Hüdrodünaamilised struktuurid. Hüdraulilised konstruktsioonid. Üldteave hüdrotehnika kohta

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Postitatud aadressil http://www.allbest.ru

1. Üldsätted

Teaduse ja tehnika haru, mis spetsiaalsete konstruktsioonide, seadmete ja seadmete komplekside väljatöötamise kaudu tegeleb veeressursside kasutamisega ja võitleb nende kahjulike mõjudega, nimetatakse hüdrotehnikaks.

Hüdraulikaehituses on kindlaks tehtud järgmised peamised rakendusvaldkonnad:

veeenergia kasutamine, mille käigus liikuva (langeva) vee energia muundatakse mehaaniliseks ja seejärel elektriliseks;

maaparandus (parandamine) kuivade alade niisutamise ja märgalade kuivendamise teel, samuti kaitstes neid vee kahjulike mõjude eest (üleujutused, üleujutused, erosioon jne);

veetransport - jõgede ja järvede laevatatavate tingimuste parandamine, sadamate, lüüside, kanalite jms rajamine;

asustatud piirkondade ja tööstusettevõtete veevarustus ja kanalisatsioon.

Kõik loetletud hüdrotehnika harud ei ole isoleeritud, vaid on omavahel tihedalt seotud ja põimunud veemajandusprobleemide komplekssel lahendamisel.

Vastavalt otstarbele jagunevad hüdroehitised üld- ja eriotstarbelisteks. Esimesed, mida kasutatakse kõigis hüdrotehnika harudes, hõlmavad: veetõstekonstruktsioone, mis tekitavad survet ja hoiavad seda - tammid, tammid jne; truubid kasuliku veevõtu või liigse vee väljajuhtimiseks; veevarustus - kanalid, kandikud, torustikud ja tunnelid; reguleeriv - kanalite reguleerimiseks, pankade kaitsmiseks erosiooni eest jne; ühendamine, serveerimine basseinide ja erinevate hüdrokonstruktsioonide ühendamiseks - tilgad, kiired hoovused, tugipostid, eraldi pullid; jää ja muda kõrvaldamine ning setete eemaldamine. Spetsiaalsed hüdrotehnilised rajatised, mida kasutatakse ainult teatud tingimustel, on: hüdroenergia - hüdroelektrijaamade masinahooned, ümbersuunamisrajatised; veetransport - lüüsid, kanalid, sadamarajatised; kastmine ja drenaaž - veevõtukohad, veetorustikud, puhastusseadmed.

Hüdroehitised püstitatakse tavaliselt konstruktsioonide kompleksina, sealhulgas veetõste-, truubi-, drenaaži-, transpordi-, energeetika- jne. Sellist konstruktsioonide kompleksi nimetatakse hüdrokompleksiks. Olenevalt otstarbest võivad olla energia-, niisutus- või laevanduse (transpordi) veevärgid. Enamasti ehitatakse aga kompleksseid veevärke, mis lahendavad korraga mitu veemajandusprobleemi.

Hüdroehitusega kaasneb intensiivne insenertehniline mõju looduslikele tingimustele, muutes ümbritseva ala erosiooni aluse asendit veehoidla alal, põhjustades muutusi põhjavee juurdevoolu ja liikumise tingimustes, aktiveerides kaldeprotsesse (maalihke), muutes piirkonna mikrokliima jne. Lisaks võib suure veevaruga reservuaaride loomine õnnetuse korral põhjustada ehitise all oleva jõeoru katastroofilisi üleujutusi. Kõik see nõuab hüdroelektrijaamade asukoha territooriumi eriti hoolikat uurimist.

Projekteerimise käigus lähtutakse ehitiste otstarbest ja spetsiifilistest looduslikest tingimustest veevärgi põhikonstruktsioonide ratsionaalseima asukoha valik, paigutus, veesurvekonstruktsioonide tüübi ja parameetrite valik, sügavus. aluskivimite sisestamise ja toetamise kohta tehakse liides oru külgedega külgneva kivimassiga. , samuti ehitustööde ajakava.

Tammide ajalugu näitab, et need, mille hävimine põhjustas kohutavaid katastroofe, varises 2/3 juhtudest kokku mitte vigade tõttu arvutustes või materjali valikus, vaid vundamentide puuduste tõttu - kehval pinnasel, sageli veega küllastunud, mis See oli tingitud ebapiisavast teadlikkusest aluspinnase geoloogilistest ja hüdrogeoloogilistest tingimustest. Selle näiteks on katastroof Itaalias Vajonti veehoidlas.

1959. aastal esinesid VI suurte tammide kongressil Itaalia hüdroinsenerid L. Semenza, N. Biadene, M Pancini jõel asuvast maailma kõrgeimast kaartammist. Vayont, 265,5 m kõrge (70 km Veneetsiast põhja pool). Aruanne käsitles väga üksikasjalikult tammi konstruktsioonilisi iseärasusi. Üleujutusvee ärajuhtimiseks paisu harjale rajati 10 auguga, iga 6,6 m pikkune ülevool, kaks tunnelit ja üks alumine ülevool. Tammi aluse tugevdamiseks on ette nähtud kivimi pindala tsementeerimine, puurimismahuga 37 000 m3. Filtreerumise vältimiseks paisu all ja kallastel paigaldati vuukimiskardin puurmahuga 50 000 m3. Paisu arvutamisel kasutati 4 analüütilist meetodit (iseseisvad kaared, katsekoormused jne). Lisaks uuriti paisu konstruktsiooni kahel mudelil Bergamos asuvas instituudis (mõõtkava 1:35). Mudelkatsed võimaldasid tammi kergendada, vähendades veidi selle paksust. Geoloogiliste tingimuste kohta öeldi vaid, et Vayonti org koosneb Ida-Alpidele iseloomulikest lubjakividest ja dolomiitidest, et kihid langevad jõest ülesvoolu ja see on soodne paisu toestamiseks (joon. 1).

Tamm valmis 1960. aastal ja 9. oktoobril 1963 juhtus hüdrotehnika ajaloo üks rängemaid katastroofe, mille tagajärjel hukkus üle 2600 inimese. Põhjuseks oli maalihe, mis varises veehoidlasse. Maailma kõrgeim õhuke kaartamm säilis, kõik disainerite arvutused osutusid õigeks. Nagu näitas katastroofijärgne materjalide analüüs, ei võtnud geoloogid arvesse asjaolu, et lubjakivikihid moodustavad sünklinaalse kurru, mille telg langeb kokku oru suunaga. Samal ajal on põhjatiib läbi lõigatud rikke tõttu. 1960. aastal tekkis vasakkaldal tammi lähedal maalihe mahuga 1 mln m3.

Aastatel 1960-1961 2-kilomeetrine katastroofiline ülevoolutunnel purunes, kui maalihked jätkuvad. Varinguprotsesside arengu jälgimiseks pandi paika geodeetiliste etalonide võrgustik, kuid nagu selgus, ei lõikanud etalonid põhilist libisevat pinda. Aastatel 1961-1963 täheldati pidevat gravitatsioonilist roomamist. 1963. aasta 9. oktoobri hilisõhtul nihkus reservuaari 30 sekundiga 240 miljonit m3 pinnast kiirusega 15-30 m/s. Hiiglaslik 270 m kõrgune laine ületas 2-kilomeetrise veehoidla veehoidla 10 sekundiga, ajas üle tammi ja pühkis minema kõik, mis teele jäi, kukkus orgu. Seismilised värinad registreeriti Viinis ja Brüsselis.

Riis. 1. Jõeoru geoloogiline läbilõige. Vajont (Itaalia): 1 - ülemkriidi ajastu; 2 - alumine kriidiaeg; 3 - malm; 4 - koer; 5 - leyas. Numbrid ringides: 1 - peamine liugpind; 2 - libisev plokk; 3 - viga; 4 - liustikuoru põhi; 5 - iidsete pragude suund; 6 - noorte pragude suund; 7 - reservuaar

2. Veevärk

Madalal asuva jõe hüdroelektrijaam sisaldab hüdroelektrijaama. Hüdroelektrijaama turbiinide töötamiseks on vaja mitte ainult pidevat veevoolu, vaid ka rõhku - ülemise ja alumise basseini tasemete erinevust, s.o. jõelõigud hüdroelektrijaamast üles- ja allavoolu. Rõhk koondub sobivasse asukohta tammi või muu vettpidava konstruktsiooni ehitamise ja reservuaari täitmise tulemusena. Need kaks elementi on veevärgi olulised komponendid. Veehoidla on vajalik ka jõe ebaühtlase voolu reguleerimiseks, viies selle vastavusse veetarbimisega, s.t. antud juhul hüdroelektrijaama elektrikoormuse graafikuga. Kõrgveeliste tasandikujõgede hüdroelektrijaamad asuvad nende sängis ja neid nimetatakse kas madala rõhuga jõejooksudeks või paisupõhisteks, kui rõhk on piisavalt kõrge.

Kuna veehoidlasse ei ole majanduslikult otstarbekas akumuleerida haruldasi suurveeuputusi ning kuna elektrienergia tarbimine, s.o. veevarustuse kasutamine võib õnnetuse tõttu katkeda, hüdroelektrikompleksil peab lisaks turbiinidele olema ülevalve vee juhtimiseks alumisse basseini, et vältida veehoidla ülevoolu ja vee ülevoolu tamm koos sellest tulenevate hävitavate tagajärgedega. Lisaks turbiinidele võib hüdroelektrijaama plokkide seiskamise korral osutuda vajalikuks vee läbimine alumisse basseini ka siis, kui reservuaar ei ole täidetud, kui ilma selle veevarustuseta, allavoolu asuvad veekasutajad - hüdroelektrijaam. elektrijaamad, veetransport, niisutussüsteemid jne – saavad kahju. Selle probleemi lahendamiseks ehitatakse hüdrosüsteemi osana sügavate aukudega truubid – vee väljalaskeavad.

Vee läbimine alumisse basseini võib olla vajalik ka veehoidla tühjendamiseks hüdroelektrijaamade kontrollimiseks ja remondiks. Siis peaks see sisaldama sügavate või põhja aukudega äravoolu. Suure koguse vee varustamiseks põhieesmärgil - hüdroelektrijaama turbiinidesse, puhastades selle ohtlikest osadest - jääst, lörtsist, settest, allapanust jne, on vaja spetsiaalseid konstruktsioone - veevõtukohti.

Hüdroelektrijaam võib asuda mägijõel mitte tammi lähedal, vaid allavoolu kaldal; vesi antakse sinna veehaardest spetsiaalse veetoru kaudu ja juhitakse sealt jõkke ka spetsiaalse veetoru kaudu, mida koos nimetatakse ümbersuunamiseks ja eraldi - sisse- ja väljalasketuletisteks. Suunamisseadme eesmärk on sama, mis tammi ehitamisel, rõhu kontsentratsioon selle mugavaks kasutamiseks. Mägijõgedes langeb vesi suure pinnakaldega, hajutades oma potentsiaalset energiat. Piki kallast rajatud minimaalse kaldega kanal toob hüdroelektrijaama vee pinnatasemega, mis erineb vähe ülemise basseini tasemest.

Selle tulemusena kasutab jaam suuremat survet, suurema jõelõigu langemist, mitte ainult tammi toestusest, vaid ka jõe ja kanali nõlvade erinevusest. Abduktiivse tuletuse roll on sarnane; veetase selles erineb vähe veetasemest jões ümbersuunamise lõpus, nii et hüdroelektrijaama väljavoolu ümbersuunamise alguses on tase madalam kui läheduses paralleelse vooluga jões. Seega saab jaam veelgi suuremat survet, kasutades ära täiendava jõelõigu langust. Diversiooni hüdrosüsteemidel on suur ulatus, nii et need hõlmavad peakomplekti tammi, ülevoolu ja veevõtuavaga, jaamasõlme koos survebasseiniga, mis lõpetab varustuse ümbersuunamise, torujuhtmeid, mis varustavad turbiinid veega, ja hüdroelektrijaama hoonet. ja eelnevalt mainitud ümbersuunamiselemendid.

Riis. 2. Jõejooksu madalrõhu hüdroelektrikompleks hüdroelektrijaama ja laevalüüsiga

Joonisel fig. Joonisel 3 on kujutatud hüdroelektrijaam koos lühikese ümbersuunamiskanaliga mägijõel. Peakomplekt sisaldab betoonist ülevoolutammi, veevõtukohta koos settepaagiga. Jaamaplokk sisaldab survebasseini ja tühikäigu ülevoolu. Joonisel fig. 9 kujutab osaliselt läbilõikena maa-alust hüdroelektrijaama tunneli ümbersuunamisega. Näha on kõrge ülevoolutamm, sügav veehaare, samuti survepaak ümbersuunamise rõhu sisselaskeava lõpus.

Riis. 3. Hüdroelektrijaam koos ümbersuunamiskanaliga

Paisu olemasolul peab hüdroelektrikompleks sisaldama lekkeid, samuti navigeerimiseks vajalikke vee väljalaskekohti. Mõlemad funktsioonid on sageli ühes hoones kombineeritud. Paisu ehitamise tulemusel tekib basseinide vahel langus (tasemevahe), mille ületamiseks vajavad nii ülesvoolu kui ka allavoolu sõitvad laevad navigatsioonivõimalusi (lüüsid, laevatõstukid. Tihti ehitatakse veevärgi kõrvale sadam). tormilainete eest kaitstud akvatooriumiga, kaide ja talvitavate laevade tagaveega.

Navigatsioonirajatise lähenemiskanalid üles- ja allavoolu moodustavad omamoodi ümbersuunamise, mida mööda laevad liiguvad, kuid vett voolab vähe, ainult lüüsikambri täitmiseks ja tühjendamiseks laevade lukustamise käigus. Mõnikord omandavad need kanalid arvestatava pikkuse, kui on vaja mööda sõita laevasõiduks ebamugavast jõelõigust - järsu kurvi õgvendamiseks, kärestikust möödasõitmiseks. Pikad paljude lüüsidega kanalid ühendavad erinevaid jõgesid omavahel.

Veeressursside kasutamine põllumajandusmaade niisutamiseks ja kuivade alade kastmiseks nõuab oma hüdroehitiste komplekside ehitamist ja seab oma nõuded jõgede voolu reguleerimiseks. Niisutatava maa pindala on tavaliselt väga suur ja sellel asuvaid hüdroehitisi on nii palju, et nende kompleksi ei saa nimetada hüdrosüsteemiks, neid nimetatakse niisutussüsteemiks. Osa ehitistest, mis paiknevad kompaktselt kasutataval jõel, osana tammist, mis moodustab jõe voolu reguleerimiseks veehoidla, üleujutuse läbipääsu, veehaarde ja settepaagi kastmiseks võetud veest settimiseks , nimetatakse niisutussüsteemi peaüksuseks.

Peasõlmest niisutatavatele maadele tarnitakse vett magistraalveetorustiku, enamasti kanali kaudu. Selle pikkust mõõdetakse kümnetes ja sadades kilomeetrites, tee ääres hargnevad sealt edasi turustajad ja nende küljest vihmutid. Kasutamata jääkvesi põldudelt kogutakse kollektorite abil kokku ja juhitakse vooluveekogusse. Kui osa niisutatavast maast asub peakanalis veetasemest kõrgemal, tarnitakse nendele maadele vett pumbajaamade kaudu. Niisutusvõrgus endas on regulaatorid, diferentsiaalid, väljalaskekonstruktsioonid jne.

Kuivendussüsteemid pinnase liigniiskusega piirkondades ja laialt levinud soodes ei vaja loomulikult paisude ehitamist. Nende süsteemide konstruktsioonide kompleksi kuuluvad drenaažid, väikesed ja suured kanalid, erinevad rajatised drenaaživõrgul; Vooluveekogudel tehakse parandustöid (õgvendamine, puhastamine, süvendamine, kaldatammid). Drenaažisüsteemi saab kasutada raskusjõu jõul, kuid kui maastik on liiga tasane, võib vooluveekogusse vee pumpamiseks olla vaja võrgu pumbajaamu.

Integreeritud veevarustus- ja kanalisatsioonisüsteemid on väga keerulised ja mitmekesised. Sordi sõltub peamiselt veetarbija tüübist - kommunaal- või tööstuslik veevarustus. Paljud tööstusharud nõuavad pidevat suurte veekoguste tarnimist, nende hulka kuuluvad näiteks tselluloosi- ja paberi-, metallurgia-, keemia-, soojus- (ja tuuma-) elektrijaamad (jahutuskondensaatorite jaoks). Enne kui ülejäänud osa sellest veest, mille kvaliteet on muutunud (reovesi), vooluveekogusse juhitakse või tootmisse tagasi suunatakse (ringlussevõetud veevarustus), tuleb see puhastada, desinfitseerida, jahutada jne. Integreeritud veevarustuse osana ja reoveesüsteem, lisaks jõel asuvale rajatiste peasõlmele ja veetorustiku võrgule tarbija juures on pumbajaamad ja vooluveekogust võetava vee puhastamise süsteem, aga ka keerulisem eemaldatava vee puhastamise süsteem tarbijalt.

3. Veehoidlad

Veehoidla on olulise mahutavusega tehisreservuaar, mis on tavaliselt moodustatud jõeorus vett hoidvate rajatiste abil, et reguleerida selle voolu ja edasist kasutamist rahvamajanduses. Tabelis 1 näitab maailma suurimaid veehoidlaid.

Tabel 1. Maailma suurimad veehoidlad

Veehoidlas eristatakse järgmisi põhielemente ja tsoone (joonis 4).

Riis. 4. Veehoidla põhielemendid ja tsoonid. Režiimi põhielemendid: 1 - madal veetase kuni sulgvooluni; 2 - üleujutuse tase kuni tagasivooluni; 3 - normaalne säilitustase; 4 - kõrge veetase tagavee tingimustes

Veevärgikompleksi (selle turbiinid, ülevooluavade, põhjaaugud, lüüsid) läbilaskevõime on piiratud majanduslikel ja harvem tehnilistel põhjustel. Seetõttu, kui veehoidla voolab väga harva (üks kord iga saja, tuhande või isegi kümne tuhande aasta tagant), ei suuda hüdrosüsteem kogu jõge voolavat veemassi läbida. Nendel juhtudel tõuseb veetase kogu veehoidlas ja tammi juures, suurendades mõnikord selle mahtu märkimisväärselt; Samal ajal suureneb veevärgi võimsus. Sellist taseme tõusu üle FSL-i harvaesinevate suurte üleujutuste perioodil nimetatakse veehoidla taseme sunnimiseks ja taset ennast nimetatakse sunnitud säilitusveeks (FRU). Veetranspordiks või metsa parvetamiseks kasutatavatel reservuaaridel piirdub taseme langus navigatsiooniperioodil tasemega, mille juures jõelaevastik saab sügavuse seisukorra tõttu jätkata tavapärast tööd. Seda taset, mis asub NPU ja UMO vahel, nimetatakse navigatsiooni vastuse tasemeks (NS). Veetasemed, eriti NPU ja FPU ajal, tammi juures ning veehoidla keskmises ja ülemises tsoonis ei ole samad. Kui tammi tase vastab NSL-märgisele, siis sellest eemaldudes tõuseb see esmalt sentimeetrite ja seejärel kümnete sentimeetrite võrra. Seda nähtust nimetatakse tagasivoolu kõveraks.

Lisaks suurele ja vaieldamatule kasule, mida veehoidlad toovad, on pärast nende täitmist kaasnevad, sageli negatiivsed tagajärjed. Nende hulka kuuluvad järgmised. Suurima kahju rahvamajandusele põhjustavad territooriumide pidev üleujutamine asulate, tööstusettevõtete, põllumaade, metsade, maavarade, raudteede ja maanteede, side- ja elektriliinide, arheoloogia- ja ajaloomälestiste ning muude nendel asuvate objektidega. Püsiva üleujutuse all peame silmas alasid, mis asuvad normaalsest säilitustasemest madalamal. Kahju põhjustab ka veehoidlate kallastel asuvate alade ajutine üleujutus, mis ulatub normaalsest kuni sunnitud sulgvee tasemeni, kuid seda esineb harva (üks kord 100–10 000 aasta jooksul).

Veehoidla külgneva piirkonna põhjavee taseme tõus põhjustab selle üleujutamist - soostumist, maa-aluste ehitiste ja kommunikatsioonide üleujutamist, mis on samuti kahjumlik.

Veehoidlate kallaste ümberkujundamine (ümbertöötamine) lainete ja hoovuste toimel võib kaasa tuua suurte kasulike arenenud territooriumide hävitamise. Veehoidlate kallastel toimuvad või muutuvad aktiivsemaks maalihkeprotsessid. Jõel navigeerimise ja metsa parvetamise tingimused muutuvad radikaalselt, jõgi muutub järveks, sügavused suurenevad, kiirused vähenevad. Vähendatakse veetranspordiks vajalikke allsilla mõõtmeid.

Jõe talvine režiim muutub suuresti, jääkate veehoidlal pikeneb ja muda kaob, kui seda oli. Hägusus väheneb, kui sete settib reservuaari.

Üleujutusest ja maade üleujutamisest tekitatud kahjude hüvitamise meetmete hulgas kolitakse ja taastatakse uutesse üleujutamata kohtadesse linnad, töölisasulad, kolhoosimõisad, aga ka tööstusettevõtted. Üksikuid teelõike teisaldatakse, nende pinda laiendatakse, muldkehade nõlvad tugevdatakse jne. Nad teisaldavad või kaitsevad ajaloo- ja kultuurimälestisi ning kui see pole võimalik, siis uurivad ja kirjeldavad neid. Nad tõstavad sildade avasid ja ehitavad ümber sildade ristumisi. Jõelaevad asenduvad järvelaevastikuga ja mutiparvetamine pukseerimisparvedega. Nad teostavad veehoidla ala metsade raadamist ja metsa puhastamist. Need viivad lõpule maavarade (näiteks kivisüsi, maak, ehitusmaterjalid jne) arendamise või tagavad nende edasise arendamise võimaluse veehoidla juuresolekul. Mõnikord osutub majanduslikult otstarbekaks, selle asemel, et veehoidla üleujutusvööndist eemaldada majandusrajatised ja asulad, rakendada meetmeid nende insenertehniliseks kaitseks.

Insenerikaitse nimetuse alla koondatud hüdrotehniliste ja melioratsioonimeetmete kompleks hõlmab objektide ja väärtuslike maa-alade katmist või tarastamist, üleujutatud või kallastega kaetud alade kuivendamist drenaaži ja vee väljapumpamise abil, kallaste tugevdamist veehoidla teatud lõikudes jne.

4. Tammid

Pais on vooluveekogu tõkestav rajatis, mis tõrjub vee olmetasemest kõrgemale ja koondab seeläbi ühte kohta kasutamiseks mugava surve ehk veetasemete erinevuse paisu ees ja taga. Tammil on oluline koht igas survehüdraulikasüsteemis.

Tamme ehitatakse erinevates kliima- ja loodustingimustes – põhjapoolsetel laiuskraadidel ja igikeltsa aladel, aga ka lõunas, troopilistes ja subtroopilistes vööndites, kõrge plusstemperatuuriga. Nende asukohaks on kõrgeveelised tasandikud, mis voolavad mittekivisest pinnasest – liivast, liivsavist, liivsavist ja savist koosnevates kanalites, aga ka sügavates kivistes kurudes voolavad mägijõed, kus esineb sageli tugevaid maavärinaid. Looduslike tingimuste mitmekesisus, tammide loomise eesmärgid, ehituse ulatus ja tehniline varustus on toonud kaasa erinevaid tüüpe ja kujundusi. Sarnaselt teistele ehitistele saab paisu klassifitseerida paljude kriteeriumide järgi, näiteks kõrguse, ehitusmaterjali, vee läbilaskvuse, tugikonstruktsioonidena toimimise jm järgi.

Hüdraulilised vettpidavad konstruktsioonid, mille hulka kuuluvad tammid, tajuvad erineva päritoluga, laadi ja kestusega jõude, mille kogumõju on palju suurem ja keerulisem kui jõudude mõju tööstus- ja tsiviiltüüpi hoonetele ja rajatistele.

Vett hoidvate konstruktsioonide töötingimuste mõistmiseks kaaluge betoontammi diagrammi koos sellele mõjuvate peamiste koormustega. Nagu kõik pikendatud betoonkonstruktsioonid, lõigatakse tamm osadeks õmblustega, mis võimaldavad sektsioonidel temperatuuri mõjude, kokkutõmbumise ja sademete mõjul vabalt deformeeruda, mis takistab pragude teket. Järgmised jõud mõjuvad paisu igale lõigule pikkusega L, kõrgusega H ja aluse laiusega B.

Tammisõigu G massi määravad selle geomeetrilised mõõtmed ja betooni erikaal g=rґg (teadaolevalt on aine erikaal võrdne selle tiheduse ja raskuskiirenduse korrutisega).

Riis. 5. Kaasaegsete tammide põikprofiilid võrreldes teiste ehitiste siluettidega (mõõtmed meetrites): 1 - Dnepr; 2 - Bukhtarminskaya; 3 - Krasnojarsk; 4 - Bratskaja; 5 - Charvakskaya; 6 - Cheopsi püramiid; 7 - Toktogul; 8 - Chirkeyskaya; 9 - Sayano-Shushenskaya; 10 - Usoi tamm; 11 - Nurek; 12 - Moskva Riiklik Ülikool; 13- Ingurskaja

Filtreeritud vee rõhk paisu alusele tekib surve all läbi paisu aluse pooride ja pragude kaudu voolava vee maa-aluse voolu tõttu ülemisest sabast alumisse. Selle jõu ligikaudne väärtus, mida nimetatakse vasturõhuks, on võrdne:

U=ґgBL,

kus H1, H2 on vee sügavused basseinides; g on vee erikaal; a on reduktsioonitegur, mis võtab arvesse imbimisvastaste seadmete ja drenaaži mõju tammi põhjas.

Ülemise ja alumise basseini hüdrostaatiline veerõhk määratakse valemitega:

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

Eespool loetletud jõud kuuluvad kõige olulisemate ja pidevalt tegutsevate jõudude kategooriasse. Lisaks neile võtavad spetsiaalsed valemid vajalikel juhtudel arvesse lainete dünaamilist rõhku, jää rõhku, reservuaari ladestunud setteid, aga ka seismilisi jõude. Ebaühtlane temperatuurikõikumine avaldab täiendavat mõju betoontammi tugevusele. Paisupindade jahtumine tekitab neis tõmbepingeid ning betoonis võivad tekkida praod, mis neile nõrgalt vastupanuvõimele peab. Loetletud jõudude ja veesurve tingimustes peab tamm olema tugev, nihke- ja veekindel (see nõue kehtib ka selle vundamendi kohta). Lisaks peab tamm olema ökonoomne, st. Kõigist nimetatud nõuetele vastavatest võimalustest tuleks valida minimaalse kuluga variant.

Erilise koha hüdrotehnikas hõivavad küsimused, mis on seotud vee filtreerimisega ülesvoolust allavoolu. See nähtus on vältimatu ning hüdrotehnika ülesandeks on selle ennustamine ja korraldamine ning ohtlike või kahjumlike tagajärgede ennetamine insenertehniliste abinõude abil. Filtreerimisvoolude teed võivad olla: konstruktsiooni keha, isegi kui see on ehitatud betoonist; konstruktsiooni vundament, eriti kui see on mittekivine või purunenud kivim; pangad kohtades, kus nendega külgnevad survestruktuurid. Filtreerimise kahjulikud tagajärjed on ebaproduktiivsed veekaod reservuaaridest, mida seetõttu ei kasutata rahvamajanduslikel eesmärkidel, vasturõhk, mis vähendab survestruktuuri stabiilsust, ning filtreerimishäired või pinnase tammi keha deformatsioonid või mitte. -kivivundament, eriti sufusiooni või tõusu kujul.

Sufusiooniks nimetatakse tavaliselt väikeste osakeste eemaldamist filtreerimisvooluga läbi suuremate osakeste vaheliste pooride; see esineb mittesiduvas (lahtises) pinnases - heterogeenne liivane, liivane-kruusane. Keemilise sufusiooniga lahustuvad kivimites asuvad soolad. Väljavool on maa-aluse vooluga, mis filtreerub survestruktuuri alt allavoolu, märkimisväärsel hulgal siduskivimitest koosneva vundamendipinnase (nt liivsavi, savi jne) eemaldamine.

Ehitise normaalse töö tagamiseks ja ohtlike nähtuste kõrvaldamiseks on konstruktsiooni projekteerimisel ette nähtud ratsionaalne maa-alune vooluring (joon. 6). See saavutatakse, suurendades konstruktsiooni all olevat filtreerimisrada, luues veekindla katte ülemises basseinis (allavoolu) ja võimsa veereservuaari alumisse basseini, laotades lehtvaiad või muud kardinad, hambad või muud meetmed.

Riis. 6. Filtrialusel asuva tammi skeem (S.N. Maksimovi järgi, 1974): 1 - tammikeha, 2 - veekogu, 3 - põll, 4 - alla, 5 - voolujooned, 6 - lehtvaiad

Pinnasematerjalidest tammid.

Iidne survehüdrauliliste ehitiste tüüp on pinnasematerjalidest tammid. Olenevalt kasutatavatest muldadest võivad paisud olla homogeensed või heterogeensed, põikprofiilis koosneb viimase keha mitut tüüpi muldadest. Homogeense pinnastammi ehitamiseks kasutatakse erinevaid väheläbilaskvaid pinnaseid - liiv, moreen, löss, liivsavi, liivsavi jne. Paisu konstruktsiooni ja vundamendiga ühendamise poolest on see kõige lihtsam surveliik struktuur.

Heterogeensed pinnasepaisud jagunevad omakorda madala läbilaskvusega pinnasega sõelaga tammideks, mis asetatakse paisu ülesvoolu nõlva küljele, ja südamikuga paisudeks, milles madala läbilaskvusega pinnas asub paisu keskel. tammi profiil. Pinnasüdamiku asemel võib kasutada pinnaseväliseid diafragmasid, mis on valmistatud asfaltbetoonist, raudbetoonist, terasest, polümeeridest jne. Ekraanid saab valmistada ka ettenähtud mittepinnasetest materjalidest.

Olenevalt tööde teostamise viisist võivad pinnasetammid olla kas puistetammid, valatud pinnase mehaanilise tihendamisega või hüdromehhaniseerimisvahenditega rajatud loopealsed; viimati nimetatud pinnastammide rajamise meetodit vastavate tingimuste juures (veevarustus, energia ja varustus, sobiva pinnase koostise olemasolu jne) iseloomustab kõrge tootlikkus, ulatudes kuni 200 tuh m3/ööpäevas.

Kivi- ja maatammid ehitatakse mahu põhiosas kivitäidisest; nende veekindlus saavutatakse sõela või südamiku ehitamisega, mis on laotud madala läbilaskvusega pinnastest (savi jne). Kivi ja peeneteralise pinnase vahele paigaldatakse pöördfiltrid - liiva ja kruusa üleminekukihid, mille jämedus suureneb kivi suunas, et vältida filtratsioonivastaste seadmete pinnase kokkusurumist.

Selliseid tamme kasutatakse laialdaselt mägijõgede kõrgsurvehüdraulilistes ehitistes. Seega Nureki hüdroelektrijaama tammi kõrgus jõel. Vakhshe on 300 m.

Nende eeliseks võrreldes teist tüüpi tammidega on ehitusplatsil saadaoleva kivi ja pinnase kasutamine, põhiliste tööde (kivivalu ja pinnase täitmine) ulatuslik mehhaniseerimise võimalus, samuti piisav seismiline vastupidavus. Võrreldes teist tüüpi muldtammidega eristuvad kivi-maa tammid suurema nõlva järsusega, s.o. vähem materjale.

Kivi-maa tammi ja vundamendi vahelise vähese läbilaskvusega kontakti väike laius muudab nende veekindla liidese konstruktsiooni keeruliseks. Kivise pinnase korral on vaja ajada plekkvaia rida või laduda betoonist kannus, kivises pinnases paigaldatakse tsemendikardin, süstides tsemendimörti läbi puurkaevude kivipragudesse. Sellised ühendused hoiavad ära ohtlikud filtreerimisnähtused survestruktuuride aluses.

Rockfill paisud püstitatakse kivi viskamise või valamise teel ning nende veekindluse tagab ülesvoolu nõlval olev sõrm või profiili keskel olev diafragma, mis on ehitatud mittepinnasetest materjalidest (raudbetoon, puit, asfaltbetoon, teras, plastid jne). Kivitammid ehitatakse kuivkivimüüritisest, milleks on vaja paigaldada ka sirmid, või kivimördiga kivimüüritisest. Neid tamme ehitatakse tänapäeval harva.

Kunstmaterjalidest tammid.

Puittammid on üks vanimaid survekonstruktsioonide tüüpe, mis pärinevad sadu aastaid tagasi. Nendes paisudes kannavad põhikoormust puitelemendid ning nende stabiilsus nihke- ja hõljumise vastu tagatakse puitkonstruktsioonide kinnitamisega alusesse (näiteks vaiad) või nende koormamisega kivist või pinnasest ballastiga (ridakonstruktsioonides) . Puidust tammid ehitatakse madala peaga, 2-20 m.

Kangast tamme hakati ehitama suhteliselt hiljuti tänu vastupidavate, veekindlate sünteetiliste materjalide tulekule. Kangastammide peamised konstruktsioonielemendid on kest ise, mis on täidetud vee või õhuga ja toimib väravana (paisuna), ankurdusseadmed kesta kinnitamiseks betoontoru külge, torusüsteem ning pumpamis- või ventilaatoriseadmed vee või õhuga täitmiseks ja tühjendamiseks. kest. Kangast tammide kasutusala ulatub harva üle 5 m peapiiri.

Betoontammid on hüdrotehnikas laialdaselt kasutusel. Need on ehitatud erinevatesse looduslikesse tingimustesse ja võimaldavad vee ülevoolu nende harjal asuvate spetsiaalsete avauste (spillover-tammide) kaudu, mis on pinnasest valmistatud tammide puhul võimatu või ebaratsionaalne. Nende struktuursed vormid on väga erinevad, mis sõltub paljudest teguritest. Betoonist gravitatsioonitüüpi tammi Grand Dixance (Šveits) kõrgeim kõrgus on 284 m. Venemaal püstitati Jenisseile kaargravitatsiooni tüüpi Sayano-Shushenskaya tamm kõrgusega 240 m Tamm on kivine sihtasutus. Svirski ja Volžski kaskaadi ülevoolutammid ehitati rasketes geoloogilistes tingimustes kivivabale vundamendile. Kergbetoonist tammid ilmusid hiljem kui massiivsed ja neil on Venemaal suhteliselt väike levik. Konstruktsiooni järgi jagunevad betoontammid kolme tüüpi: gravitatsioon, kaar ja kontpuu. Nende tammide tuntuim tüüp on konttammid. Nende eelis massiivsete ees on väiksem betoonitööde maht. Samal ajal vajavad nad vastupidavamat betooni ja tugevdamist armatuuriga.

Gravitatsioonitammid tagavad hüdrostaatilise rõhu peamiste jõudude mõjul piisava nihkekindluse, peamiselt oma suure omakaalu tõttu. Vee filtreerimise vastu võitlemiseks paigaldatakse paisu alusele (kivistesse vundamentidesse) tsementkardinad ja lehtvaiaread (mittekivistes vundamentides). Tammi stabiilsuse suurendamiseks korraldatakse drenaaž, paigaldatakse vasturõhku vähendavad õõnsused ja rakendatakse muid meetmeid.

Kaartammid on plaanilt kumerad ülemise basseini poole; need peavad vastu hüdrostaatilisele rõhule ja muudele horisontaalsetele nihkekoormustele peamiselt tänu rõhuasetusele kuru kallastele (või tugipostidele). Kaartammide rajamisel on kohustuslikuks nõudeks piisavalt tugevate ja madala saagikusega kivimite olemasolu rannikualadel. Need tammid, nagu ka gravitatsioonitammid, ei vaja märkimisväärset betoonist müüritise raskust, need on ökonoomsemad kui gravitatsioonitammid. Nende kaarekujuliste elementide kõverusraadiused suurenevad alt üles.

Kontrustammid koosnevad mitmest kontpuust, mille külgfassaadi kuju on trapetsilähedane, paiknedes üksteisest teatud kaugusel; kontpuud toetavad survelagesid, mis võtavad vastu ülesvoolu poolt mõjuvaid koormusi. Sillad toetuvad ülaltoodud tugipostidele. Omakorda kannavad tugipuud koormuse alusele. Tuntumad kontpaisutüübid on: massiivsed, lameda lagedega konttammid ja mitme kaarega tammid. Kontrustammid võivad olla kas pimedad või ülevooluga. Need on ehitatud kivisele ja mittekivisele pinnasele; viimasel juhul on neil täiendav konstruktsioonielement vundamendiplaadi kujul, mille eesmärk on vähendada pingeid vundamendi pinnases. Et anda tugipostidele suurem seismiline vastupidavus põiki seismilistes tingimustes (üle jõe), ühendatakse need mõnikord üksteisega massiivsete taladega.

Kontratammide eripäraks on suurenenud laius aluse juures ja ülapinna kalle, mis toob kaasa asjaolu, et viimasele kandub üle oluline veesurve vertikaalkomponent, mis surub tammi alusele ja annab sellele stabiilsuse. nihke vastu, vaatamata vähenenud kaalule. Vasturõhk sellistes paisudes on väiksem kui massiivsetel gravitatsioonitammidel.

Kontrustammid nõuavad väiksemaid betoonikoguseid kui gravitatsioonitammid, kuid kulutused betooni kvaliteedi parandamisele, armatuurile ja tööde raskendamiseks muudavad need majandusnäitajatelt üsna lähedaseks. Kõrgeim kontpuu (mitme kaarega) tamm Daniel-Johnson, 215 m kõrge, ehitati Kanadas.

5. Valgusteed

Hüdroelektrikompleksi ehituses on lisaks pimetammile suur tähtsus lekketeedel, s.o. seadmed liigse üleujutusvee ärajuhtimiseks või voolude juhtimiseks muuks otstarbeks. Veevärgis asuvate lekketeede paigutamiseks on mitmeid erinevaid lahendusi.

Spillway sildeid võib ehitada betoontammi harjale jõesängis või jõelammile; siis saab konstruktsioon ülevoolutammi kuju. Paisust sõltumatult saab rajada ranniku nõlval asuva spetsiaalse rajatise kujul, mida seetõttu nimetatakse ranniku ülevooluks.

Nii paisu kehas kui ka kalda nõlval võib ülevooluavad asetada paisu harja märgi lähedale või sügavale allapoole eesveetaset. Esimesi nimetatakse pinnapealseteks, teist - sügavateks või põhjapoolseteks lekketeedeks.

Ülevoolutammide pealispinnad võivad olla avatud (ilma väravateta), kuid tavaliselt on neil väravad, mis reguleerivad ülesvoolu veetaset. Vältimaks reservuaari ülevoolu, avatakse väravad osaliselt või täielikult, vältides veetaseme tõusu üle normaalse hoiutaseme (NLV). Vee läbipääsu tingimuste parandamiseks tammist antakse selle harjale sile, ümar piirjoon, mis muutub seejärel järsult langevaks pinnaks, mis lõpeb sadeveetaseme lähedal veel ühe ümberpööratud ümardamisega, mis suunab voolu jõesängi. Ülevoolu esiosa kogu pikkuses on pullide abil jagatud mitmeks vahemikuks. Lisaks tajuvad pullid väravate veesurvet ning toimivad ka tõstemehhanismide ja väravate ning kallastevaheliste transpordiühenduste teenindamiseks mõeldud sildade toeks.

Läbi tammi eralduv vesi omab suurt potentsiaalset energiat, mis muutub kineetiliseks energiaks. Võitlust läbi tammi välja lastud voolu hävitava energia vastu viiakse läbi mitmel viisil. Ülevoolutammi taha on massiivsele betoonplaadile paigaldatud energia neelajad eraldi betoonmassidena - kabe, muulide või raudbetoontaladena. Mõnikord korraldatakse ülevoolutammi allavoolus pinnarežiim, paigaldades ülevalku alumisse ossa rihvel ja varvas, millelt suuremal kiirusel maha murdes koondub vool pinnale ning mõõduka kiirusega rull. selle all moodustub põhjas vastupidised kiirused.

Ülevoolutammide taha, millel on mittekivivundament, tehakse veeaukude taha põll - tugevdatud läbilaskev jõesängi osa.

Tavaliselt paiknevad kaldal lekked veevärgis, mille tamm on valmistatud pinnasematerjalist, mis ei lase veevooludel läbi nende harja, samuti betoontammidega veevärgides kitsastes kurudes, kus kanal on hõivatud hüdroelektrijaamaga. jaamahoone tammi lähedal. Nende tüübid on väga mitmekesised. Enim kasutatavad on pinnapealsed lekkimisavad, mille puhul heide voolab lahtises süvendis mööda kalda pinda. Need asuvad ühel või kahel kaldal, sageli tammi kõrval, ja neil on järgmised komponendid: sisselaskekanal, ülevooluava ise koos ülevooluavadega, pullid ja väravad (või automaatne toimimine ilma väravateta), väljavoolukanal suure vooluga või astmeline langus (kasutatakse harva). Kaldaäärsed ülevoolud on komplekteeritud veekraavimisseadmetega, mis on sarnased ülevoolutammide allavoolu paigaldatavatega - vesikraavikaev.

Kui kohalikud tingimused takistavad väljalaskekanali suunamist, saab selle asendada väljalasketunneliga; Selle tulemuseks on tunnelilaadne rannikuäärne leke. Tunneli rannikuäärsetel ülevooludel on järgmised komponendid: sisselaskekanal, mis asub ülemises basseinis ranniku nõlva kõrgetel kõrgustel, ülevooluava ise koos väravatega ning väljalasketunnel, mis lõpeb kanali lõigu ja veeautomaatiga.

Sügavad ja põhjapoolsed ülevooluteed asuvad kõrgustel selle vooluveekogu põhja lähedal, millele hüdrosüsteem ehitatakse. Need on korraldatud järgmistel eesmärkidel: jõevoolu läbilaskmiseks jõesängi tammi ehitamise ajal (ehitamise lekked) ja mõnel juhul kogu või osa väljavoolu läbimiseks. Nende peamised sordid on tunnel- ja torukujulised ülevoolud. Spillway tunnelid asuvad kivistes rannikumassiivides, mööda paisu, nende pikkus on mitusada meetrit, ristlõike mõõtmed on määratud voolukiirusega. Ehituslike ülevoolude ristlõike kuju on tavaliselt hobuserauakujuline. Ülejäänud tunnelid, mis töötavad kõrge rõhu all, on ümmarguse ristlõikega.

Hüdroelektrikompleksis paiknevad torukujulised ülevooluavad olenevalt paisu tüübist. Kui tamm on betoonist (gravitatsioon, kontpuu või kaar), siis ülevoolud on torud, mis läbivad selle keha ülesvoolust allavoolu ja on varustatud väravatega. Kui tamm on maandatud, paigaldatakse tammi alla torukujulised äravoolud, süvendades need alusesse. Need on tornid, millest lähtuvad olenevalt rõhust ümmarguse või ristkülikukujulise ristlõikega teras- või raudbetoontorud. Need võivad olenevalt tarbimisest olla üksikud või omamoodi “patareideks” kokku pandud. Torude sisse- ja väljalaskeosadesse asetatakse väravad ja juhtimismehhanismid.

Väravad ja liftid. Peaväravad reguleerivad ülemise basseini väljavoolu ja veetaset, samuti võimaldavad mõnel juhul metsa, jää, allapanu ja setete läbipääsu. Need võivad truubid täielikult või osaliselt katta. Väravate disain sõltub nende asukohast; pinnaavade väravad, sageli suured, tajuvad suhteliselt madalat hüdrostaatilist rõhku; sügavate aukude ventiilid, mille mõõtmed on oluliselt väiksemad, kogevad kõrget hüdrostaatilist rõhku. Väravad on kõige sagedamini valmistatud terasest, väikese surve ja ummistunud aukude avade jaoks - puidust, madala rõhuga mittekriitilistes konstruktsioonides, millel on suured avaused - kangamaterjalidest (riidest tammid). Hüdraulilistes konstruktsioonides on kõige levinumad lamedad ventiilid, mis kujutavad endast kilbikujulist metallkonstruktsiooni, mis liigub pullide ja abutmentide vertikaalsetes soontes. Lamevärava komponendid on: veekindel vooder, mis neelab ülesvoolu vee survet, seejärel talade, sõrestiku ja tugikonstruktsioonide süsteem, mis veerevad või libisevad mööda spetsiaalseid soontesse surutud siine. Väravate liikuva osa mass on üsna märkimisväärne, suurtel kõrgustel ja avadel ületab see 100 tonni, mis nõuab võimsaid tõstemehhanisme. Mehhanismide tõstejõu vähendamiseks kasutatakse segmentventiile, mis nende tõstmisel ja langetamisel pöörlevad ümber pullidesse ja tugipostidesse paigaldatud hingede. Selliseid ventiile kasutatakse ka laialdaselt, kuid nende maksumus ületab tasapinnaliste ventiilide maksumust.

6. Veevõtukohad

veevärgi tammi tavaline veehoidla

Veevõtu eesmärk. Veevõtukohad on veehaarde rajatiste osad, mille põhieesmärk on vee kogumine vooluveekogust (jõgi, kanal) või veehoidlast (järv, veehoidla); tegevust, milleks need on ette nähtud, võib nimetada veevõtuks.

Tarbija reguleerib tavaliselt veevoolu. Vee sissevõtt peab olema tagatud igal säilitustasemel – normaalsest (NLV) kuni madalaima – surnud mahu tasemeni (LVL).

Veevõtustruktuuri funktsioonid hõlmavad vee puhastamist lisanditest ja võõrkehadest.

Veevõtu konstruktsioonid. Veevõtu konstruktsioon ja varustus sõltuvad suurel määral hüdrosõlme tüübist ja veetorustiku tüübist - surve või mitterõhk. Seetõttu on veevõtukohtade konstruktsioonide ja seadmete ning nende toimimise kirjeldus võimalik ainult iga tüübi puhul eraldi. Veevõtukoha mõõtmeid iseloomustavad selle sisselaskeava mõõtmed, kus asuvad prahti kinnipidavad võred (mida sageli nimetatakse ka prahi kinnihoidvateks restideks). Ekraanide puhastamise hõlbustamiseks ja sõeladel tekkivate rõhukadude vähendamiseks võetakse voolukiiruseks sisselaskeava juures mitte suurem kui 1,0 m/s. Suurte turbiinide sisselaskepinda mõõdetakse sadades ruutmeetrites.

Seda tüüpi veevõtukoht, mis on iga turbiini jaoks individuaalne, on ristkülikukujuline auk tammi massis, mis järk-järgult kitseneb ja muutub turbiini kanali ringikujuliseks osaks.

Sissepääsu ülemine osa on suletud raudbetoonseinaga - visiiriga, mis on langetatud alla ULV. Visiir neelab jääsurvet ja püüab kinni ujuvad esemed. Veevõtuava sissepääsu ette on paigaldatud terasribadest võre 1, et hoida kinni vees hõljuvat prahti, mis võib turbiini kahjustada. Töö käigus eemaldatakse vee sisselaskeavasse ja restile kogunev praht mehaanilise reha või haaratsiga, kuna resti ummistumisel suureneb oluliselt selle vastupidavus veevoolule.

Resti taha tehakse pullidesse sooned värava 3 paigaldamiseks ja veevarustuse peatamiseks turbiini torusse. Selleks, et kiirluugi saaks hooldada ja remontida, on selle ette remondiluugi jaoks paigutatud sooned 2. Ventiili juurde pääseb kontrollimiseks ja parandamiseks läbi kontrollluugi 6. Remondiventiil on lihtsam, ei nõua kiiret töötamist, lastakse mitte ojasse, vaid vaiksesse vette. Klapi taha on paigaldatud õhukanal 7 - toru turbiini veekanalisse õhuga varustamiseks, mis asendab turbiini kaudu väljuvat vett veevõtu sulgemisel avariiremondiklapiga. Töö hõlbustamiseks püstitatakse veevõtukoha kohale hoone, mis on varustatud monteerimiskraanaga. Soodsates kliimatingimustes hoonet ei ehitata ja kasutatakse portaal-tüüpi montaažikraanat.

Peaventiil reguleerib veevoolu vastavalt veetarbimise graafikule. Aknaluugi liikumine toimub hüdraulilise ajamiga.

Ülemise basseini taseme väikeste kõikumiste korral paikneb veehaarde struktuur ranniku kõrgetel kõrgustel, see on nn pinnapealne rannikuveehaare. Veehoidla paljude töötasemete korral on vaja paigaldada sügav rannikuveehaare, mis asub veidi alla ULV.

7. Veetorustikud

Veetorustike otstarve. Veehaardesse sattunud ja lisanditest puhastatud vesi tuleb jätta tarbijale vastavalt tarbimisgraafikule. Üks peamisi nõudeid veetorustikule (surve ja mittesurve) on nende seinte veekindlus. Vett ei tohiks teel kaduda ja see kadu ei tohiks ümbritsevat ala soiseks muuta. Hüdroelektrijaama jaoks on vajalik ka see, et voolu potentsiaalne energia kaoks võimalikult vähe mööda teed ning selle vaba ehk piesomeetrilise pinna kalle oleks väike. Selleks peavad toru seinad olema siledad ja neil peab olema madal voolutakistus. Siledaid seinu vajavad veetorustikud ja niisutussüsteemid ning veevarustussüsteemid – mida kõrgemalt vett tarnitakse, seda lihtsam on tagada selle raskusjõuga varustamine tarbijatele, seda vähem kulub energiat pumbajaamade käitamiseks. Ainult transpordikanalite puhul ei oma seinte karedus tähtsust, kuna kiirused neis on väikesed või nulliga võrdsed.

Torude seinu ei tohiks voolukiirused ja lained kahjustada (lained tekivad näiteks siis, kui laevad liiguvad mööda kanaleid).

Veetorustiku ristlõike mõõtmed määratakse tehniliste ja majanduslike arvutuste alusel. Tehniliste ja majanduslike võrdluste põhjal määratakse ka veetorustiku tüüp ja projekt. Olenevalt veetorustiku eesmärgist, suurusest, looduslikest tingimustest ning ehitus- ja ekspluatatsioonitingimustest võib veetorustikuna kasutada kanaleid, plaate, torustikke, tunneleid. Esimesed kaks tüüpi on survevabad, kolmas on surve; tunnel võib olla kas surve- või survevaba (kui see pole ülevalt veega täidetud). Sageli saavutatakse optimaalne lahendus erinevat tüüpi veetorustiku sektsioonide järjestikuse kombineerimisega.

Lihtsaim ja odavaim torutüüp on tavaliselt kanal. Kanalid on levinud kõigis hüdrotehnika valdkondades. Kanali trass on soovitav panna plaanile nii, et vesi selles oleks süvendis ja tammide kõrgus oleks väike. Ristlõike kuju on trapetsikujuline (mõnikord keerukama kujuga), nõlvade järsuse määrab nende stabiilsus; muld ei tohiks libiseda.

Kivises pinnases läheneb kanali ristlõige ristkülikukujulisele. Kanali ristlõike laius on suurem kui selle sügavus, et vähendada kanalist filtreerimisest tingitud veekadusid, suurendada voolukiirust ja vähendada voolutakistust, s.o. Kanali pinna kalle, põhi ja nõlvad on kaetud voodriga, enamasti betooni või raudbetooniga. Voodri alla asetatakse drenaažina kiht jämedat pinnast (kruusa).

Tunnel on kõige kallim torutüüp pikkuseühiku kohta. Kui tunnel rajatakse nõrkadele, mittekivistele pinnastele, suureneb selle maksumus eriti. Sellega seoses saab seda pinnapealsetele ümbersuunamistüüpidele eelistada ainult siis, kui see on oluliselt lühem, võimaldab trassi sirgendada või kui kaldakalle, mida mööda trassi saab rajada, on pinnapealseks ümbersuunamiseks ebasobiv - väga konarlik maastik, kõrge järsud, maalihked, laviinid .

Postitatud saidile Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Tööstuslike hüdrauliliste ehitiste klassifikatsioon. Hüdroehitiste projekteerimine. Erinevate tegurite mõju ehituskvaliteedile. Kaasaegsed ehitusmaterjalid. Meetmed vajaliku veekvaliteedi tagamiseks.

abstraktne, lisatud 21.03.2012


Ühtlustamise kontseptsioon - süsteemne metoodika hüdrotehniliste ehitiste projekteerimiseks. Tehniliste arvutuste põhiprintsiibid ja metoodika. Hüdroehitiste arvutamise tõenäosuslik meetod. Hüdrotehniliste ülesannete lahendamine tõenäosusliku asendusega.

abstraktne, lisatud 11.01.2014


Hüdroehitiste klassifikatsioon ja nende rakendamine. Uurimis- ja arenduspuurimine. Saarehitised, platvormid sügavusele üle 50 m. Veealuste tootmissüsteemide projektid. Jääkindlate nafta- ja gaasiväljade konstruktsioonide käitamise kogemus.

abstraktne, lisatud 12.02.2012


Hüdraulikaseadme paigutus, konkreetse vooluhulga valik. Veekaevu projekteerimine. Tammisavade arvu ja laiuse valimine. Drenaažiprofiili projekteerimine. Lameventiilide disain ja kasutamine. Hüdroehitiste tehniline ohutus.

kursusetöö, lisatud 29.07.2012


Hüdroelektrikompleksi rajamise piirkonna omadused. Paisu põhiprofiili mõõtmete valik. Harimärgi määramine süvamere tsoonis. Nõlvad, kalded ja drenaažiseadmed. Muldtammi filtreerimisarvutus. Vee väljalaskekonstruktsiooni projekteerimine.

kursusetöö, lisatud 25.04.2015


Äravoolu moodustumise füsiograafilised tingimused. Krasnodari territooriumi veekogud: jõed, järved, estuaarid, veehoidlad. Veekogude reostus. Mittetsentraliseeritud veevarustusallikate probleem. Hüdroehitiste hetkeseis.

lõputöö, lisatud 20.07.2015


Berezovski veehoidla geograafiline asukoht. Rekonstrueerimiskoha insener-geoloogilised ja hüdrogeoloogilised tingimused. Kaevetööde mahu määramine ja projekteeritud ehitiste ehitamise korraldamine veehoidla rekonstrueerimisel.

kursusetöö, lisatud 25.01.2015


Hüdrokonstruktsiooni põhikanali arvutamine, vedeliku ühtlase liikumise määramine Chezy valemi abil. Hüdrauliliselt parima kanaliosa ja sügavuste määramine etteantud vooluhulkade korral. Mitmeastmelise diferentsiaali arvutamine.

kursusetöö, lisatud 12.07.2009


Lineaarstruktuuride jälgimine. Lineaarkonstruktsioonide tehniliste ja geodeetiliste uuringute eesmärgid. Geodeetilised tööd lineaarside projekteerimisel ja konstruktsioonide trasside rajamisel. Tee asendi määramine pikiprofiilis.

test, lisatud 31.05.2014


Projekteerimisala hüdroloogilised omadused. Mahuti kasulike, sund- ja surnud mahtude määramine. Tammipaiga ja truubi trassi valimine. Paisu plaani ja ristlõike ehitus. Sisendpea arvutamine.

Hüdraulilised konstruktsioonid (HTC) hõlmavad surveesiseid konstruktsioone ja looduslikke tamme (tammid, lüüsid, tammid, niisutussüsteemid, tammid, tammid, kanalid, tormikanalid jne), mis tekitavad veetaseme erinevuse enne ja pärast neid, mis on ette nähtud kasutamiseks. veevarude kaitseks, samuti vee kahjulike mõjude vastu võitlemiseks.

Pais on vooluveekogu rajal olev tehislik vett kinnipidav ehitis või looduslik (looduslik) takistus, mis tekitab selle ülem- ja alamjooksul piki jõesängi tasemete erinevust; on oluline üldhüdraulilise konstruktsiooni tüüp koos truupide ja muude sellega loodud seadmetega.

Kunstlikud tammid loob inimene enda vajadusteks; Need on hüdroelektrijaamade tammid, niisutussüsteemide veevõtukohad, tammid, tammid ja tammid, mis loovad nende ülesvoolu veehoidla. Looduslikud tammid on loodusjõudude tagajärg: maalihked, mudavoolud, laviinid, maalihked, maavärinad.

Bassein - kahe külgneva tammi vaheline jõelõik jõel või kanali lõik kahe lüüsi vahel.

Paisu ülesvoolu on hoidekonstruktsiooni (tamm, lüüsi) kohal olev jõeosa.

Taimvesi on jõe osa, mis jääb hoidestruktuuri alla.

Põll on ülevoolu hüdrokonstruktsiooni allavoolu asuv tugevdatud jõesängi osa, mis kaitseb sängi erosiooni eest ja ühtlustab voolukiirust.

Veehoidlad võivad olla pikaajalised või lühiajalised. Pikaajaline tehisreservuaar on näiteks Iriklinskaja osariigi ringkonnaelektrijaama ülemise basseini veehoidla. Pikaajaline looduslik veehoidla tekib jõgede ummistumise tõttu tahkete kivimite (Tian Shan, Pamiri mäed jne) kokkuvarisemise tõttu.

Lühiajalised tehistammid rajatakse selleks, et hüdroelektrijaamade või muude hüdrotehniliste rajatiste rajamisel ajutiselt jõesängi suunda muuta. Need tekivad jõe blokeerimisel lahtise pinnase, lume või jääga (ummikud, kõhukinnisus).

Reeglina on tehis- ja looduslikel paisudel äravoolud: tehistammidele - suunatud, looduslikele - juhuslikult moodustunud (iseeneslikult). Hüdrostruktuuridel on mitu klassifikatsiooni. Sõltuvalt GTS-i asukohast jagunevad need järgmisteks osadeks:

• maal (tiik, jõgi, järv, meri);
• maa-alused torustikud, tunnelid.

Sõltuvalt kasutuse olemusest ja eesmärgist eristatakse järgmisi hüdroehitiste tüüpe:

• vesi ja energia;
• veevarustuseks;
• taastamine;
• kanalisatsioon;
• veetransport;
• dekoratiivne;
• puidu sulatamine;
• sport;
• kalandus.

Vastavalt nende funktsionaalsele otstarbele klassifitseeritakse hüdroehitised järgmiselt:

• vett hoidvad rajatised, mis tekitavad survet või veetasemete erinevust ehitise ees ja taga (tammid, tammid);
• veevarustuskonstruktsioonid (veetorud), mida kasutatakse vee ülekandmiseks kindlaksmääratud punktidesse (kanalid, tunnelid, lõõrid, torustikud, lüüsid, akveduktid);
• vooluveekogude voolutingimuste parandamiseks ning jõesängide ja kallaste kaitseks kavandatud reguleerivad (korrektsiooni)rajatised (kilbid, tammid, pooltammid, kaldakaitsed, jääjuhtehitised);
• reservuaaridest, kanalitest, survebasseinidest liigse vee väljajuhtimiseks kasutatavad ülevoolukonstruktsioonid, mis võimaldavad reservuaaride osalist või täielikku tühjendamist.

Spetsiaalsed hüdrokonstruktsioonid kuuluvad spetsiaalsesse rühma:

• GTS veeenergia kasutamiseks - hüdroelektrijaamade hooned ja survebasseinid;
• GTS veetranspordiks - laevalukud, palgirennid;
• melioratsiooni hüdroehitised - magistraal- ja jaotuskanalid, väravad, regulaatorid;
• kalanduse hüdroehitised - kalapääsud, kalatiigid;
• komplekssed hüdroehitised (veevärgid) - hüdroehitised, mida ühendab ühine tammide, kanalite, lüüside, elektrijaamade jm võrk.

Hüdraulilised konstruktsioonid(GTS) - insenerirajatiste liik, mis on ette nähtud erinevat tüüpi veekasutuse (veekasutus) tagamiseks ja/või vee kahjulike mõjude vastu võitlemiseks, mõjutades looduslike veekogude ja neis sisalduva vee režiimi ja omadusi.

Esimesed hüdrokonstruktsioonid

Esimeste hüdroehitiste ehitamine pärineb 4. ja 3. aastatuhande ajast eKr. e., Sumeri tsivilisatsiooni ajastusse. Olles elama asunud Mesopotaamias, õppisid nad järk-järgult niisutust, navigeerimist ja navigeerimist mööda jõgesid ja kanaleid. Ehitati Iturungali ja I-nina-gena, Arakhtu, Apkallatu ja Me-Enlila kanalid ning Zubi kanal. Esimeste niisutussüsteemide ilmumine suhteliselt varakult moodustas majandusliku aluse ulatusliku majandussuhete süsteemi tekkeks Mesopotaamias. Kanalite rajamine tõi kaasa ka uute linnade rajamise nende kallastele, millest said sumerite majanduslikud, poliitilised ja kultuurilised keskused. On legend, et Babüloni hävitamine 7. sajandil. eKr e. Assüüria kuningas Sanherib viidi läbi Eufrati jõel spetsiaalselt loodud ja seejärel (tammi hävitamise teel) vabastatud veehoidla abil.

Euroopas ilmusid esimesed veehoidlad, niipalju kui olemasolevate andmete põhjal võib otsustada, juba enne meie ajastut. Niisiis, Hispaanias arvatavasti 2. sajandil. eKr e. jõe peal Albarregas, Carnalbo tamm ehitati 10 miljoni m3 veehoidlaga (on siiani olemas). Tõenäoliselt loodi sel ajastul veehoidlaid Kreekas, Itaalias, Lõuna-Prantsusmaal ja teistes Vahemere maades, kuid meil pole nende kohta täpset teavet. Seda saab kaudselt hinnata näiteks Rooma piirkonnas säilinud hüdroehitiste jäänuste järgi. Kinnituskonstruktsioonid püstitati ka 1. aastatuhandel pKr. e. seoses veskite ehitamisega ja niisutamiseks. Galliasse tekkisid esimesed veskid 3.–4. Nii on Arles'i linna lähedal säilinud 16 veskikompleksi jäänused. Veskitammide ehitamine muutus laialt levinud 8.–9. sajandil ja eriti 12.–13. Veskipaisudest moodustatud veehoidlad olid loomulikult väikese mahuga ja tänapäevase tehisreservuaaride klassifikatsiooni järgi võib neid liigitada enamasti tiikidena. Suuremad veehoidlad Euroopas tekkisid hiljem, maagi kaevandamise, metallitöötlemise, saetööstuse jne arenedes.

Märkimisväärseid hüdroehitisi ehitasid asteegid, maiad ja inkad Kolumbuse-eelses Ameerikas. Andide jalamil leidus mitu reservuaari sulavee kogumiseks, näiteks reservuaar Nepeña orus, 1,2 km pikk ja 0,8 km lai. Paljud tammid veevõtuks ehitasid maiad; Vana Tikali linna lähedal asuv veehoidla on hästi tuntud. Linnade veega varustamiseks ehitasid maiad arvukalt avatud veehoidlaid, millel oli läbilaskmatu põhjakate; mõned neist säilisid kuni 19. sajandini. Asteegid ehitasid tolle aja kohta grandioosseid hüdroehitisi, näiteks 16 km pikkuse Netzoualcoyotli tammi, mis poolitas järve. Texcoco ja moodustas Mexico City veehoidla. Hispaania konkistadoorid hävitasid enamiku asteekide, inkade ja maiade iidsetest hüdroehitistest. Hispaanlaste loodud sarnased struktuurid jäid sageli keerukuse ja suuruse poolest varasematele alla. Selle aja jooksul ehitati siiski mõned suured veehoidlad: Zhururia mahuga 220 miljonit m 3 ja pindala 96 km 2 (ikka on kasutusel) ja Chalviri mahuga 3 miljonit m 3 vee varustamiseks. hõbedakaevandused Potosis.

Venemaa on veerikas, nii et iidsetel aegadel polnud hüdroehitiste järele vajadust. Samas X–XI sajandist. Linnadesse rajati veevarustus- ja kanalisatsioonisüsteemid. Ja kuna sidevahendina kasutati jõgesid, paigaldati käänakute sirgendamiseks sageli kanaleid – kutsuti prostiks. Sellised, aastasadade jooksul täiesti loomuliku ilme omandanud kanalid on erinevates kohtades tänini. Volga vanim hüdrotehniline projekt oli kanali laiendamine ja süvendamine Sterži järve piirkonnas (Volga on siin väike oja), et tagada laevade läbipääs jõkke. Paul ja edasi Novgorodi.

Alates iidsetest aegadest on hüdroelektrijaamad - vesiveskid - laialt levinud. Sageli ei kasutanud nad mitte ainult jahu jahvatusmehhanisme, vaid ka saeveskeid, metallurgia- ja muid tööstusi, säilitades endiselt veskite nimetuse (“saeveskid” jne). Veskite rajamisel ehitati jõge tõkestav tamm, mis oli laevatatavatel jõgedel keelatud (vastavalt 1649. aasta nõukogu seadustikule – “et nendel jõgedel navigeerimist üle ei võetaks”), kuid küllus. väikejõed, mis ei sobi sidetrassina kasutamiseks, avasid avarad võimalused oma veeenergia kasutamiseks. 18.–19. sajandil olid seal vesiveskid. palju, need olid nii tuttavad elu- ja maastikuatribuudid, et statistikud ja geograafid ei pannud neid oma kirjeldustes lihtsalt tähele. 19. sajandi teisel poolel. Volga madaldumine hakkas Venemaad ähvardama peamise sidetee, "Vene maa arteri" kadumisega. Ja kindlasti nimetati madaldamise põhjuseks mitte ainult selle basseini metsade maharaiumist ja maade kündmist, vaid ka kümnete tuhandete veskitiikide hävitamist pärast 1861. aasta reforme. Sellest hoolimata kahekümnenda sajandi alguses. Volga vesikonnas oli 13 326 hüdroelektrijaama ning nende koguvõimsuselt oli Venemaa GOELRO andmetel USA ja Kanada järel maailmas kolmandal kohal.

Suuremahuline hüdrotehniline ehitus algas Peeter I ajal – Võšnevolotski laevandussüsteem ehitati Peterburi varustamiseks leivaga Volgast. See hõlmas kanaleid, tamme ja laevalukke. 19. sajandi algusest. kuni 1860.–1880. aastate raudtee "buumini". Väga aktiivne oli laevatatavate hüdrosüsteemide ehitamine. Seejärel sai Volga lisaks Võšnevolotski laevasüsteemile veel kaks ühendust Peterburiga: Tihvini (1811) ja Mariinski (1810) süsteemid (viimane omandas domineeriva tähtsuse alates 19. sajandi keskpaigast). Ehitati Württembergi hertsog Aleksandri nimeline kanal (praegu Põhja-Dvina kanal), mis ühendas Volgat Põhja-Dvinaga (1825–1829); valmis Põhja-Jekaterininskaja süsteem (Kama ühendus Põhja-Dvinaga Vychegda jõe kaudu); ehitust jätkas, alustas ja jättis Peeter I 1711. aastal Aasovi Ivanovo kanali (Oka ja Doni ühendus) kaotamise tõttu; ehitati ühendus Volga ja Moskva vahel mööda Sestra ja Istra jõge ning nende vahelist kanalit; rajati Dnepri ühendused Lääne-Dvinaga (Berezinskaja süsteem), Nemani (Oginskaja süsteem) ja Vislaga (Dnepri-Bugi süsteem). Projekteeriti Kama ühendused Irtõšiga, Volga ühendused Doniga Tsaritsõni piirkonnas jne.

Kuna nii kaubavedudel kui ka valitsuse muredes on Mariinski süsteem (praegune Volga-Balti kanal) kasutusel alates 19. sajandi keskpaigast. domineeris, üle sajandi selle remondi- ja rekonstrueerimistöödest töötasid mitu põlvkonda insenere välja optimaalsed puithüdrauliliste konstruktsioonide tüübid - "Vene" või "Mariinski" tüüpi tammid ja lukud.

XVIII-XIX sajandil. Venemaal arenesid kauba- ja sõjasadamad Läänemere, Musta ja Valge mere ääres. Seoses sellega ehitati suured piirde- ja sildumisrajatised.

Hüdroehitiste klassifikatsioon

Kaasaegse klassifikatsiooni järgi võib hüdrokonstruktsioonid jagada järgmisteks tüüpideks ja tüüpideks:

IN sõltuvalt veekogust, millel hüdroehitised asuvad, need võivad olla jõgi, järv, meri.

Kõrval asukoht maapinna suhtes eristada maapealseid ja maa-aluseid hüdroehitisi.

IN vastavalt ettenähtud veekasutusviisidele Hüdroehitised jagunevad drenaažiks (drenaaž, veevarustus, niisutus), veetranspordiks, hüdroenergiaks, kalanduseks, veevarustuseks ja drenaažiks, veevarude kasutamiseks, spordiks jne.

Kõrval koostoime olemus veekoguga Olemas on vettpidavad, vett varustavad, reguleerivad, veevõtu- ja vett väljalaskvad hüdroehitised.

Vett hoidvad konstruktsioonid, toetades vooluveekogu, tekitavad vooluveekogus konstruktsiooni ees ja taga survet või veetasemete erinevust ning tajuvad surve tagajärjel tekkivat veesurvet. Need on ennekõike tammid - ehitised, mis blokeerivad jõe kanaleid (ja sageli ka jõeorgude ülesvoolu), et tõsta veetaset (näiteks laevandusvajadusteks) või luua reservuaaris veevaru ( tiik, veehoidla). Kinnitustammid võivad olla kaitsetammid, mis piiravad rannikuala aiaga ja hoiavad ära selle üleujutuse üleujutuste, loodete, tõusude ja tormide ajal merel ja järvedel. Kinnituskonstruktsioonid on ka hüdroelektrijaamade jõesängihooned, laevalüüsid ja mõned veevõtuehitised.

Veevarustuskonstruktsioonid (veetorud) on mõeldud vee ülekandmiseks (selle tarnimiseks või tühjendamiseks) ühest punktist teise. Need on kanalid, tunnelid (hüdraulilised), lõõrid, torustikud.

on mõeldud vooluveekogude voolutingimuste sihipäraseks mõjutamiseks, nende sängi ja jõekallaste kaitsmiseks erosiooni, setete ladestumise, jääga kokkupuute jms eest. Jõgede reguleerimisel tuleb voolu reguleerivate konstruktsioonide (tammid, pooltammid jne), põhja- ja kaldakaitsekonstruktsioonid (kasutatakse “rõivaid”) ), jää ja ujuvkehade liikumist reguleerivad konstruktsioonid (pannid, jääseinad, jäälõikurid jne).

Veevõtu (veevõtu) konstruktsioonid on korraldatud vee kogumiseks veeallikast ja suunamiseks veetorustikku. Tavaliselt on need varustatud seadmetega, mis kaitsevad veevarustuskonstruktsioone jää, lörtsi, setete, ujuvkehade jms sissepääsu eest.

Mahutitest, kanalitest, survebasseinidest jne üleliigse vee vabastamiseks (“väljastamiseks”) kasutatakse ülevooluteid. Need võivad olla kanali- ja rannikuäärsed, pinnapealsed ja sügavad, võimaldades reservuaaride osalist või täielikku tühjendamist. Väljapaisatava (väljavoolava) vee hulga reguleerimiseks on ülevoolukonstruktsioonid sageli varustatud hüdrauliliste väravatega.

Eesmärgi järgi eristatakse üldhüdraulilisi ehitisi, mis tagavad igat tüüpi (või mitut tüüpi) veekasutust, ja erirajatisi, mis on ehitatud mis tahes veekasutuse tüübiks.

Üldotstarbelised hüdrotehnilised ehitised hõlmavad kõiki vett hoidvaid ja drenaažiehitisi ning osaliselt ka veevarustus-, reguleerimis- ja veevõtuehitisi – välja arvatud juhul, kui need on eriotstarbeliste ehitiste osad.

Spetsiaalsed (tööstuslikud) hüdrokonstruktsioonid hõlmavad järgmist:

Mõnel juhul saab kombineerida üld- ja erihüdraulilisi rajatisi: näiteks hüdroelektrijaama hoonesse paigutatakse ülevool, hüdroelektrijaam ülevalvetammi korpusesse (“kombineeritud hüdroelektrijaam”). , saatelukk võib toimida ülevooluna jne.

Keeruliste veemajandustegevuste läbiviimisel moodustavad funktsionaalselt ühendatud ja ühes kohas paiknevad hüdroehitised komplekse, mida nimetatakse hüdrostruktuuriüksusteks ehk hüdrosõlmedeks.

Praegu (alates 01.01.2014) kehtib hüdrotehniliste ehitiste liigitus nende ohtlikkuse astme järgi. Selle kohaselt on kõik hüdroehitised jagatud nelja klassi: madal, keskmine, kõrge ja ülikõrge oht.

Olenevalt klassist määratakse hüdroehitiste töökindlusaste, s.o. kehtestatakse nende tugevuse ja stabiilsuse varud, hinnanguline maksimaalne veekulu, ehitusmaterjalide kvaliteet jne.

Hüdraulilised konstruktsioonid erinevad kõigist tsiviil- ja tööstushoonetest veevoolu, jää, setete ja muude tegurite mõju tõttu. Need mõjud võivad olla mehaanilised (staatilised ja hüdrodünaamilised koormused, pinnaseosakeste eemaldamine filtreerimisvooluga (sufusioon) jne), füüsikalised ja keemilised (pindade hõõrdumine, metallide, betooni korrosioon), bioloogilised (puitkonstruktsioonide mädanemine, pinnase kulumine). puit elusorganismide poolt jne).

Lisaks raskendab hüdrotehniliste ehitiste rajamise tingimusi erinevalt tsiviil- ja tööstushoonetest vajadus läbida jõesängi ja pooleliolevaid ehitisi nende ehitamise käigus (tavaliselt mitu aastat) jõe nn ehituskulud, kuna samuti jää, parvetatud puit, laevad jne.

Vene Föderatsiooni hüdroehitiste hooldamise ja käitamise eripäraks on nende killustatus osakondade, sektorite ja omandivormide järgi. Seega kuulub kogu bilansilise väärtuse järgi põllumajandusele 29% kõigist hüdroehitistest, tööstusele - 27%, elamumajandusele ja kommunaalteenustele - 20%, hüdroenergiale - umbes 15%, veetranspordile - umbes 6%, kalandusele - 2%. Föderaalse Veeagentuuri ressursside struktuuride bilanss – alla 2%. Lisaks on 29,4 tuhandest survehüdraulikaehitisest 1931 objekti (7%) föderaalomand, 7675 objekti (26%) piirkondlik omand, 16087 objekti (54%) munitsipaalomand, umbes 4 tuhat objekti (13%). omanikuta.

Yu.V. Bogatõreva, A.A. Beljakov

VENEMAA FÖDERATSIOONI VALITSUS

RESOLUTSIOON

Hüdroehitiste klassifikatsioonist

Vastavalt föderaalseaduse "Hüdroehitiste ohutuse kohta" artiklile 4 Vene Föderatsiooni valitsus

otsustab:

1. Tehke kindlaks, et hüdroehitised jagunevad järgmistesse klassidesse:

I klass - ülikõrge ohuga hüdroehitised;

II klass - kõrge ohuga hüdroehitised;

III klass - keskmise ohuga hüdroehitised;

IV klass - madala ohutasemega hüdroehitised.

2. Kinnitada lisatud hüdrotehniliste ehitiste klassifitseerimise kriteeriumid.

3. Kehtestada, et kui hüdroehitist saab vastavalt käesoleva otsusega kinnitatud kriteeriumidele liigitada erinevatesse klassidesse, siis selline hüdroehitis kuulub neist kõrgeimasse.

valitsuse esimees
Venemaa Föderatsioon
D.Medvedev

Hüdroehitiste klassifitseerimise kriteeriumid

KINNITUD
Valitsuse otsus
Venemaa Föderatsioon
2. novembril 2013 N 986

1. Hüdroehitiste klassid olenevalt nende kõrgusest ja aluspinnase tüübist:

Märkused: 1. Mullad jagunevad: A - kivised; B - liivane, jämedateraline ja savine tahkes ja pooltahkes olekus; B - savine, plastilises olekus veega küllastunud.

2. Hüdroehitise kõrgus ja selle vundamendi hinnang määratakse vastavalt projektdokumentatsioonile.

3. Asendites 4 ja 7 võetakse hüdrokonstruktsiooni kõrguse asemel hüdrokonstruktsiooni aluse sügavus.

2. Hüdroehitiste klassid sõltuvalt nende otstarbest ja töötingimustest:

Märkused: 1. Alla 1000 MW installeeritud võimsusega hüdro- ja soojuselektrijaamade hüdroehitiste klass, mis on toodud positsioonis 2, suureneb ühe võrra, kui elektrijaamad on energiasüsteemidest isoleeritud.

2. Asendis 6 määratletud hüdroehitiste klassi suurendatakse ühe võrra kanalite puhul, mis transpordivad vett keerulisel mägisel maastikul kuivadesse piirkondadesse.

3. Asendis 6 sätestatud kanalilõigu hüdrauliliste ehitiste klassi peaveehaardest kuni esimese reguleerimisreservuaarini, samuti reguleerimismahutitevaheliste kanalilõikude klassi vähendatakse ühe võrra, kui veevarustus vee põhitarbijale. kanalil toimunud avarii tagajärgede likvideerimise perioodil on tagatud veehoidlate või muude allikate reguleerimisvõime tõttu.

4. Asendis 10 nimetatud jõesadamate hüdroehitiste klassi suurendatakse ühe võrra, kui jõesadamate hüdroehitiste kahjustused võivad põhjustada föderaalset, piirkondadevahelist ja regionaalset laadi hädaolukordi.

5. Positsioonides 13 ja 14 nimetatud hüdroehitiste klassi suurendatakse ühe võrra sõltuvalt ehitatavate või remonditavate laevade keerukusest.

6. Asendis 16 nimetatud hüdroehitiste klassi suurendatakse ühe võrra, kui selliste hüdroehitiste kahjustus võib põhjustada avarii.

7. Positsioonis 17 nimetatud hüdroehitiste klassi suurendatakse ühe võrra, kui kaldakaitse hüdroehitiste kahjustused võivad põhjustada föderaalset, piirkondadevahelist ja piirkondlikku laadi hädaolukordi.

3. Kaitsehüdrauliliste konstruktsioonide klassid sõltuvalt maksimaalsest survest vettpidavale konstruktsioonile:

4. Hüdroehitiste klassid sõltuvalt võimalike hüdrodünaamiliste õnnetuste tagajärgedest:

Elektroonilise dokumendi tekst
koostatud Kodeks JSC poolt ja kontrollitud:
Õigusaktide kogu
Venemaa Föderatsioon,
N 45, 11.11.2013, art 5820

Veevarude kasutamine on läbi aegade olnud üks inimelu säilitamise põhitingimusi. Nende vajadust ei määra mitte ainult joogivajadus, vaid ka majanduslikud ja tänapäeval üha enam ka tööstuslikud ülesanded. Veeallikate kasutamise reguleerimise tagavad hüdroehitised, mis on erineva kuju ja funktsionaalse sisuga.

Üldteave hüdrotehnika kohta

Üldises mõttes võib hüdrorajatist kujutada kui mis tahes funktsionaalset struktuuri või struktuuri, mis ühel või teisel viisil suhtleb veega. Need võivad olla mitte ainult inimese loodud insener-süsteemid, vaid ka looduslikud regulaatorid, mis on algul looduse poolt loodud, kuid hiljem inimeste poolt ära kasutatud. Milliseid ülesandeid täidavad kaasaegsed hüdroehitised? Peamised neist saab esitada järgmiselt:

• Veevarude kasutamiseks mõeldud ehitised. Reeglina on tegemist veevarustuse kommunikatsioonide ja seadmetega objektidega.
• Veekaitsekonstruktsioonid. Kompleksid, mille infrastruktuuris saab täita mitmeid ülesandeid. Levinumad piirangud sellistele objektidele on kasutus- ja hüdroloogilise keskkonna mõjutamise piirangud, et vältida kahjulikku mõju sellele.
• Tööstushooned. Tehnilised süsteemid, milles veeringlust saab kasutada energiaallikana.

Loomulikult on see vaid osa hüdrotehnika funktsioonidest. Harva juhtub, et sellistele struktuuridele määratakse üks või kaks ülesannet. Tavaliselt toetavad suured kompleksid korraga mitut tööprotsessi, sealhulgas keskkonnakaitse-, kaitse-, regulatiiv- jne.

Hüdrotehnilised põhi- ja kõrvalehitised

Alustuseks tasub määratleda põhiklassifikatsioon, milles on püsivad hüdroehitiste tüübid ja ajutised. Standardite kohaselt kuuluvad esimesse rühma esmased ja sekundaarsed objektid. Mis puutub põhistruktuuridesse, siis nende all mõeldakse tehnilist infrastruktuuri, mille hävimine või kahjustamine võib viia hüdroressurssidega teenindatava majanduse normaalse toimimise seiskumiseni. See võib hõlmata niisutussüsteemi veevarustuse peatamist, elektrijaamade töö peatamist, laevaliikluse vähendamist jne. Oluline on arvestada, et hüdroloogiliste turbiinide energia võib teenindada terveid ettevõtteid (mere-, laevaremont, küte). Sellest tulenevalt häirib veevarustuse peatamine selliste rajatiste toimimist.

Sekundaarehitiste kategooriasse kuulub hüdrotehnika, mille hävimine või kahjustamine ei too kaasa ülaltoodud tagajärgi. Näiteks kui peamised hüdrotehnilised rajatised varustavad ettevõtteid tootmisressurssidega, siis sekundaarsed saavad osaleda selle protsessi reguleerimises ilma tulemust oluliselt mõjutamata.

Samuti tasub mainida ajutiste konstruktsioonide omadusi, mida kasutatakse remonditööde ajal. Kui rõhu alandamine toimub näiteks samas peamises veevärgis, peab hooldusmeeskond koos projekteerijaga looma tehnilised tingimused probleemi kõrvaldamiseks. Selle probleemi lahenduseks võib olla ajutise veevärgi korraldamine.

Klassifikatsioon ressursiga suhtlemise meetodi järgi

Sama ülesannet saab täita erineval viisil. Nagu juba märgitud, on üks kompleks võimeline toetama mitut funktsionaalset protsessi, kuid põhimõtteliselt erinevad reservuaari või äravooluga suhtlemise tingimused ja vastavalt ka konkreetse funktsiooni täitmise olemus. Nende omaduste põhjal eristatakse järgmisi struktuure:

• Veekindel. Mõeldud vooluveekogu blokeerimiseks, reservuaari või tiigi tarastamiseks veesurve neelamisega. Vooluveekogu hindamisel märgitakse ära tase vettpidava jaama kohal (ülesvoolu) ja allavoolu all. Nende tasemete erinevust nimetatakse hüdroloogilise struktuuri peaks.
• Multifunktsionaalsed melioratsioonijaamad. Need võivad olla vee väljalaskeavad, lüüsid, tammid ja veeseparaatorid. Selle rühma sees on toodud ka hüdroehitiste klassifikatsioon, mille järgi eristatakse liidestavaid ja blokeerivaid komplekse.
• Vett juhtiv. Tavaliselt võrguinfrastruktuur, mis koosneb kanalitest, tunnelitest, torujuhtmetest ja vee kandmiseks mõeldud kandikutest. Nende ülesanne on lihtne – ressursi toimetamine kogumispunktist mahutisse või lõplikku veekasutuskohta.
• Veevõtukohad. Ressurss kogutakse samadelt draividelt tarbijateni transportimiseks.
• Valgusteed. Erinevalt sisselaskekonstruktsioonidest eemaldavad sellised jaamad ainult liigse vee. Nende objektide hulka kuuluvad sügavad lekketeed, drenaažikanalid, lekketeed jne.
• Reguleerivad. Need kontrollivad voolu koostoimet kanaliga, takistades vee väljapääsu tara piiridest, erosiooni ja settimist.

Ohtlikud hüdrokonstruktsioonid

Sellesse struktuuride rühma võivad kuuluda kõigi hüdrorajatiste esindajad, olenemata eesmärgist. Jaam võib olla ohtlik kõrge õnnetusohu, mahajäetud oleku, riskitsoonis viibimise tõttu kolmandate isikute mõjul jne. Ohtlike objektide nimekirjad koostavad eriolukordade ministeeriumi ja eriolukordade ministeeriumi spetsialistid. Rosprirodnadzori töötajad. Iga piirkonna jaoks viiakse läbi põhjalik audit, et tuvastada ohtu kujutavad objektid. Hüdraulikakonstruktsioonid tunnistatakse ohtlikuks pärast järgmiste toimingute tegemist:

• Tuvastatakse ja selgitatakse objekti morfomeetrilised omadused.
• Määratakse konstruktsiooni tehniline seisukord ja ohutuse aste.
• Määratakse kindlaks õnnetuse korral (näiteks pärast paisukeha hävimist) tekkida võiv kahju suurus.
• Rajatist ümbritsev ala on tsoneeritud alaga, mis sõltub konkreetse ehitise riskiastmest ja ohust.

Pärast objekti ohtlikuks tunnistamist korraldatakse selle järelevalve ning koostatakse hooldus-, remondi- ja taastamistööde ajakava, mille eesmärk on ohu kõrvaldamine või minimeerimine.

Üld- ja erihüdraulilised rajatised

Üldehitiste all mõeldakse enamikku reguleerimise, veevarustuse, veevõtu- ja reoveejaamadega seotud hüdrotehnilistest rajatistest. Neid ühendab nende funktsioonide täitmise üks põhimõte, mida saab tehnoloogiliselt rakendada erinevates töötingimustes.

Spetsiaalsed hüdrotehnilised objektid on omakorda mõeldud kasutamiseks kitsastes piirkondades, kus on vaja arvestada seadmete spetsiifilist kasutust. See kehtib nii projekteerimise nüansside, ehitusnõuete kui ka hüdrauliliste ehitiste otsese käitamise kohta. Seda tüüpi objektide näiteid näitab hästi veetranspordi infrastruktuur:

• Saatmislukud.
• Rajatised merevarustuse hooldamiseks.
• Laevade ja muulide parvetamine.
• Metsa laskumised.
• Paaditõstukid.
• Paadimajad.
• Dokid.
• Lainemurdjad jne.

Kalanduses kasutatakse kalatiike, kalatõstukit ja kalatreppe. Sotsiaal- ja meelelahutusinfrastruktuuris võiksid selleks olla basseinide ja akvaariumidega veepargid. Igal juhul on hooldustegevusel oma eripärad, mida võetakse arvesse projekti väljatöötamise etapis. Eraldi tuleks aga vaadelda hüdrotehnika ehituse lähteülesannet.

Hüdrauliliste rajatiste projekteerimine

Projekteerimisdokumentatsioon sisaldab konstruktsioonide tehnilisi arvutusi, kasutatavate seadmete omadusi, samuti tulevase ehitise töötingimuste välivaatluste tulemusi ebasoodsate protsesside õigeaegseks tuvastamiseks ja võimalike defektide ilmnemiseks. Ümbritsevat olukorda tuleb igakülgselt ja igakülgselt hinnata, et õnnetusohtu esialgselt ette näha ja võimalusel ka ennetada.

Eelkõige sisaldab hüdrokonstruktsiooni projekt järgmisi andmeid:

• Objekti ja selle aluse diagnostiliste ja kontrollitavate näitajate loetelu, sealhulgas ohutuskriteeriumid.
• Keskkonnast tulenevate kontrollitavate mõjude ja koormuste loetelu konstruktsioonidele.
• Visuaalsete ja instrumentaalsete vaatluste koosseis.
• Juhtimis- ja mõõteseadmete tulemused ja töötingimused.
• Tehnilised ja konstruktsioonilised lahendused ning konstruktsiooniskeem objekti elementide seisundist, samuti teave, mis ennustab konstruktsiooni käitumist koostoimel tehislike ja looduslike teguritega.

Erilist tähelepanu pööratakse ohutuskriteeriumidele, mille alusel tehakse otsuseid ka teatud omadustega seadmete kasutamise kohta. Lisaks täiendavad püsivaks tööks mõeldud hüdrauliliste ehitiste põhitüüpe hädaabiprojektid. See dokumentatsioon kirjeldab eelkõige hädaolukordade ärahoidmiseks võetavaid meetmeid.

Turvanõuded

Hüdrotehnilise rajatise ohutus tagatakse projekti väljatöötamise hetkest ja kogu ekspluatatsiooniperioodi jooksul vastava deklaratsiooni nõuete alusel. See on põhidokument, mis toob välja riskid, ohud ja töönüansid, millega hoolduspersonal peab arvestama. Hüdrokonstruktsioonide peamised ohutusnõuded hõlmavad järgmist:

• Vastuvõetava õnnetusriski taseme säilitamine.
• Konstruktsioonide ja seadmete regulaarne diagnostika koos hilisemate korrigeerimistega ohutusdeklaratsioonis.
• Rajatise töö järjepidevuse tagamine.
• Kaitsevahendite ja konstruktsioonide tehnilise kontrolli korraldamise meetmete säilitamine.
• Rajatise võimalike ohtude jälgimine.

Hüdroehitiste ehitus

Kõigepealt määratakse ehitustööde vahendid. Protsessi mehhaniseerimise astme küsimus on põhiline, kuna enamikul juhtudel toimub hüdroelektrijaamade projektide elluviimine spetsiaalse varustuse toel. Ehituse esimestel etappidel tehakse kaevetöid buldooserite, kallurite, laadurite ja ekskavaatoritega, mis võimaldavad teil kiiresti varustada kaevikuid, auke, kaevu ja lihtsalt tööplatsi puhastada.

Mõnel juhul viiakse läbi pinnase tihendamine. Näiteks mullakausiga reservuaaride loomisel. Sellised toimingud tehakse puhastatud pinnasel kiht-kihilt spetsiaalsete rullide abil. Väiksemate objektide jaoks võib kasutada diisel- või bensiinimootoriga rammereid. Eksperdid soovitavad siiski käsitööriistadest mehaanika kasuks loobuda. Soovitus ei ole seotud mitte niivõrd tööprotsessi tempo kiirendamisega, kuivõrd tulemuse kvaliteediga. Ja see kehtib eriti hüdroehitiste ehitamise kohta ehituse põhietapil. Betoonitööd nõuavad kvaliteetset tugevdamist rihmaga, juhendmaterjalide kasutamist ja veekindlate plastifikaatorite lisamist.

Viimases etapis viiakse läbi konstruktsiooni insenertehniline paigutus. Paigaldatakse funktsionaalsed sõlmed, tehnilised seadmed ja rajatakse kommunikatsioonid. Kui me räägime autonoomsest jaamast, siis kasutatakse mittelenduvaid generaatoreid, mis nõuavad ka kompleksi infrastruktuuris sobivaid hooldustingimusi.

Hüdrotehnika töö

Hoolduspersonali põhitegevused on seotud ehitise tehnilise seisukorra optimaalse taseme hoidmisega, samuti selle põhifunktsioonide jälgimisega. Mis puudutab esimest tööosa, siis see taandub kulumaterjalide uuendamise, seadmete diagnoosimise, side jne ülesannetele. Eelkõige kontrollivad operaatorid energiavarustusvõrkude, sõlmede tehnilist seisukorda ja konstruktsioonimaterjalide terviklikkust. Tõsiste probleemide või kahjustuste avastamisel nõuavad hüdroehitiste tööeeskirjad remondi- ja taastamismeetmete jaoks eraldi projekti koostamist, arvestades olemasolevaid materjalivarusid.

Operatiivülesannete teine ​​osa on keskendunud juhtimisfunktsioonidele. Automaatika, side ja telemehaanika abil reguleerib teine ​​​​operaatorite meeskond konstruktsiooni ja selle funktsionaalsete üksuste tööd, tuginedes juhtimistoimingutele vastavalt standardparameetritele lubatud koormustega.

Hüdroehitiste rekonstrueerimine

Konstruktsioonide vananemisprotsessid ja kasvavad nõuded objekti funktsionaalsele ja võimsuspotentsiaalile toovad paratamatult kaasa moderniseerimise vajaduse. Peamised töömoodulid ja sõlmed läbivad reeglina rekonstrueerimise ilma nende tööd katkestamata. See sõltub aga kavandatavate muudatuste olemusest. Igal juhul kontrollitakse hüdroehitisi rekonstrueerimisvõimaluste osas. Lõppeesmärgid võivad olla rajatise vundamendi töökindluse suurendamine, läbilaskevõime suurendamine, pumpamisseadmete võimsuse suurendamine jne. Pärast seda viiakse ellu konkreetsed toimingud, mis on seotud konstruktsiooni tehniliste ja tööomaduste muutumisega. Eesmärgid saavutatakse pinnase tugevdamise, ehitusmaterjalide väljavahetamise ja uute konstruktsioonielementide lisamisega.

Hüdraulikaehitus ja keskkonnakaitse

Juba projekteerimisetapis koos ohutusdeklaratsiooniga koostatakse aruanne meetmete kohta, mis töö käigus peaksid kaasa tooma ümbritseva keskkonnaolukorra paranemise. Esialgu hinnatakse olukorda looduskeskkonnas ning hiljem teevad arendajad tervikliku kohanduse, et säilitada loodusobjektide kaitse pärast projekti elluviimist. Eelkõige töötatakse välja biotehnilisi meetmeid, mille eesmärk on kaitsta elanikkonda hüdroehitiste õnnetuste eest ja luua tingimused negatiivsete töötegurite neutraliseerimiseks.

Erilist tähelepanu pööratakse ehituskonstruktsioonide ja -seadmete mõjule hüdroloogilistele ressurssidele. Näiteks reservuaarides valmistatakse spetsiaalsed voodid vedelate jäätmete ladustamiseks või tühjendamiseks. Igas rajatises on ka tehnilised vahendid ohtlike kemikaalide või lihtsalt mustade ainete allikate kõrvaldamiseks. Keskkonnafooni pidevaks jälgimiseks täiendatakse hüdroehitiste infrastruktuuri vee- ja õhukeskkonna bioloogilisi ja keemilisi näitajaid fikseerivate mõõteriistadega. Seda tüüpi peamised omadused hõlmavad värvi, hapniku küllastumist, teatud elementide kontsentratsiooni, sanitaarnäitajaid jne.

Järeldus

Hüdroloogiliste objektide kõrge vastutustundlikkuse määrab nende rakendusalade laius ja nende lahendatavate probleemide olulisus. Hüdrokonstruktsioonid toimivad reeglina ainult suurte tootmis- ja majandustsüklite tööahela lülina. Kuid ülimalt olulised võivad olla ülimad eesmärgid, mis selliste objektide toel saavutatakse. Näiteks energeetika, maaparandus, transport, veevarustus on vaid osa valdkondadest, kus veeressursse kasutatakse.