paralelnog toka. Tako stanica dobija još veći pritisak, koristeći pad dodatnog dijela rijeke. Diverzioni hidrosistemi imaju veliki obim, tako da obuhvataju glavni sklop sa branom, prelivom i vodozahvatom, sklop stanice sa tlačnim bazenom koji dovršava preusmjeravanje opskrbe, cjevovode koji dovode vodu do turbina i zgradu hidroelektrane. i prethodno pomenuti elementi skretanja.

Rice. 2. Protočna hidroelektrana niskog pritiska sa hidroelektranom i brodskom prevodnicom

Na sl. Na slici 3 prikazana je hidroelektrana sa kratkim preusmjeravajućim kanalom na planinskoj rijeci. Glavna jedinica uključuje betonsku preljevnu branu, vodozahvat sa taložnikom. Jedinica stanice uključuje tlačni bazen i prelivni otvor u praznom hodu. Na sl. 9 prikazuje, djelimično u presjeku, podzemnu hidroelektranu sa tunelskim skretanjem. Vidljiva je visoka preljevna brana, duboki vodozahvat, kao i prenaponski rezervoar na kraju potisnog ulaznog dijela skretanja.

Rice. 3. Hidroelektrana sa odvodnim kanalom

Ukoliko postoji brana, hidroelektrani kompleks mora sadržavati preljeve, kao i ispuste potrebne za plovidbu. Obje ove funkcije se često kombiniraju u jednoj zgradi. Kao rezultat izgradnje brane nastaje pad (razlika u nivou) između bazena, za prevazilaženje kojeg brodovima koji idu uzvodno i nizvodno potrebni su plovni objekti (pretvornice, brodski liftovi. Često se uz vodovod gradi luka sa akvatorijom zaštićenim od olujnih valova, vezovima i rukavcem za zimovanje brodova.

Prilazni kanali plovnom objektu, uzvodno i nizvodno, čine svojevrsnu diverziju po kojoj se brodovi kreću, ali malo vode protiče, samo za punjenje i pražnjenje komore za zaključavanje u procesu zaključavanja brodova. Ponekad ovi kanali poprime znatnu dužinu ako je potrebno zaobići dio rijeke koji je nezgodan za plovidbu - ispraviti oštar zavoj, zaobići brzake. Dugi kanali sa mnogo prevodnica međusobno povezuju različite rijeke.

Korišćenje vodnih resursa za navodnjavanje poljoprivrednog zemljišta i navodnjavanje aridnih područja zahteva izgradnju sopstvenih kompleksa hidrauličnih objekata i nameće sopstvene zahteve za regulisanje rečnog toka. Površina navodnjavanog zemljišta je obično vrlo velika, a hidraulične konstrukcije koje se nalaze na njemu su toliko brojne da se njihov kompleks ne može nazvati hidrauličkim sustavom. Dio objekata, kompaktno smješten na korištenoj rijeci, kao dio brane koja čini rezervoar za regulaciju toka rijeke, preljev za prolazak poplava, vodozahvat i taložnik za taložnicu iz vode koja se uzima za navodnjavanje , naziva se glavna jedinica sistema za navodnjavanje.

Od glavnog čvora do navodnjavanog zemljišta, voda se dovodi magistralnim vodovodom, najčešće kanalom. Njena dužina se meri desetinama i stotinama kilometara, od nje se odvajaju razvodniki, a od njih se odvajaju prskalice. Neiskorištene zaostale vode sa njiva sakupljaju se kolektorima i ispuštaju u vodotok. Ako se dio navodnjavanog zemljišta nalazi iznad nivoa vode u magistralnom kanalu, voda za ova zemljišta se snabdijeva iz crpnih stanica. Na samoj mreži za navodnjavanje nalaze se regulatori, diferencijali, ispustne strukture itd.

Sistemi odvodnje u područjima sa prekomjernom vlagom tla i rasprostranjenim močvarama prirodno ne zahtijevaju izgradnju brana. Kompleks konstrukcija ovih sistema obuhvata drenaže, male i velike kanale, razne objekte na drenažnoj mreži; Izvode se korektivni radovi na vodotocima (ravnanje, čišćenje, produbljivanje, obalne brane). Sistem za odvodnju može se napajati gravitaciono, međutim, ako je teren previše ravan, mogu biti potrebne crpne stanice na mreži i za pumpanje vode u vodotok.

Integrisani sistemi vodosnabdijevanja i kanalizacije su veoma složeni i raznovrsni. Raznolikost uglavnom ovisi o vrsti potrošača vode - komunalni ili industrijski vodovod. Mnoge industrije zahtijevaju kontinuiranu opskrbu velikim količinama vode, uključujući, na primjer, celulozu i papir, metalurške, hemijske, termo (i nuklearne) elektrane (za hlađenje kondenzatora). Prije nego što se preostali dio ove vode, promijenjenog kvaliteta (otpadne vode), ispusti u vodotok ili vrati u proizvodnju (opskrba recikliranom vodom), mora se prečistiti, dezinfikovati, ohladiti i sl. U sklopu integralnog vodosnabdijevanja i sistem otpadnih voda, pored glavne jedinice objekata na rijeci i mreže vodovoda kod potrošača, postoje crpne stanice i sistem za prečišćavanje vode zauzete iz vodotoka, kao i složeniji sistem za prečišćavanje vode koja se uklanja. od potrošača.

3. Rezervoari

Akumulacija je vještačka akumulacija značajnog kapaciteta, koja se obično formira u riječnoj dolini pomoću struktura za zadržavanje vode kako bi se regulisao njen protok i dalja upotreba u nacionalnoj ekonomiji. U tabeli 1 prikazuje najveće rezervoare na svijetu.

Tabela 1. Najveće akumulacije na svijetu

U rezervoaru se izdvajaju sljedeći glavni elementi i zone (slika 4).

Rice. 4. Glavni elementi i zone rezervoara. Glavni elementi režima: 1 - nizak vodostaj do rukavca; 2 - nivo poplave do rukavca; 3 - normalan nivo zadržavanja; 4 - visok vodostaj u uslovima rukavca

Protočni kapacitet kompleksa vodovoda (njegove turbine, rasponi preljeva, dna, brane) ograničen je iz ekonomskih i, rjeđe, tehničkih razloga. Stoga, kada akumulacija teče vrlo rijetkom frekvencijom (jednom na svakih sto, hiljada ili čak deset hiljada godina), hidraulički sistem nije u stanju da prođe cijelu masu vode koja teče duž rijeke. U tim slučajevima, nivoi vode u cijelom rezervoaru i na brani raste, ponekad povećavajući njenu zapreminu za značajnu količinu; Istovremeno se povećava kapacitet vodovoda. Takav porast nivoa iznad FSL tokom perioda velikih poplava rijetke frekvencije naziva se forsiranje nivoa akumulacije, a sam nivo se naziva prisilno zadržavanje vode (FRU). Na akumulacijama koje se koriste za transport vode ili splavarenje drvetom, smanjenje nivoa tokom perioda plovidbe ograničeno je na nivo na kojem riječna flota, zbog stanja dubina, može nastaviti normalan rad. Ovaj nivo, koji se nalazi između NPU-a i UMO-a, naziva se nivo odgovora navigacije (NS). Nivoi vode, posebno tokom NPU i FPU, na brani iu srednjoj i gornjoj zoni akumulacije nisu isti. Ako nivo brane odgovara oznaci NSL, onda se udaljavanjem od nje povećava, prvo za centimetre, a zatim za desetine centimetara. Ovaj fenomen se naziva krivulja povratne vode.

Pored velikih i nesumnjivih koristi koje rezervoari donose, nakon njihovog punjenja prate se i prateće, često negativne, posljedice. To uključuje sljedeće. Najveću štetu nacionalnoj privredi nanosi stalno plavljenje teritorija sa naseljima, industrijskim preduzećima, poljoprivrednim zemljištem, šumama, mineralnim resursima, željeznicama i putevima, komunikacionim i dalekovodima, arheološkim i istorijskim spomenicima i drugim objektima koji se nalaze na njima. Pod trajno poplavljenim podrazumijevamo područja koja se nalaze ispod normalnog nivoa zadržavanja. Privremena plavljenja područja koja se nalaze na obalama akumulacija u rasponu od normalnog do prisilnog nivoa rukavca također izazivaju štetu, ali se dešavaju rijetko (jednom u 100 - 10.000 godina).

Povećanje nivoa podzemne vode u području uz akumulaciju dovodi do njegovog plavljenja - močvare, plavljenja podzemnih objekata i komunikacija, što je također neisplativo.

Preoblikovanje (prerada) obala akumulacija talasima i strujama može dovesti do uništenja velikih površina korisne, razvijene teritorije. Procesi klizišta nastaju ili postaju aktivniji duž obala akumulacija. Uslovi za plovidbu i rafting na rijeci se radikalno mijenjaju, rijeka se pretvara u jezero, dubine se povećavaju, brzine smanjuju. Smanjene su dimenzije podzemnog mosta potrebne za vodni transport.

Zimski režim rijeke se jako mijenja, ledeni pokrivač na akumulaciji se produžava, a mulj nestaje, ako ga je bilo. Zamućenost se smanjuje kako se sediment taloži u rezervoaru.

Među mjerama za nadoknadu štete uzrokovane poplavama i poplavama zemljišta, gradovi, radnička naselja, kolhoznička imanja, kao i industrijska preduzeća premeštaju se i obnavljaju na nova nepoplavljena mjesta. Pojedine dionice puteva se pomjeraju, proširuju se njihova površina, ojačavaju kosine nasipa itd. Premještaju ili štite povijesne i kulturne spomenike, a ako to nije moguće proučavaju ih i opisuju. Podižu raspone mostova i obnavljaju mostove. Riječne čamce zamjenjuju jezerske flote, a splavarenje krticom zamjenjuje se splavovima za vuču. Sprovode krčenje šuma i krčenje šuma na području akumulacije. Oni dovršavaju razvoj mineralnih resursa (na primjer, ugalj, ruda, građevinski materijal, itd.) ili osiguravaju mogućnost njihovog naknadnog razvoja u prisustvu akumulacije. Ponekad se pokaže da je ekonomski izvodljivo, umjesto uklanjanja privrednih objekata i naselja iz plavne zone akumulacije, provesti mjere za njihovu inženjersku zaštitu.

Kompleks hidrotehničkih i melioracionih mjera, objedinjen pod nazivom inženjerska zaštita, obuhvata nakopavanje ili ograđivanje objekata i vrijednih zemljišta, isušivanje poplavljenih ili nasipanih površina drenažom i ispumpavanje vode, jačanje obala na pojedinim dijelovima akumulacije i dr.

4. Brane

Brana je konstrukcija koja blokira vodotok, koji podupire vodu do nivoa višeg od domaćeg nivoa i tako koncentriše na jednom mjestu pogodan pritisak za korištenje, odnosno razliku u vodostaju ispred i iza brane. Brana zauzima važno mjesto u svakom hidrauličnom sistemu pod pritiskom.

Brane se grade u različitim klimatskim i prirodnim uslovima - na sjevernim geografskim širinama iu područjima permafrosta, kao i na jugu, u tropskim i suptropskim zonama, sa visokim pozitivnim temperaturama. Njihova lokacija obuhvata vodene ravničarske rijeke koje teku u kanalima sastavljenim od nestjenovitog tla - pijeska, pješčane ilovače, ilovače i gline, kao i planinske rijeke koje teku u dubokim kamenitim klisurama, gdje se često javljaju jaki potresi. Raznolikost prirodnih uslova, namjene izgradnje brana, obima i tehničke opremljenosti izgradnje doveli su do raznovrsnosti tipova i dizajna. Kao i druge građevine, brane se mogu klasificirati prema mnogim kriterijima, na primjer, po visini, materijalu od kojeg su izgrađene, sposobnosti prolaska vode, prirodi njihovog rada kao potpornih konstrukcija itd.

Hidraulične vodozadržne konstrukcije, koje uključuju brane, percipiraju sile različitog porijekla, prirode i trajanja, čiji je ukupan utjecaj mnogo veći i složeniji od utjecaja sila na zgrade i objekte industrijskog i civilnog tipa.

Da biste razumjeli uvjete rada konstrukcija za zadržavanje vode, razmotrite dijagram betonske brane s glavnim opterećenjima koja djeluju na nju. Kao i sve proširene betonske konstrukcije, brana je izrezana na dijelove sa šavovima koji omogućavaju nesmetanu deformaciju sekcija pod utjecajem temperature, skupljanja i padavina, čime se sprječava nastanak pukotina. Na svaki dio brane dužine L, visine H i širine osnove B djeluju sljedeće sile.

Težina dijela brane G određena je njegovim geometrijskim dimenzijama i specifičnom težinom betona g=r´g (kao što je poznato, specifična težina tvari jednaka je proizvodu njene gustine i ubrzanja gravitacije).

Rice. 5. Poprečni profili savremenih brana u poređenju sa siluetama drugih građevina (dimenzije u metrima): 1 - Dnjepar; 2 - Bukhtarminskaya; 3 - Krasnojarsk; 4 - Bratskaya; 5 - Charvakskaya; 6 - Keopsova piramida; 7 - Toktogul; 8 - Chirkeyskaya; 9 - Sayano-Shushenskaya; 10 - brana Usoi; 11 - Nurek; 12 - Moskovski državni univerzitet; 13- Ingurskaya

Pritisak filtrirane vode na podnožje brane nastaje usled podzemnog toka vode koja teče pod pritiskom kroz pore i pukotine u tlu baze brane od gornjeg repa ka donjem. Približna vrijednost ove sile, koja se naziva povratni pritisak, jednaka je:

U=´gBL,

gdje su H1, H2 dubine vode u bazenima; g je specifična težina vode; a je faktor redukcije koji uzima u obzir utjecaj protuprocjednih uređaja i drenaže u podnožju brane.

Hidrostatički pritisak vode iz gornjeg i donjeg bazena određuje se po formulama:

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

Gore navedene snage spadaju u kategoriju najvažnijih i stalno delujućih. Osim njih, u potrebnim slučajevima, posebne formule uzimaju u obzir dinamički pritisak valova, pritisak leda, taloženje sedimenta u rezervoaru, kao i seizmičke sile. Neujednačene temperaturne fluktuacije dodatno utiču na čvrstoću betonske brane. Hlađenje površina brane izaziva na njima vlačna naprezanja, a u betonu se mogu formirati pukotine koji im slabo odolijeva. U uslovima navedenih sila i pritiska vode, brana mora biti čvrsta, otporna na smicanje i vodootporna (ovaj zahtjev vrijedi i za njen temelj). Osim toga, brana mora biti ekonomična, tj. Od svih opcija koje zadovoljavaju navedene zahtjeve treba odabrati opciju koju karakteriziraju minimalni troškovi.

Posebno mjesto u hidrotehnici zauzimaju pitanja koja se odnose na filtraciju vode iz uzvodnog u nizvodno. Ova pojava je neizbježna, a zadatak hidrotehnike je da je predvidi i organizuje, te da uz pomoć inženjerskih mjera spriječi opasne ili neisplative posljedice. Putevi filtracijskih struja mogu biti: tijelo konstrukcije, čak i ako je izgrađeno od betona; temelj građevine, posebno kada je nestjenovita ili napuknuta stijena; obale na mjestima gdje se nalaze tlačne strukture. Štetne posljedice filtracije su neproduktivni gubici vode iz akumulacija, koja se stoga ne koristi u narodno-privredne svrhe, protupritisak koji umanjuje stepen stabilnosti tlačne konstrukcije, te poremećaji filtracije ili deformacije tijela zemljane brane ili nepritisak. -temelji stijena, posebno u obliku sufuzije ili izdizanja.

Sufuzija se obično naziva uklanjanjem malih čestica filtracijskim protokom kroz pore između većih čestica; javlja se u nekohezivnim (rastresitim) zemljištima - heterogenim peskovitim, peskovito-šljunkovitim. Hemijskom sufuzijom otapaju se soli koje se nalaze u stijenama. Odliv je uklanjanje podzemnim tokom, filtriranjem ispod strukture pod pritiskom u nizvodno, značajnih količina temeljnog tla koje se sastoji od kohezivnih stijena, kao što su ilovača, glina, itd.

Da bi se osigurao normalan rad konstrukcije i eliminisale opasne pojave, prilikom projektovanja konstrukcije predviđeno je racionalno podzemno kolo (slika 6). To se postiže povećanjem puta filtracije ispod konstrukcije, stvaranjem vodootpornog premaza u gornjem bazenu (nizvodno) i moćnog rezervoara vode u donjem bazenu, polaganjem limova ili drugih zavjesa, zubaca ili drugih mjera.

Rice. 6. Dijagram brane na bazi filtera (prema S.N. Maksimovu, 1974): 1 - tijelo brane, 2 - vodno tijelo, 3 - pregrada, 4 - dolje, 5 - protočni vodovi, 6 - šipovi

Brane od zemljanih materijala.

Drevni tip tlačnih hidrauličnih konstrukcija su brane napravljene od materijala tla. Ovisno o korištenom tlu, brane mogu biti homogene ili heterogene u poprečnom profilu, a tijelo potonjeg se sastoji od nekoliko tipova tla. Za izgradnju homogene zemljane brane koriste se različita slabo propusna tla - pijesak, morena, les, pjeskovita ilovača, ilovača itd. U pogledu dizajna brane i njene povezanosti sa temeljem, ovo je najjednostavniji tip pritiska. struktura.

Heterogene brane se, pak, dijele na brane sa ekranom od niskopropusnog tla, položene na strani uzvodne padine brane, i brane sa jezgrom, u kojima se slabo propusno tlo nalazi u sredini profil brane. Umjesto zemljišnog jezgra, mogu se koristiti i dijafragme koje nisu od tla od asfalt betona, armiranog betona, čelika, polimera itd.

U zavisnosti od načina izvođenja radova, zemljane brane mogu biti ili nasipne brane, sa mehaničkim sabijanjem izlivenog tla, ili aluvijalne brane izgrađene hidromehanizacijskim sredstvima; potonju metodu izgradnje zemljanih brana, uz odgovarajuće uslove (snabdevanje vodom, energijom i opremom, prisustvo odgovarajućeg sastava tla, itd.), karakteriše visoka produktivnost, koja dostiže i do 200 hiljada m3/dan.

Kameno-zemljane brane su izgrađene u glavnom dijelu zapremine od stenske nasutosti; njihova vodonepropusnost se postiže izgradnjom sita ili jezgra, položenih od niskopropusnih tla (ilovača i sl.). Između kamena i sitnozrnog tla postavljaju se reverzni filteri - prelazni slojevi peska i šljunka sa sve većom krupnoćom prema kamenu da bi se sprečilo otopljenje zemlje antifiltracionih uređaja.

Takve brane se široko koriste u hidrauličkim konstrukcijama visokog pritiska na planinskim rijekama. Dakle, visina brane hidroelektrane Nurek na rijeci. Vakhshe je 300 m.

Njihova prednost, u odnosu na druge vrste brana, je upotreba kamena i zemlje dostupnog na gradilištu, mogućnost opsežne mehanizacije glavnih vrsta radova (lijevanje kamena i nasipanje zemlje), kao i dovoljna seizmička otpornost. U poređenju sa drugim tipovima zemljanih brana, brane od kamene zemlje karakteriše veća strmina padina, tj. manja količina materijala.

Mala širina kontakta niske propusnosti između brane kamen-zemlja i temelja komplikuje dizajn njihovog vodootpornog sučelja. Na nestjenovitom tlu potrebno je zabiti niz šipova ili položiti betonsku ogradu, a na kamenitim tlima cementna zavjesa se postavlja injektiranjem cementnog maltera kroz izbušene bušotine u pukotine stijena. Takvi spojevi sprječavaju opasne pojave filtracije u podnožju tlačnih struktura.

Nasipne brane se podižu bacanjem ili izlivanjem kamena, a vodootpornost im je obezbeđena ekranom na uzvodnoj padini ili dijafragmom na sredini profila, izgrađenom od materijala koji nisu tla (armirani beton, drvo, asfalt beton, čelik, plastike itd.). Kamene brane se grade od suhozida, za koje je potrebna i ugradnja paravana, ili od kamenog zida sa malterom. Ove brane se danas retko grade.

Brane od umjetnih materijala.

Drvene brane su jedna od najstarijih vrsta tlačnih konstrukcija, koja datira stotinama godina unazad. U ovim branama glavna opterećenja nose drveni elementi, a njihova stabilnost na smicanje i plutanje osigurava se učvršćivanjem drvenih konstrukcija u podnožje (npr. zabijanje šipova) ili opterećenjem balastom od kamena ili zemlje (u nizovima). . Drvene brane se grade za niske nagibe, od 2 do 20 m.

Brane od tkanine počele su se graditi relativno nedavno zbog pojave izdržljivih, vodootpornih sintetičkih materijala. Glavni konstruktivni elementi tkanih brana su sama školjka, ispunjena vodom ili zrakom i koja djeluje kao kapija (pregrada), sidreni uređaji za pričvršćivanje školjke na betonsku žleb, cijevni sistem i pumpna ili ventilatorska oprema za punjenje i pražnjenje. školjka. Opseg primjene platnenih brana rijetko prelazi granicu visine od 5 m.

Betonske brane se široko koriste u hidrotehnici. Izgrađene su u različitim prirodnim uslovima i omogućavaju prelivanje vode kroz posebne raspone na njihovom vrhu (prelivne brane), što je nemoguće ili neracionalno kod brana od zemljanih materijala. Njihovi strukturni oblici su veoma različiti, što zavisi od mnogih faktora. Najveća visina betonske brane gravitacionog tipa Grand Dixance (Švajcarska) je 284 m temelj. Prelivne brane kaskade Svirsky i Volzhsky izgrađene su na temeljima bez stijena u teškim geološkim uvjetima. Lake betonske brane pojavile su se kasnije od masivnih i imaju relativno malu rasprostranjenost u Rusiji. Betonske brane se po projektu dijele na tri tipa: gravitacijske, lučne i potporne. Najpoznatiji tip ovih brana su kontra brane. Njihova prednost u odnosu na masivne je manji obim betonskih radova. Istovremeno, zahtijevaju izdržljiviji beton i ojačanje armaturom.

Gravitacione brane, kada su izložene glavnim silama hidrostatskog pritiska, pružaju dovoljnu otpornost na smicanje, uglavnom zbog svoje velike vlastite težine. U cilju suzbijanja filtracije vode, u podnožju brane (u stjenovitim temeljima) postavljaju se cementne zavjese, a zabijaju se nizovi šipova (kod nestjenovitih temelja). Da bi se povećala stabilnost brane, organizira se drenaža, ugrađuju se šupljine koje smanjuju protupritisak i poduzimaju se druge mjere.

Lučne brane su zakrivljene u tlocrtu sa konveksnošću prema gornjem bazenu, otporne su na djelovanje hidrostatskog pritiska i drugih horizontalnih posmičnih opterećenja, uglavnom zbog njihovog naglaska na obalama klisure (ili upornjaka). Prilikom izgradnje lučnih brana, obavezan uslov je prisustvo dovoljno jakih i slabo prinosnih stijena u obalnim područjima. Ove brane, kao i gravitacione brane, ne zahtijevaju značajnu težinu betonskog zidanja, ekonomičnije su od gravitacijskih brana. Polumjeri zakrivljenosti njihovih lučnih elemenata povećavaju se odozdo prema gore.

Konturne brane se sastoje od niza kontrafora, čiji je oblik na bočnoj fasadi blizak trapezu, koji se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog; podupirači podupiru tlačne stropove, koji apsorbiraju opterećenja koja djeluju sa gornje strane. Rasponi mosta oslanjaju se na kontrafore na vrhu. Zauzvrat, podupirači prenose opterećenje na bazu. Najpoznatije vrste kontra brana su: masivne kontra brane, ravnih stropova i višelučne brane. Podporne brane mogu biti slijepe ili prelivne. Izgrađeni su na kamenitim i ne-stjenovitim tlima; u potonjem slučaju imaju dodatni konstrukcijski element u obliku temeljne ploče, čija je svrha smanjenje naprezanja u temeljnom tlu. Radi veće seizmičke otpornosti kontrafora u poprečnim seizmičkim uvjetima (preko rijeke), ponekad su međusobno povezani masivnim gredama.

Karakteristika kontra brana je povećana širina u podnožju i nagib gornje strane, što dovodi do činjenice da se značajna vertikalna komponenta pritiska vode prenosi na potonju, pritiskajući branu na podnožje i osiguravajući joj stabilnost. protiv smicanja, uprkos smanjenoj težini. Protivpritisak u takvim branama je manji nego kod masivnih gravitacionih brana.

Potporne brane zahtijevaju manje količine betona od gravitacionih brana, međutim, troškovi poboljšanja kvaliteta betona, armature i usložnjavanja radova čine ih prilično bliskim jedna drugoj po ekonomskim pokazateljima. Najviša kontra (višelučna) brana Daniel-Johnson, visoka 215 m, izgrađena je u Kanadi.

5. Prelivi

Pored slijepe brane, veliki značaj u strukturi hidrocentrala imaju i preljevi, tj. uređaji za ispuštanje suvišnih poplavnih voda ili propuštanje tokova u druge svrhe. Postoji nekoliko različitih rješenja za lokaciju preljeva u vodovodu.

Rasponi preljeva mogu se izgraditi na vrhu betonske brane u koritu rijeke ili na poplavnoj ravnici rijeke; tada će konstrukcija poprimiti oblik preljevne brane. Preliv se može izgraditi nezavisno od brane u obliku posebne konstrukcije koja se nalazi na obalnoj padini i zbog toga se naziva obalni preliv.

I u tijelu brane i na nagibu obale, otvori za prelivanje mogu se postaviti blizu oznake vrha brane ili duboko ispod nivoa vode. Prvi se zovu površinski, drugi - duboki ili donji prelivi.

Površinski rasponi prelivnih brana mogu biti otvoreni (bez kapija), ali obično imaju kapije koje regulišu uzvodni nivo vode. Kako bi se spriječilo prelijevanje rezervoara, kapije se otvaraju djelomično ili potpuno, sprečavajući da nivo vode poraste iznad normalnog nivoa zadržavanja (NLV). Da bi se poboljšali uvjeti za prolaz vode kroz branu, njenom grebenu se daje glatki, zaobljeni obris, koji se zatim pretvara u površinu koja se strmo spušta, završavajući blizu nivoa repne vode sa još jednim obrnutim zaobljenjem, usmjeravajući tok u korito rijeke. Cijela dužina fronta preljeva podijeljena je na više raspona pomoću bikova. Bikovi, osim toga, percipiraju pritisak vode iz kapija, a služe i kao oslonci za mostove namijenjene servisiranju mehanizama za podizanje i kapija i transportnih veza između obala.

Voda koja se oslobađa kroz branu ima veliku zalihu potencijalne energije, koja se pretvara u kinetičku energiju. Borba protiv destruktivne energije toka koji se ispušta kroz branu provodi se na različite načine. Iza preljevne brane, na masivnu betonsku ploču ugrađuju se apsorberi energije u obliku zasebnih betonskih masa - dama, stupova ili armiranobetonskih greda. Ponekad se nizvodno od preljevne brane organizira površinski režim tako što se u donji dio preljeva ugrađuje izbočina i nožica od koje se odvaja pri većoj brzini, tok se koncentriše na površini, a valjak sa umjerenim pod njim se formiraju obrnute brzine na dnu.

Iza prelivnih brana, koje imaju nestenske temelje, napravljena je pregrada iza otvora za vodu - ojačani propusni dio korita rijeke.

Tipično, na obali se preljevi nalaze u vodovodima sa branama od zemljanih materijala koji ne dozvoljavaju tokovima vode da prolaze kroz njihov vrh, kao i u vodovodima sa betonskim branama u uskim klisurama, gdje kanal zauzima hidroelektrana. stanična zgrada u blizini brane. Njihove vrste su veoma raznolike. Najčešće se koriste površinski prelivi, u kojima ispust teče duž površine obale u otvorenom iskopu. Nalaze se na jednoj ili dvije obale, često uz branu, i imaju sljedeće komponente: ulazni kanal, sam preljev sa rasponima preljeva, bikovi i kapije (ili automatsko djelovanje bez kapija), izlazni kanal u obliku veliki protok ili stepenasti pad (koristi se rijetko). Obalni preljevi su upotpunjeni uređajima za iskopavanje vode, sličnim onima postavljenim nizvodno od prelivnih brana - bunar za vodu.

Ako lokalni uslovi onemogućavaju usmjeravanje izlaznog kanala, onda se može zamijeniti odvodnim tunelom; To će rezultirati obalnim preljevom tunelskog tipa. Tunelski obalni preljevi imaju sljedeće komponente: ulazni kanal koji se nalazi na visokim kotama obalne padine u gornjem bazenu, sam preljev sa kapijama i izlazni tunel koji se završava dijelom kanala i dispenzerom za vodu.

Duboki i donji preljevi se nalaze na kotama blizu dna vodotoka na kojem se gradi hidraulički sistem. Uređeni su za sljedeće namjene: da propuštaju riječni tok prilikom izgradnje brane u koritu rijeke (građevinski prelivi), au nekim slučajevima da propuštaju cijeli ili dio proticaja. Njihove glavne varijante su tunelski i cevasti prelivi. Prelivni tuneli se nalaze u stjenovitim obalnim masivima, zaobilazeći branu, njihova dužina je nekoliko stotina metara, dimenzije poprečnog presjeka određene su protokom. Oblik poprečnog presjeka građevinskih preliva je obično potkovičastog oblika. Preostali tuneli, koji rade pod visokim pritiskom, imaju kružni poprečni presjek.

Cjevasti preljevi se nalaze u sklopu hidroelektrane ovisno o vrsti brane. Ako je brana betonska (gravitaciona, kontraforna ili lučna), tada su preljevi cijevi koje prosijeku njeno tijelo od uzvodno do nizvodno i opremljene su kapijama. Ako je brana uzemljena, tada se ispod brane ugrađuju cijevni odvodi, koji ih produbljuju u podnožje. To su toranj iz kojeg proizlaze čelične ili armirano-betonske cijevi okruglog ili pravokutnog presjeka, ovisno o pritisku. Mogu biti pojedinačni ili sastavljeni u neku vrstu “baterije”, ovisno o potrošnji. U ulaznim i izlaznim dijelovima cijevi postavljaju se kapije i upravljački mehanizmi.

Kapije i liftovi. Glavne kapije služe za regulaciju protoka i nivoa vode u gornjem bazenu, kao i za omogućavanje, u nekim slučajevima, prolaz šume, leda, stelje i nanosa. Mogu u potpunosti ili djelomično pokriti propuste. Dizajn kapija ovisi o njihovoj lokaciji; kapije površinskih rupa, često velike, percipiraju relativno nizak hidrostatički pritisak; ventili dubokih rupa, koji imaju znatno manje dimenzije, doživljavaju visok hidrostatički pritisak. Kapije se najčešće izrađuju od čelika, za male pritiske i raspone začepljenih rupa - od drveta, u niskotlačnim nekritičnim konstrukcijama sa velikim rasponima - od platnenih materijala (fabric brane). Najrasprostranjeniji u hidrauličkim konstrukcijama su ravni ventili, koji su metalna konstrukcija u obliku štita koja se kreće u vertikalnim žljebovima bikova i upornjaka. Komponente ravnih kapija su: vodootporna obloga koja apsorbira pritisak vode uzvodno, zatim sistem greda, rešetki i potpornih konstrukcija koje se kotrljaju ili klize duž posebnih šina ugrađenih u žljebove. Masa pokretnog dijela kapija je prilično značajna na velikim visinama i rasponima prelazi 100 tona, što zahtijeva moćne mehanizme za podizanje. Da bi se smanjila sila podizanja mehanizama, koriste se segmentni ventili, koji se pri podizanju i spuštanju okreću oko šarki ugrađenih u bikove i upornice. Takvi ventili se također široko koriste, ali njihova cijena premašuje cijenu ravnih ventila.

6. Zahvati vode

vodoprivredna brana obična akumulacija

Svrha zahvata vode. Vodozahvati su dijelovi vodozahvatnih objekata čija je osnovna namjena prikupljanje vode iz vodotoka (rijeke, kanala) ili akumulacije (jezera, akumulacije); radnju za koju su namijenjene možemo nazvati unosom vode.

Potrošač obično reguliše protok vode. Unos vode mora biti osiguran na bilo kojem nivou zadržavanja - od normalnog (NLV) do najnižeg - nivoa mrtve zapremine (LVL).

Funkcije vodozahvatne strukture uključuju pročišćavanje vode od nečistoća i stranih tijela.

Vodovodne konstrukcije. Dizajn i oprema vodozahvata uvelike ovise o vrsti hidrauličke jedinice i vrsti vodovodnog cjevovoda - pod pritiskom ili bez pritiska. Stoga je opis dizajna i opreme vodozahvata i njihovog rada moguć samo za svaki tip posebno. Dimenzije vodozahvata karakteriziraju dimenzije njegovog ulaznog dijela, gdje se nalaze rešetke za zadržavanje otpada (često se nazivaju rešetke za zadržavanje otpada). Da bi se olakšalo čišćenje sita i smanjili gubici pritiska na sitama, uzima se da brzina protoka na ulazu nije veća od 1,0 m/s. Ulazna površina velikih turbina mjeri se stotinama kvadratnih metara.

Vodozahvat ovog tipa, individualan za svaku turbinu, je pravokutni otvor u masi brane, koji se postepeno sužava i pretvara u kružni dio turbinskog cjevovoda.

Gornji dio ulaza zatvoren je armirano-betonskim zidom - vizirom, spuštenim ispod ULV. Vizira apsorbira pritisak leda i hvata plutajuće predmete. Ispred ulaza u vodozahvat postavljena je rešetka 1 od trakastih čeličnih šipki za zadržavanje krhotina suspendovanih u vodi koji bi mogli oštetiti turbinu. U toku rada, ostaci koji se nakupljaju na ulazu vode i na rešetki uklanjaju se mehaničkim grabuljama ili grabilicom, jer kada se rešetka začepi, njen otpor protoku vode će se značajno povećati.

Iza rešetke se u bikovima izrađuju žljebovi za postavljanje kapije 3 i zaustavljanje dovoda vode u vod turbine. Za održavanje i popravku brzog zatvarača, ispred njega su raspoređeni žljebovi 2 za remontni zatvarač. Do ventila za pregled i popravku možete doći preko otvora za inspekciju 6. Ventil za popravku je jednostavniji, nije potreban brz rad, spušta se ne u potok, već u mirnu vodu. Iza ventila je postavljen zračni kanal 7 - cijev za dovod zraka u kanal za vodu turbine, koja zamjenjuje vodu koja izlazi kroz turbinu u slučaju da se dovod vode zatvori ventilom za hitne popravke. Radi lakšeg rada, iznad vodozahvata podignuta je zgrada opremljena mostnom montažnom dizalicom. U povoljnim klimatskim uslovima objekat se ne gradi i koristi se montažna dizalica portalnog tipa.

Glavni ventil reguliše protok vode u skladu sa rasporedom potrošnje vode. Kretanje zatvarača se vrši pomoću hidrauličnog pogona.

U slučaju malih kolebanja u nivou gornjeg bazena, vodozahvatna konstrukcija se nalazi na visokim kotama obale, to je tzv. površinski obalni vodozahvat. Uz širok raspon operativnih nivoa akumulacije, potrebno je ugraditi duboki obalni vodozahvat, koji se nalazi nešto ispod ULV.

7. Vodovod

Namjena vodovodnih cjevovoda. Voda koja ulazi u vodozahvat i koja je očišćena od nečistoća mora se ostaviti potrošaču u skladu sa rasporedom potrošnje. Jedan od glavnih zahtjeva za vodovodne cjevovode (tlačne i netlačne) je vodootpornost njihovih zidova. Voda ne bi trebalo da se gubi na putu, a ovaj gubitak ne bi trebao da zamočvari okolinu. Za hidroelektranu je također potrebno da se potencijalna energija toka što manje gubi duž putanje, a da nagib njene slobodne ili pijezometrijske površine bude mali. Da bi se to postiglo, zidovi cijevi moraju biti glatki i karakterizirani malim otporom na protok. Vodovodima i sistemima za navodnjavanje i vodovodnim sistemima potrebni su glatki zidovi - što je voda veća, lakše je osigurati njeno gravitaciono snabdijevanje potrošačima, manje se energije troši na rad crpnih stanica. Samo za brodske kanale hrapavost zidova nije bitna, jer su brzine u njima male ili jednake nuli.

Zidove vodova ne bi trebalo da erodiraju trenutne brzine i talasi (talasi nastaju, na primer, kada se brodovi kreću duž kanala).

Dimenzije poprečnog presjeka vodovoda određuju se na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna. Na osnovu tehničko-ekonomskih poređenja određuju se i tip i dizajn vodovoda. U zavisnosti od namjene vodovoda, njegove veličine, prirodnih uslova i uslova izgradnje i rada, kao vodovod se mogu koristiti kanali, korita, cjevovodi i tuneli. Prva dva tipa su bez pritiska, a treća je pritisak; tunel može biti pod pritiskom ili bez pritiska (ako nije do vrha napunjen vodom). Često se optimalno rješenje postiže uzastopnim kombiniranjem različitih tipova dijelova vodovoda.

Najjednostavniji i najjeftiniji tip cijevi je obično kanal. Kanali su uobičajeni u svim oblastima hidrauličkog inženjerstva. Preporučljivo je trasu kanala položiti na planu tako da voda u njoj bude u udubljenju, a visina brana mala. Oblik poprečnog presjeka je trapezoidni (ponekad složenijeg oblika), strmina padina je određena njihovom stabilnošću; zemlja ne bi trebalo da klizi.

U kamenitom tlu poprečni presjek kanala se približava pravokutnom. Širina poprečnog presjeka kanala je veća od njegove dubine kako bi se smanjili gubici vode zbog filtracije iz kanala, povećala brzina protoka i smanjio otpor protoka, tj. Nagib površine, dno i kosine kanala obloženi su oblogom, najčešće betonom ili armiranim betonom. Ispod obloge kao drenaža postavlja se sloj grube zemlje (šljunak).

Tunel je najskuplji tip vodova po jedinici dužine. Ako je tunel položen u slabom, ne-stjenovitom tlu, tada se njegova cijena posebno povećava. S tim u vezi, može se dati prednost površinskim vrstama skretanja samo ako je znatno kraća, omogućava izravnavanje trase ili ako je obalna padina po kojoj se trasa može položiti neprikladna za površinsko skretanje - vrlo neravni teren, visoka strmine, klizišta, lavine.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Klasifikacija industrijskih hidrauličnih konstrukcija. Projektovanje hidrauličnih konstrukcija. Uticaj različitih faktora na kvalitet gradnje. Savremeni materijali za gradnju. Mjere za osiguranje potrebnog kvaliteta vode.

sažetak, dodan 21.03.2012


Koncept harmonizacije - sistemska metodologija za projektovanje hidrauličnih objekata. Osnovni principi i metodologija inženjerskih proračuna. Vjerovatnosna metoda za proračun hidrauličnih konstrukcija. Rješavanje hidrauličkih problema u probabilističkoj supstituciji.

sažetak, dodan 01.11.2014


Klasifikacija hidrauličnih konstrukcija i njihova primjena. Istražno i razvojno bušenje. Ostrvske konstrukcije, platforme za dubine veće od 50 m Projekti podvodnih proizvodnih sistema. Iskustvo u rukovanju strukturama naftnih i plinskih polja otpornih na led.

sažetak, dodan 02.12.2012


Izgled hidrauličke jedinice, izbor specifičnog protoka. Projektovanje bunara za vodu. Odabir broja i širine raspona brana. Dizajn drenažnog profila. Dizajn i upotreba ravnih ventila. Tehnička sigurnost hidrauličnih konstrukcija.

kurs, dodato 29.07.2012


Karakteristike područja na kojem će se graditi hidroelektrani kompleks. Izbor dimenzija glavnog profila brane. Određivanje oznake grebena u dubokoj zoni. Kosine, berme i drenažni uređaji. Proračun filtracije zemljane brane. Projektiranje strukture odvoda vode.

kurs, dodato 25.04.2015


Fiziografski uslovi formiranja oticaja. Vodna tijela Krasnodarskog teritorija: rijeke, jezera, estuari, rezervoari. Zagađenje vodnih tijela. Problem necentralizovanih izvora vode. Trenutno stanje hidrauličnih objekata.

rad, dodato 20.07.2015


Geografski položaj rezervoara Berezovsky. Inženjersko-geološki i hidrogeološki uslovi rekonstrukcije. Određivanje obima iskopnih radova i organizovanje izgradnje projektovanih objekata u toku rekonstrukcije akumulacije.

kurs, dodato 25.01.2015


Proračun glavnog kanala hidrauličke konstrukcije, određivanje ravnomjernog kretanja fluida pomoću Chezy formule. Određivanje hidraulički najboljeg presjeka kanala i dubina za date brzine protoka. Proračun višestepenog diferencijala.

kurs, dodan 07.12.2009


Trasiranje linearnih struktura. Ciljevi inženjersko-geodetskih snimanja za linearne objekte. Geodetski radovi u projektovanju linearnih komunikacija i pri polaganju trasa objekata. Utvrđivanje položaja puta u uzdužnom profilu.

test, dodano 31.05.2014


Hidrološke karakteristike projektovanog područja. Određivanje korisnih, prisilnih i mrtvih zapremina rezervoara. Odabir lokacije brane i trase propusta. Izrada plana i poprečnog presjeka brane. Proračun ulazne glave.

Hidraulične konstrukcije (HTC) obuhvataju tlačne čeone konstrukcije i prirodne brane (brane, brane, brane, sistemi za navodnjavanje, brane, brane, kanali, atmosferski odvodi, itd.), stvarajući razliku u nivoima vode prije i poslije njih, namijenjene upotrebi. vodnih resursa, kao i za borbu protiv štetnog djelovanja voda.

Brana je vještačka struktura za zadržavanje vode ili prirodna (prirodna) prepreka na putu vodotoka, koja stvara razliku u nivoima u njegovom gornjem i donjem toku duž korita rijeke; je važan tip opće hidrauličke konstrukcije sa propustima i drugim uređajima koji se njime stvaraju.

Umjetne brane stvara čovjek za svoje potrebe; To su brane hidroelektrana, vodozahvati u sistemima za navodnjavanje, brane, brane i brane koje stvaraju rezervoar u svom uzvodnom toku. Prirodne brane su rezultat prirodnih sila: klizišta, muljnih tokova, lavina, klizišta, zemljotresa.

Bazen - dio rijeke između dvije susjedne brane na rijeci ili dio kanala između dvije prevodnice.

Uzvodno od brane je dio rijeke iznad potporne konstrukcije (brane, brane).

Tapna voda je dio rijeke ispod potporne konstrukcije.

Pregača je ojačani dio korita rijeke nizvodno od hidrauličke konstrukcije preljeva koji štiti korito od erozije i izjednačava brzinu toka.

Rezervoari mogu biti dugoročni ili kratkoročni. Dugotrajni umjetni rezervoar je, na primjer, rezervoar gornjeg bazena Državne elektrane Iriklinskaya. Dugotrajni prirodni rezervoar nastaje zbog blokiranja rijeka urušavanjem čvrstih stijena (Tian Shan, planine Pamir, itd.).

Kratkotrajne vještačke brane se grade da bi se privremeno promijenio smjer korita rijeke tokom izgradnje hidroelektrana ili drugih hidrotehničkih objekata. Nastaju kao rezultat začepljenja rijeke rahlim tlom, snijegom ili ledom (džem, zatvor).

Umjetne i prirodne brane u pravilu imaju odvode: za umjetne brane - usmjerene, za prirodne - nasumično formirane (spontane). Postoji nekoliko klasifikacija hidrauličnih konstrukcija. Na osnovu lokacije GTS-a dijele se na:

• na kopnu (ribnjak, rijeka, jezero, more);
• podzemni cjevovodi, tuneli.

Na osnovu prirode i namjene upotrebe razlikuju se sljedeće vrste hidrauličnih konstrukcija:

• voda i energija;
• za vodosnabdijevanje;
• reklamacija;
• kanalizacija;
• vodni transport;
• dekorativni;
• topljenje drva;
• sport;
• ribarstvo.

Prema svojoj funkcionalnoj namjeni, hidraulične konstrukcije dijele se na sljedeće:

• konstrukcije za zadržavanje vode koje stvaraju pritisak ili razliku u nivoima vode ispred i iza konstrukcije (brane, nasipi);
• vodoopskrbne strukture (vodovode) koje se koriste za dovod vode do određenih tačaka (kanali, tuneli, kanali, cjevovodi, brane, akvadukti);
• regulacioni (korekcioni) objekti dizajnirani za poboljšanje uslova za protok vodotoka i zaštitu riječnih korita i obala (štitovi, brane, polubrane, zaštita obala, konstrukcije za vođenje leda);
• prelivne konstrukcije koje se koriste za propuštanje viška vode iz rezervoara, kanala, tlačnih bazena, koje omogućavaju delimično ili potpuno pražnjenje rezervoara.

Posebne hidraulične konstrukcije su uključene u posebnu grupu:

• GTS za korištenje vodne energije - zgrade hidroelektrana i tlačni bazeni;
• GTS za vodni transport - transportne brave, žljebovi;
• melioracioni hidraulički objekti - glavni i razvodni kanali, kapije, regulatori;
• hidraulički objekti za ribarstvo - ribnjaci, ribnjaci;
• složeni hidraulički objekti (vodovod) - hidraulički objekti ujedinjeni zajedničkom mrežom brana, kanala, prevodnica, elektrana itd.

Hidraulične konstrukcije(GTS) - vrsta inženjerskih objekata dizajniranih da obezbijede različite vrste korištenja vode (korištenje vode) i/ili da se bore protiv štetnog djelovanja vode utjecajem na režim i svojstva prirodnih vodnih tijela i vode koja se u njima nalazi.

Prve hidraulične konstrukcije

Izgradnja prvih hidrauličnih objekata datira iz 4. i 3. milenijuma prije Krista. e., do doba sumerske civilizacije. Nastanivši se u Mesopotamiji, postepeno su ovladali navodnjavanjem, plovidbom i plovidbom duž rijeka i kanala. Izgrađeni su kanali Iturungal i I-nina-gena, Arakhtu, Apkallatu i Me-Enlila, te kanal Zubi. Pojava prvih sistema za navodnjavanje relativno rano je formirala ekonomsku osnovu za nastanak ekstenzivnog sistema ekonomskih odnosa u Mesopotamiji. Izgradnja kanala rezultirala je i izgradnjom novih gradova na njihovim obalama, koji su postali ekonomski, politički i kulturni centri Sumerana. Postoji legenda da je uništenje Babilona u 7. veku. BC e. od strane asirskog kralja Senaheriba izvršeno je korištenjem posebno stvorenog, a zatim puštenog (uništenjem brane) rezervoara na Eufratu.

U Evropi su se prve akumulacije, koliko se može suditi iz dostupnih podataka, pojavile prije naše ere. Dakle, u Španiji, verovatno u 2. veku. BC e. na rijeci Albarregas, brana Carnalbo izgrađena je sa rezervoarom od 10 miliona m3 (još uvijek postoji). Vjerovatno su u to doba stvorene akumulacije u Grčkoj, Italiji, južnoj Francuskoj i drugim mediteranskim zemljama, ali o njima nemamo konkretnih podataka. O tome se posredno može suditi, na primjer, po preživjelim ostacima hidrauličnih objekata na području Rima. Potporne konstrukcije su takođe podignute u 1. milenijumu nove ere. e. u vezi sa izgradnjom mlinova i za navodnjavanje. U Galiji su se prvi mlinovi pojavili u 3.–4. vijeku; Tako su u blizini grada Arla sačuvani ostaci kompleksa od 16 mlinova. Izgradnja mlinskih brana postala je rasprostranjena u 8.–9. stoljeću, a posebno u 12.–13. stoljeću. Akumulacije koje su formirale vodeničke brane imale su, naravno, malu zapreminu i prema savremenoj klasifikaciji vještačkih akumulacija, uglavnom se mogu svrstati u bare. Veće akumulacije u Evropi nastaju kasnije, razvojem rudarstva, prerade metala, pilane itd.

Značajne hidraulične građevine izgradili su Asteci, Maje i Inke u pretkolumbovskoj Americi. Nekoliko rezervoara za sakupljanje otopljene vode postojalo je u podnožju Anda, kao što je rezervoar u dolini Nepeña, dug 1,2 km i širok 0,8 km. Ljudi Maja su izgradili mnoge brane za zahvatanje vode; Akumulacija u blizini drevnog grada Tikala je dobro poznata. Kako bi opskrbili gradove vodom, Maje su izgradile brojne otvorene rezervoare s nepropusnim slojem dna; neki od njih su preživjeli do 19. stoljeća. Asteci su izgradili hidraulične građevine koje su bile grandiozne za ono vrijeme, na primjer, 16 km dugu branu Netzoualcoyotl, koja je dijelila jezero. Texcoco i formirao rezervoar Mexico Cityja. Španski konkvistadori su uništili većinu drevnih hidrauličnih konstrukcija Asteka, Inka i Maja. Slične strukture koje su stvorili Španci često su bile inferiornije po složenosti i veličini u odnosu na prethodne. Međutim, tokom ovog perioda izgrađeni su neki veliki rezervoari: Zhururia sa zapreminom od 220 miliona m3 i površinom od 96 km2 (još uvek u upotrebi) i Chalviri sa zapreminom od 3 miliona m3 za snabdevanje vodom rudnika srebra. Potosi.

Rusija je bogata vodom, tako da u antičko doba nije bilo potrebe za hidrauličnim konstrukcijama. Istovremeno, od X-XI vijeka. U gradovima su izgrađeni vodovod i kanalizacija. A pošto su se rijeke koristile kao sredstvo komunikacije, često su se postavljali kanali za ispravljanje krivina - zvanih prosta. Ovakvi kanali, koji su vekovima stekli potpuno prirodan izgled, i danas postoje na različitim mestima. Najstariji hidrotehnički projekt na Volgi bio je proširenje i produbljivanje kanala u području jezera Sterzh (Volga je ovdje mali potok) kako bi se osigurao prolaz brodova u rijeku. Pavla i dalje do Novgoroda.

Od davnina su hidraulične elektrane - vodenice - postale široko rasprostranjene. Često su pokretali ne samo mehanizme za mljevenje brašna, već i pilane, metaluršku i druge industrije, i dalje zadržavši naziv mlinova („pilane“ itd.). Izgradnja mlinova podrazumijevala je izgradnju brane koja je blokirala rijeku, što je bilo zabranjeno na plovnim rijekama (prema Zakoniku Vijeća iz 1649. – „da se ne bi preuzela plovidba tim rijekama“), međutim, obilje malih rijeka, koje nisu pogodne za korištenje kao komunikacioni putevi, otvorile su široke mogućnosti za korištenje njihove vodne energije. U 18.–19. vijeku postojale su vodenice. mnogo, bili su toliko poznati atribut života i pejzaža da ih statističari i geografi jednostavno nisu primijetili u njihovim opisima. U drugoj polovini 19. veka. Plićenje Volge počelo je da prijeti Rusiji gubitkom njenog glavnog komunikacijskog puta, „arterije ruske zemlje“. A razlogom plićenja definitivno se nazivalo ne samo krčenje šuma i preoravanje zemljišta u njegovom basenu, već i uništenje desetina hiljada mlinskih bara nakon reformi 1861. godine. Uprkos tome, početkom dvadesetog veka. u slivu Volge bilo je 13.326 hidroelektrana, a po ukupnom kapacitetu Rusija je, prema GOELRO-u, treća u svijetu nakon SAD-a i Kanade.

Hidrotehnička izgradnja velikih razmjera započela je pod Petrom I - izgrađen je brodski sistem Višnjevolock za snabdijevanje Sankt Peterburga kruhom iz Volge. To je uključivalo kanale, brane i brodske brave. Od početka 19. stoljeća. sve do željezničkog „procvata“ 1860-1880-ih. Izgradnja plovnih hidrauličnih sistema bila je izuzetno aktivna. Tada je Volga, pored Višnjevolockog brodarskog sistema, dobila još dve veze sa Sankt Peterburgom: Tihvinski (1811) i Mariinski (1810) sistem (potonji je dobio dominantnu važnost od sredine 19. veka). Izgrađen je kanal nazvan po vojvodi Aleksandru od Virtemberga (danas Sjevernodvinski kanal) koji povezuje Volgu sa Sjevernom Dvinom (1825–1829); dovršen je sistem Sjeverne Ekaterininske (veza Kame sa Sjevernom Dvinom preko rijeke Vychegda); gradnja je nastavljena, započela i napuštena od strane Petra I 1711. godine zbog gubitka kanala Azov Ivanovo (veza Oke i Dona); izgrađena je veza između Volge i Moskve duž rijeka Sestre i Istre i kanala između njih; izgrađene su veze Dnjepra sa Zapadnom Dvinom (Berezinskaya sistem), Nemanom (Oginskaya sistem) i Vislom (Dnjepar-Bug sistem). Projektovane su veze Kame sa Irtišom, Volge sa Donom u oblasti Caricina itd.

Od sredine 19. veka, kako u transportu tereta, tako iu brizima vlade, sistem Mariinski (sadašnji Volga-Baltički kanal) koristi se. dominirajući, tokom jednog veka njegovih popravki i rekonstrukcija, nekoliko generacija inženjera razvilo je optimalne tipove drvenih hidrauličnih konstrukcija - brane i brane tipa „ruski“ ili „marijenski“.

U XVIII–XIX vijeku. U Rusiji su se razvile trgovačke i vojne luke na Baltičkom, Crnom i Bijelom moru. S tim u vezi izgrađene su velike ograde i privezišta.

GTS klasifikacija

Prema modernoj klasifikaciji, hidraulične konstrukcije mogu se podijeliti na sljedeće vrste i tipove:

IN ovisno o vodnom tijelu na kojem se nalaze hidraulične konstrukcije, mogu biti riječni, jezerski, morski.

By položaj u odnosu na površinu zemlje razlikuju nadzemne i podzemne hidraulične konstrukcije.

IN u skladu sa predviđenim vrstama korištenja vode Hidraulički objekti se dijele na odvodnjavanje (odvodnjavanje, vodosnabdijevanje, navodnjavanje), vodne transportne, hidroenergetske, ribarske, za vodosnabdijevanje i odvodnju, za korištenje vodnih resursa, sportske svrhe itd.

By priroda interakcije sa vodnim tijelom Postoje vodozadržne, vodoopskrbne, regulacijske, vodozahvatne i vodoodvodne hidraulične konstrukcije.

Konstrukcije za zadržavanje vode, noseći vodotok, stvaraju pritisak ili razliku u vodotoku ispred i iza konstrukcije i percipiraju pritisak vode koji nastaje kao rezultat pritiska. To su, prije svega, brane - građevine koje blokiraju riječne kanale (a često i uzvodne dijelove riječnih dolina) kako bi se povećao nivo vode (na primjer, za potrebe transporta) ili stvorio rezervni volumen vode u akumulaciji ( ribnjak, akumulacija). Potporne brane mogu biti zaštitne brane koje ograđuju priobalno područje i sprečavaju njegovo plavljenje tokom poplava, plime, talasa i oluja na morima i jezerima. Potporne konstrukcije su i građevine hidroelektrana u koritu rijeka, brodske prevodnice i neke vodozahvatne građevine.

Vodovodne konstrukcije (vodovod) služe za prijenos vode (njenog dovoda ili ispuštanja) s jedne tačke na drugu. To su kanali, tuneli (hidraulični), kanali, cjevovodi.

dizajnirani su za ciljani uticaj na stanje toka vodotokova, zaštitu njihovih korita i obala rijeka od erozije, taloženja nanosa, izlaganja ledu i dr. Prilikom regulacije rijeka koriste se objekti za kontrolu protoka (brane, polubrane i dr.), dno i konstrukcije za zaštitu obala (koriste se „odjevni predmeti”), konstrukcije koje regulišu kretanje leda i plutajućih tijela (tepsije, ledene stijene, rezači leda, itd.).

Vodozahvatne (vodozahvatne) konstrukcije su uređene tako da prikupljaju vodu iz izvora vode i usmjeravaju je u vodovodni cjevovod. Obično su opremljeni uređajima koji štite vodoopskrbne strukture od ulaska leda, bljuzgavice, sedimenta, plutajućih tijela itd.

Preljevi (preljevi) služe za ispuštanje („ispuštanje“) viška vode iz rezervoara, kanala, tlačnih bazena itd. Mogu biti kanalski i obalni, površinski i duboki, omogućavajući djelomično ili potpuno pražnjenje rezervoara. Za regulaciju količine ispuštene (ispuštene) vode, preljevne konstrukcije često su opremljene hidrauličkim vratima.

Po namjeni pravi se razlika između općih hidrauličnih objekata koji obezbjeđuju sve vrste (ili više vrsta) korištenja vode i posebnih, izgrađenih za bilo koju vrstu korištenja vode.

Hidraulički objekti opće namjene obuhvataju sve objekte za zadržavanje i odvodnjavanje vode i, dijelom, vodoopskrbne, regulacijske i vodozahvatne objekte - osim ako su dijelovi objekata posebne namjene.

Specijalne (industrijske) hidraulične konstrukcije uključuju sljedeće:

U nekim slučajevima mogu se kombinovati opće i posebne hidraulične konstrukcije: na primjer, preliv se postavlja u zgradu hidroelektrane, hidroelektrana se postavlja u tijelo preljevne brane („kombinovana hidroelektrana“) , transportna brava može poslužiti kao preljev itd.

Prilikom obavljanja složene vodoprivredne djelatnosti, hidraulički objekti, funkcionalno objedinjeni i smješteni na jednom mjestu, formiraju komplekse koji se nazivaju cjeline hidrauličkih objekata, odnosno hidraulične jedinice.

Trenutno (od 1. januara 2014. godine) postoji klasifikacija hidrauličnih objekata prema stepenu opasnosti. U skladu s njim, sve hidraulične konstrukcije su podijeljene u četiri klase: niske, srednje, visoke i izuzetno visoke opasnosti.

U zavisnosti od klase, dodeljuje se stepen pouzdanosti hidrauličnih konstrukcija, tj. utvrđuju se rezerve njihove čvrstoće i stabilnosti, procijenjena maksimalna potrošnja vode, kvalitet građevinskih materijala itd.

Hidraulične konstrukcije se razlikuju od svih civilnih i industrijskih objekata po prisutnosti uticaja na njih od protoka vode, leda, nanosa i drugih faktora. Ovi efekti mogu biti mehanički (statička i hidrodinamička opterećenja, uklanjanje čestica tla filtracijskim tokom (sufuzija), itd.), fizički i hemijski (abrazija površina, korozija metala, betona), biološki (truljenje drvenih konstrukcija, habanje drvo živim organizmima itd.).

Osim toga, za razliku od civilnih i industrijskih objekata, uslove za izgradnju hidrotehničkih objekata otežava potreba da se kroz korito rijeke i nedovršenih objekata tokom njihove izgradnje (obično nekoliko godina) prođu tzv. troškovi izgradnje rijeke, tj. kao i led, splavljeno drvo, brodovi, itd.

Posebnost održavanja i rada hidrauličnih objekata u Ruskoj Federaciji je njihova rascjepkanost prema odjeljenskoj, sektorskoj pripadnosti i oblicima vlasništva. Tako, prema ukupnoj knjigovodstvenoj vrijednosti, poljoprivreda posjeduje 29% svih hidrotehničkih objekata, industrija - 27%, stambeno-komunalne usluge - 20%, hidroenergetika - oko 15%, vodni saobraćaj - oko 6%, ribarstvo - 2%, na bilans stanja struktura Federalne agencije za vode – manje od 2%. Osim toga, od 29,4 hiljade tlačnih hidrauličkih objekata, 1931 objekat (7%) je federalno vlasništvo, 7675 objekata (26%) je regionalno vlasništvo, 16087 objekata (54%) je opštinsko vlasništvo, oko 4 hiljade objekata (13%) je vlasništvo bez vlasnika.

Yu.V. Bogatyreva, A.A. Belyakov

VLADA RUSKE FEDERACIJE

RESOLUCIJA

O klasifikaciji hidrauličnih konstrukcija

U skladu sa članom 4. Federalnog zakona "O sigurnosti hidrauličnih konstrukcija", Vlada Ruske Federacije

odlučuje:

1. Utvrditi da su hidraulične konstrukcije podijeljene u sljedeće klase:

I klasa - hidraulički objekti izuzetno visoke opasnosti;

Klasa II - hidraulične konstrukcije visoke opasnosti;

III klasa - hidraulički objekti srednje opasnosti;

Klasa IV - hidraulične konstrukcije niske opasnosti.

2. Odobreti priložene kriterije za klasifikaciju hidrotehničkih objekata.

3. Utvrditi da ako se hidraulični objekat, u skladu sa kriterijumima odobrenim ovom rezolucijom, može razvrstati u različite klase, takav hidraulični objekat spada u najvišu od njih.

predsjedavajući Vlade
Ruska Federacija
D.Medvedev

Kriterijumi za klasifikaciju hidrauličnih objekata

ODOBRENO
Vladina rezolucija
Ruska Federacija
od 2. novembra 2013. godine N 986

1. Klase hidrauličnih konstrukcija u zavisnosti od njihove visine i vrste temeljnog tla:

Napomene: 1. Zemljišta se dijele na: A - kamena; B - peskovita, krupnozrnasta i glinasta u čvrstom i polučvrstom stanju; B - glinasta, zasićena vodom u plastičnom stanju.

2. Visina hidrauličke konstrukcije i procjena njene osnove određuju se prema projektnoj dokumentaciji.

3. Na pozicijama 4 i 7 umjesto visine hidrauličke konstrukcije uzima se dubina osnove hidrauličke konstrukcije.

2. Klase hidrauličnih konstrukcija u zavisnosti od njihove namene i uslova rada:

Napomene: 1. Klasa hidrauličnih objekata hidroelektrana i termoelektrana instalisane snage manje od 1000 MW, navedenih u poziciji 2, povećava se za jedan ako su elektrane izolovane od energetskih sistema.

2. Klasa hidrauličnih konstrukcija navedenih u poziciji 6 povećava se za jedan za kanale koji transportuju vodu u sušne krajeve na teškom planinskom terenu.

3. Klasa hidrauličnih konstrukcija dionice kanala od čeonog vodozahvata do prve regulacione akumulacije, kao i dionica kanala između regulacionih rezervoara, predviđenih na poziciji 6, smanjuje se za jedan ako se vodosnabdijevanje glavnog potrošača vode u toku period likvidacije posljedica udesa na kanalu može se osigurati regulacijom kapaciteta akumulacija ili drugih izvora.

4. Klasa hidrauličkih objekata riječnih luka navedenih u poziciji 10 povećava se za jedan ako oštećenje hidrotehničkih objekata riječnih luka može dovesti do vanrednih situacija federalnog, međuregionalnog i regionalnog karaktera.

5. Klasa hidrauličnih konstrukcija navedenih u pozicijama 13 i 14 povećava se za jedan u zavisnosti od složenosti brodova koji se grade ili popravljaju.

6. Klasa hidrauličnih konstrukcija navedenih u poziciji 16 povećava se za jedan ako bi oštećenje takvih hidrauličkih konstrukcija moglo dovesti do uzbune.

7. Klasa hidrauličkih objekata iz pozicije 17. povećava se za jedan ako oštećenje hidrotehničkih objekata zaštite obala može dovesti do vanrednih situacija federalnog, međuregionalnog i regionalnog karaktera.

3. Klase zaštitnih hidrauličnih konstrukcija u zavisnosti od maksimalnog pritiska na konstrukciju koja zadržava vodu:

4. Klase hidrauličnih konstrukcija u zavisnosti od posljedica mogućih hidrodinamičkih udesa:

Tekst elektronskog dokumenta
pripremio Kodeks dd i verificirao prema:
Zbirka zakona
Ruska Federacija,
N 45, 11.11.2013., čl.5820

Korištenje vodnih resursa oduvijek je bilo jedan od osnovnih uslova za održavanje ljudskog života. Potrebu za njima određuju ne samo potrebe za pićem, već i ekonomski, a danas sve više i industrijski zadaci. Regulaciju korištenja izvorišta vode osiguravaju hidrauličke konstrukcije različitih oblika i funkcionalnog sadržaja.

Opće informacije o hidrotehnici

U opštem smislu, hidraulično postrojenje se može predstaviti kao svaka funkcionalna struktura ili struktura koja na ovaj ili onaj način stupa u interakciju sa vodom. To mogu biti ne samo inženjerski sistemi koje je napravio čovjek, već i prirodni regulatori, koje je u početku stvorila priroda, ali kasnije iskorištavaju ljudi. Koje zadatke obavljaju moderne hidraulične konstrukcije? Glavni se mogu predstaviti na sljedeći način:

• Objekti namijenjeni korištenju vodnih resursa. U pravilu su to objekti sa vodovodnim komunikacijama i opremom.
• Vodozaštitne konstrukcije. Kompleksi u čijoj infrastrukturi se može obavljati više zadataka. Najčešća ograničenja za takve objekte su ograničenja korištenja i utjecaja na hidrološku okolinu kako bi se spriječilo štetno djelovanje na nju.
• Industrijske zgrade. Inženjerski sistemi u kojima se cirkulacija vode može koristiti kao izvor energije.

Naravno, ovo je samo dio funkcija koje hidraulički inženjering obavlja. Rijetko se dešava da se takvim strukturama dodijele jedan ili dva zadatka. Obično veliki kompleksi podržavaju nekoliko radnih procesa odjednom, uključujući ekološke, zaštitne, regulatorne itd.

Glavni i sekundarni hidrotehnički objekti

Za početak, vrijedi definirati osnovnu klasifikaciju, u kojoj postoje trajne vrste hidrauličnih konstrukcija i privremene. Prema standardima, prva grupa uključuje primarne i sekundarne objekte. Što se tiče glavnih objekata, to znači tehničku infrastrukturu čije uništenje ili oštećenje može dovesti do prestanka normalnog funkcionisanja privrede koju opslužuju hidroresursi. To bi moglo uključivati ​​zaustavljanje vodosnabdijevanja sistema za navodnjavanje, zaustavljanje rada elektrana, smanjenje otpreme itd. Važno je uzeti u obzir da energija hidroloških turbina može opsluživati ​​cijela preduzeća (pomorska, brodoremontna, grijanje). Shodno tome, zaustavljanje vodosnabdijevanja će poremetiti funkcionalnost ovakvih objekata.

Kategorija sekundarnih konstrukcija uključuje hidrotehniku, čije uništenje ili oštećenje neće imati gore navedene posljedice. Na primjer, ako glavne hidraulične konstrukcije opskrbljuju poduzeća proizvodnim resursima, onda sekundarne mogu sudjelovati u regulaciji ovog procesa bez značajnog utjecaja na rezultat.

Također je vrijedno spomenuti karakteristike privremenih konstrukcija koje se koriste tokom perioda popravki. Ako dođe do smanjenja tlaka na istom glavnom vodoopskrbnom objektu, na primjer, tada će tim za održavanje sa projektantom morati stvoriti tehničke uslove za otklanjanje problema. Rješenje ovog problema moglo bi biti organizovanje privremenog vodovoda.

Klasifikacija prema načinu interakcije sa resursom

Isti zadatak se može izvesti na različite načine. Kao što je već napomenuto, jedan kompleks može podržati nekoliko funkcionalnih procesa, ali ono što se suštinski razlikuje jesu uvjeti interakcije s rezervoarom ili drenažom i, shodno tome, priroda izvođenja određene funkcije. Na osnovu ovih karakteristika razlikuju se sljedeće strukture:

• Zadržano u vodi. Dizajniran da blokira vodotok, ogradi rezervoar ili ribnjak apsorbirajući pritisak vode. Prilikom procjene vodotoka, obratite pažnju na nivo iznad stanice za zadržavanje vode (uzvodno), a ispod - nizvodno. Razlika između ovih nivoa naziva se glava u hidrološkoj strukturi.
• Multifunkcionalne melioracione stanice. To mogu biti ispusti za vodu, brane, brane i separatori vode. Unutar ove grupe data je i klasifikacija hidrauličnih konstrukcija prema kojoj se pravi razlika između spojnih i blokirnih kompleksa.
• Vodoprovodni. Obično je mrežna infrastruktura formirana od kanala, tunela, cjevovoda i posuda za nošenje vode. Njihov zadatak je jednostavan - dopremanje resursa od sabirne tačke do rezervoara ili konačnog mesta korišćenja vode.
• Zahvati vode. Resurs se prikuplja iz istih pogona za transport do potrošača.
• Prelivi. Za razliku od usisnih struktura, takve stanice samo uklanjaju višak vode. Ovi objekti uključuju duboke prelivne kanale, odvodne kanale, preljeve itd.
• Regulatorno. Oni kontroliraju interakciju toka sa kanalom, sprječavajući izlazak vode izvan granica ograde, eroziju i sedimentaciju.

Opasne hidraulične konstrukcije

Ova grupa objekata može uključivati ​​predstavnike svih hidrauličnih objekata, bez obzira na namjenu. Stanica može biti opasna zbog visokog rizika od nesreće, napuštenog stanja, boravka u rizičnoj zoni zbog uticaja faktora trećih strana, itd. Liste opasnih objekata sastavljaju stručnjaci Ministarstva za vanredne situacije i zaposleni u Rosprirodnadzoru. Za svaki region se sprovodi sveobuhvatna revizija kako bi se identifikovali objekti koji predstavljaju pretnju. Hidraulične konstrukcije se prepoznaju kao opasne nakon izvođenja sljedećih postupaka:

• Morfometrijske karakteristike objekta su identifikovane i razjašnjene.
• Utvrđuje se tehničko stanje konstrukcije i stepen njene sigurnosti.
• Utvrđuje se potencijalni iznos štete koja može nastati u slučaju nesreće (na primjer, nakon uništenja tijela brane).
• Područje oko objekta je zonirano područjem koje će zavisiti od stepena rizika i prijetnje od određene građevine.

Nakon što je objekat prepoznat kao opasan, organizuje se njegov nadzor i sastavlja raspored radova održavanja, popravke i restauracije u cilju otklanjanja ili minimiziranja opasnosti.

Opći i specijalni hidraulični objekti

Pod općim objektima podrazumijeva se većina hidrotehničkih objekata vezanih za regulaciju, vodosnabdijevanje, vodozahvat i kanalizacijske stanice. Objedinjuje ih jedan princip obavljanja svojih funkcija, koji se može tehnološki primijeniti na različite uvjete rada.

Zauzvrat, posebni hidraulički objekti dizajnirani su za upotrebu u uskim područjima gdje je potrebno uzeti u obzir specifičnu upotrebu opreme. To se odnosi na dizajnerske nijanse, zahtjeve izgradnje, kao i na direktan rad hidrauličnih konstrukcija. Primere ovakvih objekata dobro pokazuje infrastruktura vodnog saobraćaja:

• Brodske brave.
• Objekti za servisiranje brodske opreme.
• Rafting brodova i molova.
• Šumski spusti.
• Liftovi za čamce.
• Kuće za čamce.
• Docks.
• Lukobrane itd.

U ribarstvu se koriste ribnjaci, ribnjaci i riblje ljestve. U društvenoj i zabavnoj infrastrukturi to bi mogli biti vodeni parkovi sa bazenima i akvarijumima. U svakom slučaju, aktivnosti održavanja će imati svoje specifičnosti, koje se uzimaju u obzir u fazi razvoja projekta. Međutim, projektni zadatak za izgradnju hidrotehnike treba razmotriti odvojeno.

Projektovanje hidrauličnih objekata

Projektna dokumentacija uključuje tehničke proračune konstrukcija, karakteristike korišćene opreme, kao i rezultate terenskih posmatranja uslova rada buduće konstrukcije za pravovremeno otkrivanje nepovoljnih procesa i pojave mogućih nedostataka. Okolna situacija se mora sveobuhvatno i sveobuhvatno procijeniti kako bi se u početku predvidjela i eventualno spriječila opasnost od nesreća.

Konkretno, dizajn hidrauličke konstrukcije uključuje sljedeće podatke:

• Spisak dijagnostičkih i kontrolisanih indikatora objekta i njegove osnove, uključujući bezbednosne kriterijume.
• Spisak kontrolisanih uticaja i opterećenja na objekte iz okoline.
• Kompozicija vizuelnih i instrumentalnih zapažanja.
• Rezultati i uvjeti rada kontrolno-mjerne opreme.
• Tehničko-konstruktivna rješenja i strukturni dijagram stanja elemenata objekta, kao i informacije koje predviđaju ponašanje konstrukcije u interakciji sa umjetnim i prirodnim faktorima.

Posebna pažnja je posvećena bezbednosnim kriterijumima na osnovu kojih se donose i odluke o upotrebi opreme sa određenim karakteristikama. Osim toga, glavne vrste hidrauličnih konstrukcija za stalni rad dopunjene su projektima hitnih akcija. Ova dokumentacija posebno opisuje mjere usmjerene na sprječavanje vanrednih situacija.

Sigurnosni zahtjevi

Od trenutka izrade projekta i tokom čitavog perioda eksploatacije, sigurnost hidrotehničkog objekta osigurava se na osnovu zahtjeva odgovarajuće deklaracije. Ovo je glavni dokument koji identificira rizike, prijetnje i operativne nijanse koje osoblje za održavanje mora uzeti u obzir. Glavni sigurnosni zahtjevi za hidraulične konstrukcije uključuju sljedeće:

• Održavanje prihvatljivog nivoa rizika od nezgoda.
• Redovna dijagnostika konstrukcija i opreme uz naknadno prilagođavanje sigurnosne deklaracije.
• Osiguravanje kontinuiteta rada objekta.
• Održavanje mjera za organizaciju zaštitne opreme i tehnički nadzor objekata.
• Praćenje potencijalnih prijetnji objektu.

Izgradnja hidrauličnih objekata

Prije svega, određuju se sredstva izvođenja radova. Pitanje stepena mehanizacije procesa je fundamentalno, jer se u većini slučajeva realizacija projekata hidroelektrana odvija uz podršku posebne opreme. U prvim fazama izgradnje iskopni radovi se izvode buldožerima, kiperima, utovarivačima i bagerima, koji vam omogućavaju da brzo opremite rovove, rupe, bunare i jednostavno očistite gradilište.

U nekim slučajevima se vrši sabijanje tla. Na primjer, prilikom stvaranja rezervoara sa posudom za tlo. Takve se operacije izvode sloj po sloj na očišćenom tlu uz pomoć posebnih valjaka. Na manjim lokacijama mogu se koristiti dizel ili benzinski nabijači. Međutim, stručnjaci i dalje preporučuju napuštanje ručnih alata u korist mehanike. Preporuka se ne odnosi toliko na ubrzanje tempa radnog procesa, koliko na kvalitet rezultata. A to se posebno odnosi na izgradnju hidrauličnih konstrukcija u glavnoj fazi izgradnje. Betonski radovi zahtijevaju visokokvalitetno ojačanje trakama, korištenje materijala za učenje i dodavanje vodootpornih plastifikatora.

U završnoj fazi izvodi se inženjersko uređenje konstrukcije. Postavljene su funkcionalne jedinice, tehnički uređaji i postavljene komunikacije. Ako govorimo o autonomnoj stanici, onda se koriste trajni generatori, koji će također zahtijevati odgovarajuće uvjete održavanja u infrastrukturi kompleksa.

Rad hidrotehnike

Glavne aktivnosti osoblja za održavanje odnose se na održavanje optimalnog nivoa tehničkog stanja objekta, kao i praćenje njegovih osnovnih funkcija. Što se tiče prvog operativnog dijela, on se svodi na poslove ažuriranja potrošnog materijala, dijagnosticiranja opreme, komunikacija itd. Operatori posebno provjeravaju tehničko stanje energetskih mreža, blokova i integritet konstrukcijskih materijala. U slučaju otkrivanja ozbiljnih problema ili oštećenja, pravila za rad hidrauličnih konstrukcija zahtijevaju izradu posebnog projekta za mjere popravke i restauracije, uzimajući u obzir raspoložive materijalne rezerve.

Drugi dio operativnih zadataka usmjeren je na kontrolne funkcije. Koristeći automatizaciju, komunikacije i telemehaniku, drugi tim operatera reguliše rad objekta i njegovih funkcionalnih jedinica, oslanjajući se na kontrolne operacije prema standardnim parametrima sa dozvoljenim opterećenjima.

Rekonstrukcija hidrauličnih objekata

Procesi zastarjelosti konstrukcija i sve veći zahtjevi za funkcionalnim i energetskim potencijalom objekta neminovno dovode do potrebe za modernizacijom. U pravilu se glavni radni moduli i jedinice rekonstruiraju bez prestanka rada. Međutim, to će ovisiti o prirodi planiranih promjena. U svakom slučaju, hidraulične konstrukcije se pregledavaju radi mogućnosti rekonstrukcije. Krajnji ciljevi mogu biti povećanje pouzdanosti temelja objekta, povećanje propusnosti, povećanje kapaciteta pumpne opreme itd. Nakon toga se provode specifične operacije vezane za promjenu tehničkih i operativnih svojstava objekta. Ciljevi se postižu jačanjem tla, zamjenom građevinskih materijala i dodavanjem novih konstrukcijskih elemenata.

Hidrotehnika i zaštita životne sredine

Još u fazi projektovanja, zajedno sa sigurnosnom deklaracijom, sastavlja se izvještaj o mjerama koje u toku rada trebaju dovesti do poboljšanja okolišne situacije. U početku se procjenjuje stanje u prirodnom okruženju, a kasnije projektanti vrše sveobuhvatnu prilagodbu radi očuvanja zaštite prirodnih objekata nakon realizacije projekta. Posebno se razvijaju biotehničke mjere koje imaju za cilj zaštitu stanovništva od havarija na hidrauličkim konstrukcijama i stvaranje uslova za neutralizaciju negativnih faktora u radu.

Posebna pažnja posvećena je uticaju građevinskih konstrukcija i opreme na hidrološke resurse. Na primjer, u rezervoarima se pripremaju posebni kreveti za skladištenje ili ispuštanje tekućeg otpada. Svaki objekat takođe sadrži tehnička sredstva za uklanjanje izvora opasnih hemikalija ili jednostavno prljavih materija. Za kontinuirano praćenje stanja životne sredine, infrastruktura hidrauličkih objekata dopunjena je mernim instrumentima koji beleže biološke i hemijske pokazatelje vodene i vazdušne sredine. Glavne karakteristike ove vrste uključuju boju, zasićenost kiseonikom, koncentraciju određenih elemenata, sanitarne pokazatelje itd.

Zaključak

Visoka odgovornost hidroloških objekata određena je širinom područja njihove primjene i značajem problema koje rješavaju. Hidraulične konstrukcije u pravilu djeluju samo kao karika u radnom lancu velikih proizvodnih i ekonomskih ciklusa. Ali krajnji ciljevi koji se postižu uz podršku ovakvih objekata mogu biti izuzetno važni. Na primjer, energetika, melioracija, transport, vodosnabdijevanje samo su neke od oblasti u kojima se koriste vodni resursi.