Hidrodinamičke konstrukcije. Hidrotehničke građevine. Opće informacije o hidrogradnji

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

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru

1. Opće odredbe

Grana znanosti i tehnologije koja se razvojem posebnih kompleksa građevina, opreme i uređaja bavi iskorištavanjem vodnih resursa i suzbija njihovo štetno djelovanje naziva se hidrotehnika.

U hidrotehnici su identificirana sljedeća glavna područja njegove primjene:

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

melioracija (poboljšanje) zemljišta navodnjavanjem suhih područja i isušivanjem močvarnih područja, kao i njihovom zaštitom od štetnog djelovanja voda (plavljenje, plavljenje, erozija i dr.);

vodeni promet - poboljšanje plovnih uvjeta rijeka i jezera, izgradnja luka, prevodnica, kanala itd.;

vodoopskrba i kanalizacija za naseljena mjesta i industrijska poduzeća.

Sve navedene grane hidrotehnike nisu izolirane, već su međusobno tijesno povezane i isprepletene u kompleksnom rješavanju vodoprivredne problematike.

Hidrotehničke građevine se prema namjeni dijele na opće i posebne. U prve, koji se koriste u svim granama hidrotehnike, ubrajaju se: konstrukcije za dizanje vode koje stvaraju pritisak i održavaju ga - brane, nasipi itd.; propusti, koji služe za unos korisne vode ili ispuštanje viška vode; vodoopskrba - kanali, posude, cjevovodi i tuneli; regulacijski - za regulaciju kanala, zaštitu obala od erozije itd.; spajanje, služi za spajanje bazena i raznih hidrotehničkih objekata - kapi, brze struje, upornjaci, odvojeni bikovi; odlaganje leda i mulja te uklanjanje taloga. Posebne hidrotehničke građevine koje se koriste samo u određenim uvjetima su: hidroelektrane - strojogradnje hidroelektrana, derivacijske građevine; vodeni promet - prevodnice, kanali, lučki objekti; navodnjavanje i odvodnja - vodozahvati, vodovodi, postrojenja za pročišćavanje.

Hidrotehničke građevine obično se grade u obliku kompleksa građevina, uključujući vodooptične, propustne, odvodne, transportne, energetske itd. Takav kompleks građevina naziva se hidrotehničkim kompleksom. Ovisno o namjeni mogu biti energetski, navodnjavajući ili brodski (transportni) vodovodi. Međutim, u većini slučajeva grade se složeni vodovodi koji istovremeno rješavaju više vodoprivrednih problema.

Hidrotehnička izgradnja stvara intenzivan inženjerski utjecaj na prirodne uvjete, mijenjajući položaj osnove erozije okolnog prostora u akumulacijskom području, uzrokujući promjene u uvjetima napajanja i kretanja podzemnih voda, aktivirajući padine procese (klizišta), mijenjajući mikroklima područja itd. Osim toga, stvaranje akumulacija s velikom zalihom vode može uzrokovati katastrofalne poplave riječne doline ispod građevine u slučaju nesreće. Sve to zahtijeva posebno pažljivo proučavanje teritorija na kojem se nalaze hidroelektrane.

Tijekom procesa projektiranja, na temelju namjene građevina i specifičnih prirodnih uvjeta, izbor najracionalnijeg položaja glavnih građevina vodovoda, njihov raspored, izbor vrste i parametara vodotlačnih građevina, dubina umetanja i oslonca na temeljne stijene, izrađen je spoj sa stijenskom masom uz bokove udoline, kao i planovi građevinskih radova.

Povijest brana pokazuje da su se one čije je uništenje uzrokovalo strašne katastrofe srušile u 2/3 slučajeva ne zbog pogrešaka u izračunima ili u izboru materijala, već zbog nedostataka u temeljima - na lošim tlima, često zasićenim vodom, što bila je posljedica nedovoljne svijesti o geološkim i hidrogeološkim uvjetima temeljnih tla. Primjer za to je katastrofa na akumulacijskom jezeru Vajont u Italiji.

Godine 1959., na VI kongresu o velikim branama, talijanski inženjeri hidrotehnike L. Semenza, N. Biadene, M. Pancini izvijestili su o najvišoj lučnoj brani na svijetu na rijeci. Vayont, visok 265,5 m (70 km sjeverno od Venecije). Izvješće je vrlo detaljno pokrivalo značajke dizajna brane. Za ispuštanje poplavnih voda na kruni brane predviđen je preljev s 10 rupa, svaka dužine 6,6 m, dva tunelska i jedan donji preljev. Za ojačanje podnožja brane predviđeno je površinsko cementiranje stijene s bušotinom zapremine 37.000 m3. Za sprječavanje filtracije ispod brane i na obalama postavljena je injekciona zavjesa s bušotinom od 50.000 m3. Brana je proračunata pomoću 4 analitičke metode (neovisni lukovi, probna opterećenja itd.). Osim toga, dizajn brane proučavan je na dva modela na institutu u Bergamu (mjerilo 1:35). Ispitivanja modela omogućila su olakšanje brane neznatnim smanjenjem njezine debljine. O geološkim uvjetima samo je rečeno da je dolina Vayont sastavljena od vapnenaca i dolomita, karakterističnih za istočne Alpe, da slojevi padaju uzvodno od rijeke i to je povoljno za podupiranje brane (Sl. 1).

Brana je dovršena 1960. godine, a 9. listopada 1963. godine dogodila se jedna od najgorih katastrofa u povijesti hidrogradnje koja je odnijela više od 2600 smrtnih slučajeva. Uzrok je klizište koje se urušilo u akumulaciju. Najviša tanka lučna brana na svijetu je preživjela; svi izračuni projektanata su se pokazali točnima. Kako je pokazala analiza materijala nakon katastrofe, geolozi nisu uzeli u obzir činjenicu da slojevi vapnenca tvore sinklinalni nabor, čija se os poklapa sa smjerom doline. Istovremeno, sjeverno krilo presječeno je rasjedom. Godine 1960. na lijevoj obali u blizini brane formiralo se klizište zapremine 1 milijun m3.

Godine 1960.-1961 probijen je katastrofalni preljevni tunel od 2 kilometra ako se klizišta nastave. Za praćenje razvoja procesa klizišta postavljena je mreža geodetskih repera, ali kako se pokazalo, reperi nisu presjecali glavnu kliznu površinu. Od 1961.-1963 uočeno je kontinuirano gravitacijsko puzanje. Kasno navečer 9. listopada 1963. 240 milijuna m3 tla pomaknulo se u akumulaciju za 30 sekundi, brzinom od 15-30 m/s. Ogromni val visok 270 m prešao je akumulacijsko jezero od 2 kilometra za 10 sekundi, prelio se preko brane i, brišući sve na svom putu, srušio se u dolinu. Seizmički potresi zabilježeni su u Beču i Bruxellesu.

Riža. 1. Geološki presjek doline rijeke. Vajont (Italija): 1 - gornja kreda; 2 - donja kreda; 3 - malm; 4 - dogger; 5 - leje. Brojevi u krugovima: 1 - glavna klizna površina; 2 - klizni blok; 3 - greška; 4 - dno ledenjačke doline; 5 - smjer drevnih pukotina; 6 - smjer mladih pukotina; 7 - rezervoar

2. Vodovod

Hidroelektrana na nizinskoj rijeci obuhvaća hidroelektranu. Za rad turbina hidroelektrane potreban je ne samo kontinuirani protok vode, već i tlak - razlika u razinama između gornjeg i donjeg bazena, tj. dionice rijeke uzvodno i nizvodno od hidroelektrane. Tlak se koncentrira 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 također neophodna za reguliranje neravnomjernog protoka rijeke, dovodeći ga u sklad s potrošnjom vode, tj. u ovom slučaju s grafom električnog opterećenja hidroelektrane. Hidroelektrane na visokim vodama ravničarskih rijeka nalaze se u njihovom koritu i nazivaju se niskotlačne protočne hidroelektrane ili pribranske hidroelektrane ako je tlak dovoljno visok.

Budući da nije ekonomski isplativo akumulirati rijetke velike vode u akumulaciji i budući da je potrošnja električne energije, tj. korištenje vodoopskrbe može biti prekinuto zbog havarije; hidroelektrana mora imati preljev vode iz gornjeg u donji bazen, osim turbina, kako bi se izbjeglo prelijevanje akumulacije i prelijevanje vode preko brane s posljedičnim razornim posljedicama. Osim turbina, prolaz vode u donji bazen u slučaju zastoja hidroelektranskih agregata može biti potreban i kada akumulacija nije napunjena, ako bez dovoda ove vode korisnici vode koji se nalaze nizvodno - hidroelektrane elektrane, vodni promet, sustavi za navodnjavanje itd. - pretrpjet će štetu. Da bi se riješio ovaj problem, u sklopu hidrauličkog sustava grade se propusti s dubokim rupama – ispustima za vodu.

Prolaz vode u donji bazen može biti potreban i radi pražnjenja akumulacije radi pregleda i popravka hidroenergetskih objekata. Zatim treba uključiti odvode s dubokim ili donjim rupama. Za opskrbu velike količine vode za svoju glavnu namjenu - u turbine hidroelektrane, čišćenje od opasnih inkluzija - leda, bljuzgavice, sedimenta, smeća itd., Potrebne su posebne strukture - vodozahvati.

Hidroelektrana se može nalaziti na planinskoj rijeci ne blizu brane, već nizvodno na obali; voda se do njega dovodi iz vodozahvata posebnim vodovodom i odvodi se iz njega u rijeku također posebnim vodovodom, koji se zajedno nazivaju zahvatom, a zasebno - dovodnim i odvodnim izvodnicama. Svrha uređaja za skretanje je ista kao i kod izgradnje brane, koncentracija tlaka za njegovu prikladnu upotrebu. U planinskim rijekama voda pada s velikim nagibom površine, rasipajući svoju potencijalnu energiju. Kanal položen uz obalu s minimalnim nagibom dovodi vodu do hidroelektrane s površinskom razinom koja se malo razlikuje od razine gornjeg bazena.

Kao rezultat toga, postaja koristi veći pritisak, pad većeg dijela rijeke, ne samo zbog potpore brane, već i zbog razlike u nagibima rijeke i kanala. Uloga abduktivne derivacije je slična; vodostaj u njoj malo se razlikuje od razine vode u rijeci na kraju zahvata, tako da je na početku zahvata za izljev kod hidroelektrane razina niža nego u blizini rijeke koja teče paralelno. Tako stanica dobiva još veći pritisak, koristeći pad dodatnog dijela rijeke. Derivcijski hidrosustavi su velikog opsega, pa uključuju čelni sklop s branom, preljevom i vodozahvatom, stanični sklop s tlačnim bazenom koji zaokružuje dovodni zahvat, cjevovode za dovod vode do turbina i zgradu hidroelektrane. te prethodno spomenutih diverzionih elemenata.

Riža. 2. Kompleks protočne niskotlačne hidroelektrane s hidroelektranom i brodskom prevodnicom

Na sl. Slika 3 prikazuje hidroelektranu s kratkim derivacijskim kanalom na planinskoj rijeci. Glavna jedinica uključuje betonsku preljevnu branu, vodozahvat s taložnicom. Jedinica stanice uključuje tlačni bazen i prazni preljev. Na sl. Slika 9 prikazuje, djelomično u presjeku, podzemnu hidroelektranu s tunelskom pregradnjom. Vidljiva je visoka preljevna brana, duboki vodozahvat, kao i vodna cisterna na kraju tlačnog ulaznog dijela derivacije.

Riža. 3. Hidroelektrana s derivacijskim kanalom

Ako postoji brana, hidroelektrana mora sadržavati preljeve, kao i ispuste vode potrebne za plovidbu. Obje ove funkcije često se kombiniraju u jednoj zgradi. Izgradnjom brane nastaje pad (razlika u razini) između bazena, za čije prevladavanje brodovi i uzvodno i nizvodno trebaju navigacijske objekte (prevodnice, dizala za brodove. Često se luka gradi uz vodovod. s akvatorijem zaštićenim od olujnih valova, vezovima i rukavcem za zimovanje brodova.

Prilazni kanali plovidbenom objektu, uzvodno i nizvodno, tvore svojevrsnu skretnicu po kojoj se kreću brodovi, ali teče malo vode, samo za punjenje i pražnjenje komore prevodnice tijekom procesa zaključavanja brodova. Ponekad ti kanali poprimaju znatnu duljinu ako je potrebno zaobići dio rijeke koji je nezgodan za plovidbu - ispraviti oštar zavoj, zaobići brzace. Dugi kanali s mnogo prevodnica povezuju različite rijeke jedna s drugom.

Korištenje vodnih resursa za navodnjavanje poljoprivrednih površina i navodnjavanje sušnih područja zahtijeva izgradnju vlastitih kompleksa hidrotehničkih objekata i nameće svoje zahtjeve za regulaciju riječnog toka. Područje navodnjavanog zemljišta obično je vrlo veliko, a hidrauličke građevine koje se nalaze na njemu toliko su brojne da se njihov kompleks ne može nazvati hidrauličkim sustavom; oni se nazivaju sustavom navodnjavanja. Dio objekata, kompaktno smješten na korištenoj rijeci, u sklopu brane koja čini akumulaciju za regulaciju toka rijeke, preljev za prolazak poplave, vodozahvat i taložnik za taloženje vode zauzete za navodnjavanje , naziva se glavna jedinica sustava za navodnjavanje.

Od glavnog čvora do navodnjavanih površina voda se dovodi magistralnim vodovodom, najčešće kanalom. Duljina mu se mjeri desecima i stotinama kilometara, od njega se granaju razvodnici, a od njih se odvajaju prskalice. Neiskorištena zaostala voda s polja sakuplja se kolektorima i ispušta u vodotok. Ako se dio zemljišta koje se navodnjava nalazi iznad razine vode u glavnom kanalu, voda za ta zemljišta se opskrbljuje crpnim stanicama. Na samoj mreži za navodnjavanje nalaze se regulatori, diferencijali, ispusne konstrukcije itd.

Sustavi odvodnje u područjima prekomjerne vlage u tlu i raširenim močvarama prirodno ne zahtijevaju izgradnju brana. Kompleks građevina ovih sustava uključuje drenaže, male i velike kanale, razne građevine na drenažnoj mreži; Na vodotocima se izvode korektivni radovi (ispravljanje, krčenje, produbljivanje, obalne brane). Sustav odvodnje može biti gravitacijski, ali ako je teren previše ravan, mogu biti potrebne crpne stanice na mreži i pumpanje vode u vodotok.

Integrirani vodoopskrbni i kanalizacijski sustavi vrlo su složeni i raznoliki. Raznolikost ovisi uglavnom o vrsti potrošača vode - gradskoj ili industrijskoj vodoopskrbi. Mnoge industrije zahtijevaju kontinuiranu opskrbu velikim količinama vode, to uključuje, na primjer, celulozu i papir, metalurške, kemijske, termo (i nuklearne) elektrane (za hlađenje kondenzatora). Prije nego što se preostali dio te vode, promijenjene kvalitete (otpadne vode), ispusti u vodotok ili vrati u proizvodnju (reciklirana vodoopskrba), mora se pročistiti, dezinficirati, ohladiti itd. Kao dio integrirane vodoopskrbe i Sustav otpadnih voda, osim čelne jedinice objekata na rijeci i mreže vodovoda kod potrošača, postoje crpne stanice i sustav za pročišćavanje vode zahvaćene iz vodotoka, kao i složeniji sustav za pročišćavanje vode zahvaćene od potrošača.

3. Rezervoari

Akumulacija je umjetna akumulacija značajnog kapaciteta, obično formirana u riječnoj dolini strukturama za zadržavanje vode radi reguliranja njezina toka i daljnje uporabe u nacionalnom gospodarstvu. U tablici 1 prikazuje najveće rezervoare na svijetu.

Tablica 1. Najveći rezervoari na svijetu

U ležištu se razlikuju sljedeći glavni elementi i zone (slika 4).

Riža. 4. Glavni elementi i zone ležišta. Glavni elementi režima: 1 - niski vodostaj do uspora; 2 - razina poplave do uspora; 3 - normalna razina zadržavanja; 4 - visoki vodostaj u uvjetima uspora

Propusni kapacitet vodoprivrednog kompleksa (njegove turbine, preljevni rasponi, bušotine, brane) ograničen je iz ekonomskih, rjeđe tehničkih razloga. Stoga, kada akumulacija teče vrlo rijetkom frekvencijom (jednom svakih stotinu, tisuću ili čak deset tisuća godina), hidraulički sustav nije u stanju propustiti cijelu masu vode koja teče rijekom. U tim slučajevima, razine vode u cijelom rezervoaru i na brani rastu, ponekad povećavajući svoj volumen za značajan iznos; Istovremeno se povećava kapacitet vodovoda. Takav porast razine iznad FSL tijekom razdoblja velikih poplava rijetke učestalosti naziva se forsiranje razine akumulacije, a sama razina se naziva prisilno zadržavanje vode (FRU). Na akumulacijama koje se koriste za vodeni transport ili splavarenje drvetom, pad razine tijekom razdoblja plovidbe ograničen je na razinu na kojoj riječna flota, zbog stanja dubina, može nastaviti normalan rad. Ova razina, smještena između NPU i UMO, naziva se navigacijska razina odgovora (NS). Razine vode, posebno tijekom NPU i FPU, na brani te u srednjoj i gornjoj zoni akumulacije nisu iste. Ako razina brane odgovara oznaci NSL, tada se s udaljavanjem od nje povećava, prvo za centimetre, a zatim za desetke centimetara. Taj se fenomen naziva povratna krivulja.

Uz velike i nedvojbene dobrobiti koje akumulacije donose, nakon njihovog punjenja dolaze i prateće, često negativne, posljedice. To uključuje sljedeće. Najveću štetu nacionalnom gospodarstvu uzrokuju stalna plavljenja područja s naseljima, industrijskim poduzećima, poljoprivrednim zemljištem, šumama, mineralnim bogatstvima, željezničkim i cestovnim prugama, komunikacijskim i električnim vodovima, arheološkim i povijesnim spomenicima i drugim objektima koji se na njima nalaze. Pod trajno poplavljenim mislimo na područja koja se nalaze ispod normalne razine zadržavanja. Privremena poplava područja koja se nalaze na obalama akumulacija u rasponu od normalnog do prisilnog uspora također uzrokuje štetu, ali se događa rijetko (jednom svakih 100 - 10 000 godina).

Povećanje razine podzemne vode u području uz akumulaciju dovodi do njegovog poplavljivanja - močvare, poplave podzemnih građevina i komunikacija, što je također neisplativo.

Preoblikovanje (prerada) obala akumulacija valovima i strujama može dovesti do uništenja velikih površina korisnog, razvijenog teritorija. Procesi klizišta javljaju se ili postaju aktivniji uz obale akumulacija. Uvjeti za plovidbu i splavarenje rijekom radikalno se mijenjaju, rijeka se pretvara u jezero, povećavaju se dubine, smanjuju brzine. Smanjene su dimenzije podmošća potrebne za vodeni promet.

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

Među mjerama za nadoknadu štete uzrokovane poplavama i plavljenjem zemljišta, gradovi, radnička naselja, kolektivna imanja, kao i industrijska poduzeća preseljavaju se i vraćaju na nova nepoplavljena mjesta. Premještaju se pojedine dionice cesta, proširuje im se površina, učvršćuju kosine nasipa itd. Premještaju ili štite povijesne i kulturne spomenike, a ako to nije moguće, proučavaju ih i opisuju. Podižu raspone mostova i obnavljaju mostne prijelaze. Riječne čamce zamjenjuju jezerske flote, a splavarenje krticama zamjenjuju splavi za vuču. Oni provode krčenje šuma i krčenje šuma na području akumulacije. Oni dovršavaju razvoj mineralnih resursa (na primjer, ugljen, ruda, građevinski materijali itd.) ili osiguravaju mogućnost njihovog naknadnog razvoja u prisutnosti ležišta. Ponekad se pokaže da je ekonomski isplativo, umjesto uklanjanja gospodarskih objekata i naselja iz poplavne zone akumulacije, provesti mjere za njihovu inženjersku zaštitu.

Kompleks hidrotehničkih i melioracijskih mjera, objedinjenih pod nazivom inženjerska zaštita, uključuje nasipavanje ili ograđivanje objekata i vrijednih zemljišta, isušivanje poplavljenih ili nasipanih područja drenažom i ispumpavanje vode, učvršćivanje obala na pojedinim dijelovima akumulacije i dr.

4. Brane

Brana je građevina koja blokira vodotok, koja zadržava vodu na razini višoj od domaće i tako na jednom mjestu koncentrira pritisak pogodan za korištenje, tj. razliku u razini vode ispred i iza brane. Brana zauzima važno mjesto u svakom tlačnom hidrauličkom sustavu.

Brane se grade u različitim klimatskim i prirodnim uvjetima - na sjevernim geografskim širinama iu područjima permafrosta, kao i na jugu, u tropskim i suptropskim zonama, s visokim pozitivnim temperaturama. Njihov položaj uključuje visokovodne ravničarske rijeke koje teku u kanalima sastavljenim od nekamenitog tla - pijeska, pjeskovite ilovače, ilovače i gline, kao i planinske rijeke koje teku u dubokim stjenovitim klancima, gdje se često javljaju jaki potresi. Raznolikost prirodnih uvjeta, namjena za izgradnju brana, opseg i tehnička oprema gradnje doveli su do različitih tipova i dizajna. Kao i druge građevine, brane se mogu klasificirati prema mnogim kriterijima, na primjer, prema visini, materijalu od kojeg su izgrađene, sposobnosti propuštanja vode, prirodi njihovog rada kao potpornih konstrukcija itd.

Hidrotehničke vodozadržne građevine, u koje spadaju i brane, percipiraju sile različitog podrijetla, prirode i trajanja, čiji je ukupni utjecaj puno veći i složeniji od utjecaja sila na građevine 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 omogućuju da se dijelovi slobodno deformiraju pod utjecajem temperature, skupljanja i oborina, što sprječava stvaranje pukotina. Sljedeće sile djeluju na svaki dio brane duljine L, visine H i širine baze B.

Težina dijela brane G određena je njegovim geometrijskim dimenzijama i specifičnom težinom betona g=rg̀g (kao što je poznato, specifična težina tvari jednaka je umnošku njezine gustoće i ubrzanja gravitacije).

Riža. 5. Poprečni profili modernih brana u usporedbi sa siluetama drugih građevina (dimenzije u metrima): 1 - Dnjepar; 2 - Bukhtarminskaya; 3 - Krasnojarsk; 4 - Bratskaja; 5 - Charvakskaya; 6 - Keopsova piramida; 7 - Toktogul; 8 - Chirkeyskaya; 9 - Sayano-Shushenskaya; 10 - brana Usoi; 11 - Nurek; 12 - Moskovsko državno sveučilište; 13- Ingurskaja

Pritisak filtrirane vode na podnožje brane nastaje zbog podzemnog toka vode koja pod pritiskom teče kroz pore i pukotine u tlu podnožja brane od gornjeg repa prema 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 redukcijski faktor koji uzima u obzir utjecaj protuprocjednih uređaja i drenaže na dnu brane.

Hidrostatski tlak vode iz gornjeg i donjeg bazena određen je formulama:

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

Gore navedene snage spadaju u kategoriju najvažnijih i stalno djelujućih. Osim njih, u potrebnim slučajevima, posebne formule uzimaju u obzir dinamički pritisak valova, pritisak leda, sediment nataložen u rezervoaru, kao i seizmičke sile. Neravnomjerna kolebanja temperature dodatno utječu na čvrstoću betonske brane. Hlađenjem površina brana u njima nastaju vlačna naprezanja, au betonu koji im se slabo odupire mogu nastati pukotine. U uvjetima navedenih sila i pritiska vode brana mora biti čvrsta, otporna na smicanje i vodonepropusna (ovaj zahtjev vrijedi i za njezino temeljenje). Osim toga, brana mora biti ekonomična, tj. Od svih opcija koje zadovoljavaju navedene zahtjeve treba odabrati opciju koju karakterizira minimalni trošak.

Posebno mjesto u hidrotehnici zauzimaju pitanja filtracije vode iz uzvodnog u nizvodni tok. Ova je pojava neizbježna, a zadatak hidrotehnike je predvidjeti je i organizirati te tehničkim mjerama spriječiti opasne ili neisplative posljedice. Putovi filtracijskih struja mogu biti: tijelo građevine, čak i ako je građena od betona; temelj građevine, osobito ako se radi o nestjenovitoj ili razlomljenoj stijeni; obale na mjestima gdje se na njih naslanjaju tlačne strukture. Štetne posljedice filtracije su neproduktivni gubici vode iz akumulacija, koja se stoga ne koristi u narodno-gospodarske svrhe, protutlak, koji smanjuje stupanj stabilnosti tlačne konstrukcije, te filtracijski poremećaji ili deformacije tijela zemljane brane ili ne. - temelj stijene, posebno u obliku sufozije ili uzdizanja.

Sufozija se obično naziva uklanjanje malih čestica protokom filtracije kroz pore između većih čestica; javlja se u nekohezivnim (rahlim) tlima - heterogenim pjeskovitim, pjeskovito-šljunkovitim. Kemijskom sufuzijom otapaju se soli koje se nalaze u stijenama. Odljev je uklanjanje značajnih količina temeljnog tla koje se sastoji od kohezivnih stijena, kao što su ilovača, glina itd., podzemnim tokom, filtriranjem ispod tlačne strukture u nizvodni tok.

Kako bi se osigurao normalan rad građevine i eliminirali opasni fenomeni, pri projektiranju konstrukcije predviđen je racionalan podzemni krug (slika 6). To se postiže povećanjem filtracijskog puta ispod konstrukcije, stvaranjem vodonepropusnog premaza u gornjem bazenu (nizvodno) i snažnog rezervoara vode u donjem bazenu, postavljanjem lima ili drugih zastora, zuba ili drugih mjera.

Riža. 6. Dijagram brane na filtarskoj podlozi (prema S.N. Maksimovu, 1974.): 1 - tijelo brane, 2 - vodno tijelo, 3 - pregača, 4 - dolje, 5 - vodovi toka, 6 - zaštitni piloti

Brane od zemljanih materijala.

Stara vrsta tlačnih hidrauličkih građevina su brane izrađene od zemljanih materijala. Ovisno o korištenim tlima, brane mogu biti homogene ili heterogene; u poprečnom profilu tijelo potonjih sastoji se od nekoliko vrsta tla. Za izgradnju homogene zemljane brane koriste se različita slabo propusna tla - pijesak, morena, les, pjeskovita ilovača, ilovača i dr. U pogledu konstrukcije brane i njezine povezanosti s temeljem, ovo je najjednostavnija vrsta tlaka. struktura.

Heterogene zemljane brane se, pak, dijele na brane sa zaslonom od slabopropusnog tla, položenim sa strane uzvodne padine brane, i brane s jezgrom, kod kojih se slabopropusno tlo nalazi u sredini profil brane. Umjesto zemljane jezgre mogu se koristiti i nezemljane dijafragme od asfaltnog betona, armiranog betona, čelika, polimera i dr. Od navedenih nezemljanih materijala.

Ovisno o načinu izvođenja radova, zemljane brane mogu biti nasipne, s mehaničkim zbijanjem nasipanog tla, ili aluvijalne brane, izgrađene sredstvima hidromehanizacije; potonji način izgradnje zemljanih brana, uz odgovarajuće uvjete (opskrba vodom, energijom i opremom, prisutnost odgovarajućeg sastava tla itd.), karakterizira visoka produktivnost, koja doseže do 200 tisuća m3/dan.

Kameno-zemaljske brane izgrađene su u glavnom dijelu volumena od kamenog nasipa; vodonepropusnost im se postiže izgradnjom zastora ili jezgre, položene od slabo propusnih tla (ilovače i sl.). Između kamena i sitnozrnatog tla postavljaju se reverzni filtri - prijelazni slojevi pijeska i šljunka s povećanjem krupnoće prema kamenu kako bi se spriječila sufozija tla protufiltracijskih uređaja.

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

Njihova prednost u usporedbi s drugim vrstama brana je korištenje kamena i zemlje raspoložive na gradilištu, mogućnost opsežne mehanizacije glavnih vrsta radova (lijevanje kamena i nasipanje tla), kao i dovoljna seizmička otpornost. U usporedbi s drugim vrstama zemljanih brana, kameno-zemljane brane karakterizira veća strmina padina, tj. manja količina materijala.

Mala širina niskopropusnog kontakta između kameno-zemljane brane i temelja komplicira dizajn njihove vodonepropusne površine. U nekamenitim tlima potrebno je zabiti zaštitni red ili postaviti betonsku špagu, a kod kamenitih tla cementni zastor ugrađuje se ubrizgavanjem cementnog morta kroz bušotine u pukotine stijena. Takvi spojevi sprječavaju opasne pojave filtracije u podnožju tlačnih struktura.

Nasipne brane se podižu nabacivanjem ili nasipanjem kamena, a njihova vodonepropusnost osigurava se zaslonom na gornjoj kosini ili dijafragmom u sredini profila, izrađenim od materijala koji nisu zemljani (armirani beton, drvo, asfaltbeton, čelik, plastike itd.). Kamene brane se grade od suhozida, koji zahtijeva i postavljanje paravana, ili od kamena zidanog mortom. Ove brane se danas rijetko grade.

Brane od umjetnih materijala.

Drvene brane jedna su od najstarijih vrsta tlačnih konstrukcija, stara je mnogo stotina godina. Kod ovih brana glavna opterećenja nose drveni elementi, a njihova stabilnost protiv posmicanja i isplivavanja osigurava se učvršćivanjem drvenih konstrukcija u podnožju (npr. zabijanje pilota) ili opterećenjem balastom od kamena ili zemlje (kod konstrukcija u nizu) . Drvene brane grade se za niske padove, od 2 do 20 m.

Tkanine su se počele graditi relativno nedavno zbog pojave izdržljivih, vodootpornih sintetičkih materijala. Glavni strukturni elementi platnenih brana su sama ljuska, ispunjena vodom ili zrakom i koja djeluje kao vrata (brana), sidreni uređaji za pričvršćivanje ljuske na betonski kanal, sustav cjevovoda i oprema za pumpanje ili ventilator za punjenje i pražnjenje ljuska. Opseg primjene platnenih brana rijetko prelazi granicu visine od 5 m.

Betonske brane imaju široku primjenu u hidrotehnici. Grade se u različitim prirodnim uvjetima i dopuštaju preljev vode kroz posebne raspone na kruni (preljevne brane), što je nemoguće ili neracionalno kod brana od zemljanih materijala. Njihovi strukturni oblici vrlo su različiti, što ovisi o mnogim čimbenicima. Najveća visina betonske gravitacijske brane Grand Dixance (Švicarska) je 284 m. U Rusiji je Sayano-Shushenskaya brana lučnog gravitacijskog tipa podignuta na Jeniseju s visinom od 240 m temelj. Preljevne brane kaskada Svirsky i Volzhsky izgrađene su na temeljima koji nisu kameni u teškim geološkim uvjetima. Lagane betonske brane pojavile su se kasnije od masivnih i imaju relativno malu distribuciju u Rusiji. Prema dizajnu, betonske brane podijeljene su u tri vrste: gravitacijske, lučne i potporne. Najpoznatiji tip ovih brana su kontraforne brane. Njihova prednost u odnosu na masivne je manji obim betonskih radova. Istodobno, zahtijevaju izdržljiviji beton i armaturu s armaturom.

Gravitacijske brane, kada su izložene glavnim silama hidrostatskog tlaka, pružaju dovoljnu otpornost na smicanje, uglavnom zbog svoje velike vlastite težine. Kako bi se spriječilo filtriranje vode, u podnožju brane (kod stjenovitih temelja) postavljaju se cementne zavjese, a (kod nekamenitih temelja) zabijaju se redovi zagatnih pilota. Da bi se povećala stabilnost brane, organizira se drenaža, postavljaju se šupljine koje smanjuju protutlak i poduzimaju se druge mjere.

Lučne brane su zakrivljene u tlocrtu s konveksnošću prema gornjem bazenu; odupiru se djelovanju hidrostatskog tlaka i drugih horizontalnih posmičnih opterećenja uglavnom zbog svog naglaska na obalama klanca (ili upornjaka). Prilikom izgradnje lučnih brana, obavezni uvjet je prisutnost dovoljno čvrstih i niskih stijena u obalnim područjima. Ove brane, poput gravitacijskih brana, ne zahtijevaju značajnu težinu betonskog zida; one su ekonomičnije od gravitacijskih brana. Polumjeri zakrivljenosti njihovih lučnih elemenata povećavaju se odozdo prema gore.

Brane s kontraforima sastoje se 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 s uzvodne strane. Rasponi mosta oslanjaju se na potpore na vrhu. Zauzvrat, podupirači prenose opterećenje na bazu. Najpoznatije vrste kontrafornih brana su: masivne kontraforne brane, s ravnim stropovima i višelučne brane. Potporne brane mogu biti slijepe ili preljevne. Grade se na kamenitim i nekamenitim tlima; u potonjem slučaju imaju dodatni konstruktivni element u obliku temeljne ploče, čija je svrha smanjenje naprezanja u temeljnom tlu. Za veću seizmičku otpornost kontrafora u poprečnim seizmičkim uvjetima (preko rijeke), ponekad se međusobno povezuju masivnim gredama.

Značajka kontrafornih brana je povećana širina u podnožju i nagib gornjeg lica, što dovodi do činjenice da se značajna vertikalna komponenta pritiska vode prenosi na potonje, pritišćući branu na podnožje i osiguravajući joj stabilnost protiv smicanja, unatoč smanjenoj težini. Povratni tlak u takvim branama manji je nego u masivnim gravitacijskim branama.

Kontraforske brane zahtijevaju manje količine betona od gravitacijskih brana, međutim troškovi poboljšanja kvalitete betona, armature i kompliciranja radova čine ih prilično bliskima po ekonomskim pokazateljima. Najviša kontraforna (višelučna) brana, Daniel-Johnson, visoka 215 m, izgrađena je u Kanadi.

5. Preljevi

Osim slijepe brane, veliki značaj u strukturi hidroenergetskog kompleksa imaju preljevi, tj. uređaji za ispuštanje suvišnih poplavnih voda ili protoka za druge namjene. Postoji više različitih rješenja za smještaj preljeva u vodovodu.

Rasponi preljeva mogu se graditi na vrhu betonske brane u riječnom koritu ili na riječnom poplavnom području; tada će struktura imati oblik preljevne brane. Preljev se može izgraditi neovisno o brani u obliku posebne građevine koja se nalazi na obalnoj padini i stoga se naziva obalni preljev.

I u tijelu brane i na kosini obale, otvori preljeva mogu se postaviti blizu oznake vrha brane ili duboko ispod razine gornje vode. Prvi se nazivaju površinski, drugi - duboki ili donji preljevi.

Površinski rasponi preljevnih brana mogu biti otvoreni (bez zasuna), ali obično imaju zasune koji reguliraju uzvodnu razinu vode. Kako bi se spriječilo prelijevanje rezervoara, zasuni se otvaraju djelomično ili potpuno, čime se sprječava porast razine vode iznad normalne razine zadržavanja (NLV). Kako bi se poboljšali uvjeti za prolaz vode kroz branu, njezin vrh dobiva glatki, zaobljeni obris, koji se zatim pretvara u strmo padajuću površinu, završavajući blizu razine repne vode s još jednim obrnutim zaobljenjem, usmjeravajući tok u korito rijeke. Cijela dužina fronte preljeva podijeljena je na više raspona pomoću bikova. Bikovi, osim toga, percipiraju pritisak vode iz vrata, a također služe kao nosači za mostove namijenjene servisiranju mehanizama za podizanje i vrata i prometne veze između obala.

Voda ispuštena kroz branu ima veliku zalihu potencijalne energije, koja se pretvara u kinetičku energiju. Borba protiv razorne energije protoka koji se ispušta kroz branu provodi se na različite načine. Iza preljevne brane apsorberi energije postavljaju se na masivnu betonsku ploču u obliku zasebnih betonskih masa - dama, stupova ili armiranobetonskih greda. Ponekad se nizvodno od preljevne brane površinski režim organizira ugradnjom izbočine i nožice u donjem dijelu preljeva, odvajajući se od kojih se većom brzinom strujanje koncentrira na površini, a valjak s umjerenim obrnutim brzinama na dnu nastaje ispod njega.

Iza preljevnih brana, koje imaju ne-kamene temelje, iza vodotoka se izvodi pregača - ojačani propusni dio riječnog korita.

Obično se na obali preljevi nalaze u vodovodima s branama od zemljanih materijala koji ne dopuštaju protok vode kroz njihov vrh, kao iu vodovodima s betonskim branama u uskim klancima, gdje je kanal zauzet hidroelektranom kolodvorska zgrada u blizini brane. Njihove vrste su vrlo raznolike. Najčešće se koriste površinski preljevi kod kojih ispust teče po površini obale u otvorenom iskopu. Nalaze se na jednoj ili dvije obale, često uz branu, a imaju sljedeće sastavne dijelove: dovodni kanal, sam preljev s preljevnim rasponima, zasunima i zasunima (ili automatskim djelovanjem bez zasuna), odvodni kanal u obliku visoki protok ili stepenasti pad (koristi se rijetko). Obalni preljevi upotpunjuju se uređajima za iskopavanje vode, sličnim onima koji se ugrađuju nizvodno od preljevnih brana - vodootporni zdenac.

Ako lokalni uvjeti onemogućuju usmjeravanje odvodnog kanala, tada se on može zamijeniti odvodnim tunelom; Time će se dobiti obalni preljev tunelskog tipa. Tunelski obalni preljevi imaju sljedeće sastavne dijelove: dovodni kanal koji se nalazi na visokim kotama obalne padine u gornjem bazenu, sam preljev sa zatvaračima i odvodni tunel koji završava dijelom kanala i vodomjerom.

Duboki i pridneni preljevi nalaze se na kotama blizu dna vodotoka na kojem se gradi hidrotehnički sustav. Uređuju se u sljedeće svrhe: za propuštanje riječnog toka tijekom izgradnje brane u riječnom koritu (građevinski preljevi), au nekim slučajevima i za propuštanje cijelog ili dijela ispusta. Njihove glavne sorte su tunelski i cjevasti preljevi. Preljevni tuneli nalaze se u stjenovitim obalnim masivima, zaobilazeći branu, duljina im je nekoliko stotina metara, dimenzije poprečnog presjeka određene su brzinom protoka. Oblik poprečnog presjeka građevinskih preljeva najčešće je potkovasti. Preostali tuneli, koji rade pod visokim pritiskom, imaju kružni presjek.

Cjevasti preljevi nalaze se u sklopu hidroelektrane ovisno o vrsti brane. Ako je brana betonska (gravitacijska, kontraforna ili lučna), tada su preljevi cijevi koje njezino tijelo presijecaju od uzvodno prema nizvodno i opremljene su zasunima. Ako je brana mljevena, tada se ispod brane postavljaju cjevasti odvodi, produbljujući ih u podnožje. Oni su toranj iz kojeg polaze čelične ili armiranobetonske cijevi okruglog ili pravokutnog presjeka, ovisno o tlaku. Mogu biti pojedinačne ili sastavljene u svojevrsne “baterije”, ovisno o potrošnji. U ulazne i izlazne dijelove cijevi postavljaju se zasuni i kontrolni mehanizmi.

Vrata i dizala. Glavna vrata služe za regulaciju protoka ispuštanja i razine vode u gornjem bazenu, kao i za omogućavanje, u nekim slučajevima, prolaz šume, leda, smeća i sedimenta. Mogu potpuno ili djelomično prekriti propuste. Dizajn vrata ovisi o njihovom položaju; vrata površinskih rupa, često velika, percipiraju relativno nizak hidrostatski tlak; ventili dubokih rupa, koji imaju znatno manje dimenzije, doživljavaju visoki hidrostatski tlak. Vrata se najčešće izrađuju od čelika, za male pritiske i raspone začepljenih rupa - od drva, u niskotlačnim nekritičnim objektima s velikim rasponima - od tkanina (tkanine brane). Najrašireniji u hidrotehničkim građevinama su ravni ventili, koji su metalna konstrukcija u obliku štita koja se kreće u vertikalnim žljebovima bikova i upornjaka. Sastavni dijelovi ravnih vrata su: vodonepropusna obloga koja apsorbira pritisak uzvodne vode, zatim sustav greda, nosača i potpornih konstrukcija koje se kotrljaju ili klize duž posebnih tračnica ugrađenih u utore. Masa pokretnog dijela vrata je prilično velika, a rasponi prelaze 100 tona, što zahtijeva snažne mehanizme za podizanje. Da bi se smanjila sila podizanja mehanizama, koriste se segmentni ventili koji se, kada ih podižu i spuštaju, okreću oko šarki ugrađenih u bikove i upornjake. Takvi ventili su također naširoko korišteni, ali njihov trošak premašuje troškove ravnih ventila.

6. Vodozahvati

waterworks dam plain reservoir

Namjena vodozahvata. Vodozahvati su dijelovi vodozahvatnih građevina čija je osnovna namjena prikupljanje vode iz vodotoka (rijeka, kanal) ili akumulacije (jezero, akumulacija); djelovanje za koje su namijenjene može se nazvati unosom vode.

Potrošač obično regulira protok vode. Zahvat vode mora biti osiguran na bilo kojoj razini zadržavanja - od normalne (NLV) do najniže - razine mrtvog volumena (LVL).

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

Strukture vodozahvata. Izvedba i oprema vodozahvata uvelike ovise o vrsti hidrauličkog agregata i vrsti vodovoda - tlačni ili netlačni. Stoga je opis dizajna i opreme vodozahvata i njihovog rada moguć samo zasebno za svaki tip. Dimenzije vodozahvata karakteriziraju dimenzije njegovog ulaznog dijela, gdje se nalaze rešetke za zadržavanje krhotina (često se nazivaju rešetke za zadržavanje krhotina). Kako bi se olakšalo čišćenje sita i smanjili gubici tlaka na sitima, uzima se da brzina protoka na ulazu nije veća od 1,0 m/s. Ulazna površina velikih turbina mjeri se stotinama četvornih metara.

Vodozahvat ovog tipa, individualan za svaku turbinu, je pravokutni otvor u masi brane, koji se postupno sužava i prelazi u kružni dio turbinskog voda.

Gornji dio ulaza zatvoren je armirano betonskim zidom – vizirom, spuštenim ispod GVP. Vizir apsorbira pritisak leda i hvata plutajuće predmete. Ispred ulaza u vodozahvat postavljena je rešetka 1 od trakastih čeličnih šipki za zadržavanje otpadaka koji lebde u vodi i mogu oštetiti turbinu. Tijekom rada, ostaci koji se nakupljaju na ulazu vode i na rešetki uklanjaju se mehaničkim grabljama ili hvataljkama, jer kada se rešetka začepi, njen otpor protoku vode značajno se povećava.

Iza rešetke, u bikovima su napravljeni utori za ugradnju vrata 3 i zaustavljanje dovoda vode u cjevovod turbine. Da bi se brzohodni zatvarač mogao održavati i popravljati, ispred njega su raspoređeni utori 2 za popravak zatvarača. Do ventila za pregled i popravak možete doći kroz revizijski otvor 6. Ventil za popravak je jednostavniji, nije potrebno brzo raditi, spušta se ne u potok, već u mirnu vodu. Iza ventila je postavljen zračni kanal 7 - cijev za dovod zraka u vodni kanal turbine, zamjenjujući vodu koja izlazi kroz turbinu u slučaju zatvaranja dovoda vode ventilom za hitne popravke. Radi lakšeg rada, zgrada opremljena nadzemnom montažnom dizalicom podignuta je iznad vodozahvata. U povoljnim klimatskim uvjetima zgrada se ne gradi i koristi se montažna dizalica portalnog tipa.

Glavni ventil regulira protok vode u skladu s rasporedom potrošnje vode. Kretanje zatvarača vrši se pomoću hidrauličkog pogona.

U slučaju malih kolebanja razine gornjeg bazena, vodozahvat se nalazi na visokim kotama obale, to je tzv. površinski obalni vodozahvat. Uz širok raspon radnih razina akumulacije, potrebno je instalirati duboki obalni vodozahvat, smješten malo ispod GLV.

7. Vodovodni cjevovodi

Namjena vodovoda. Voda koja ulazi u vodozahvat i koja je očišćena od nečistoća mora se prepustiti potrošaču prema rasporedu potrošnje. Jedan od glavnih zahtjeva za cjevovode za vodu (tlačne i netlačne) je vodonepropusnost njihovih zidova. Voda se ne smije izgubiti putem, a taj gubitak ne smije učiniti okolicu močvarnom. Za hidroelektranu je također potrebno da se potencijalna energija toka što manje gubi na stazi, a da nagib njene slobodne ili pijezometrijske površine bude mali. Da bi se to postiglo, zidovi cijevi moraju biti glatki i karakterizirani malim otporom protoku. Glatki zidovi potrebni su vodovodima i sustavima navodnjavanja i vodoopskrbnim sustavima - što se voda više isporučuje, to je lakše osigurati njezinu gravitacijsku opskrbu potrošača, manje energije troši se na rad crpnih stanica. Samo za brodske kanale hrapavost zidova nije važna, jer su brzine u njima male ili jednake nuli.

Stjenke vodova ne bi trebale biti erodirane brzinama struje i valovima (valovi nastaju, na primjer, kada se brodovi kreću duž kanala).

Dimenzije poprečnog presjeka vodovoda određuju se na temelju tehničko-ekonomskih proračuna. Vrsta i izvedba vodovoda također se određuju na temelju tehničko-ekonomskih usporedbi. Ovisno o namjeni vodovoda, njegovoj veličini, prirodnim uvjetima i uvjetima izgradnje i rada, kao vodovod mogu se koristiti kanali, korita, cjevovodi i tuneli. Prve dvije vrste su bez pritiska, treći je pritisak; tunel može biti tlačni ili netlačni (ako nije do vrha ispunjen vodom). Često se optimalno rješenje postiže sekvencijalnim kombiniranjem različitih tipova dijelova vodovoda.

Najjednostavniji i najjeftiniji tip cjevovoda obično je kanal. Kanali su uobičajeni u svim područjima hidrotehnike. Preporučljivo je trasu kanala položiti na plan tako da voda u njoj bude u udubljenju, a visina brana mala. Oblik poprečnog presjeka je trapezoidan (ponekad složenijeg oblika), strmina padina određena je njihovom stabilnošću; tlo ne bi trebalo kliziti.

U stjenovitom tlu, poprečni presjek kanala približava se pravokutnom. Širina poprečnog presjeka kanala veća je od njegove dubine kako bi se smanjili gubici vode zbog filtracije iz kanala, povećala brzina protoka i smanjio otpor protoku, tj. Kosina površine, dno i kosine kanala pokrivaju se oblogom, najčešće betonskom ili armiranobetonskom. Ispod obloge se kao drenaža postavlja sloj grube zemlje (šljunka).

Tunel je najskuplji tip cjevovoda po jedinici duljine. Ako je tunel položen u slaba, ne-kamenita tla, tada se njegov trošak posebno povećava. S tim u vezi, prednost se može dati nad površinskim zahvatima samo ako je znatno kraći, omogućuje izravnavanje trase ili ako je obalna padina uz koju se trasa može položiti nepogodna za površinski zahvat - vrlo neravan teren, visok strmina, odroni, lavine .

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Klasifikacija industrijskih hidrotehničkih građevina. Projektiranje hidrotehničkih građevina. Utjecaj različitih čimbenika na kvalitetu gradnje. Moderni materijali za gradnju. Mjere za osiguranje potrebne kakvoće vode.

sažetak, dodan 21.03.2012


Koncept harmonizacije – sustavna metodologija za projektiranje hidrotehničkih građevina. Osnovni principi i metodologija inženjerskih proračuna. Probabilistička metoda za proračun hidrotehničkih građevina. Rješavanje hidrotehničkih problema u probabilističkoj supstituciji.

sažetak, dodan 01.11.2014


Klasifikacija hidrotehničkih građevina i njihova primjena. Istražno i razvojno bušenje. Otočne konstrukcije, platforme za dubine veće od 50 m Projekti podvodnih proizvodnih sustava. Iskustvo u upravljanju strukturama naftnih i plinskih polja otpornim na led.

sažetak, dodan 02.12.2012


Izgled hidrauličke jedinice, izbor specifičnog protoka. Dizajn bunara. Odabir broja i širine raspona brana. Dizajn odvodnog profila. Dizajn i uporaba ravnih ventila. Tehnička sigurnost hidrotehničkih građevina.

kolegij, dodan 29.07.2012


Karakteristike područja na kojem će se graditi hidroelektrana. Izbor dimenzija glavnog profila brane. Određivanje oznake vrha u zoni dubokog mora. Padine, berme i drenažni uređaji. Proračun filtracije zemljane brane. Projekt konstrukcije ispusta vode.

kolegij, dodan 25.04.2015


Fizičko-geografski uvjeti nastanka otjecanja. Vodena tijela Krasnodarskog teritorija: rijeke, jezera, estuariji, akumulacije. Onečišćenje vodnih tijela. Problem necentraliziranih izvora vodoopskrbe. Sadašnje stanje hidrotehničkih građevina.

diplomski rad, dodan 20.07.2015


Geografski položaj rezervoara Berezovsky. Inženjerskogeološki i hidrogeološki uvjeti radilišta rekonstrukcije. Određivanje obima iskopa i organizacija izgradnje projektiranih objekata tijekom rekonstrukcije akumulacije.

kolegij, dodan 25.01.2015


Proračun glavnog kanala hidrauličke građevine, određivanje ravnomjernog kretanja tekućine pomoću Chezy formule. Određivanje hidraulički najboljeg presjeka kanala i dubina za dane protoke. Proračun višestupanjskog diferencijala.

kolegij, dodan 07/12/2009


Trasiranje linearnih struktura. Ciljevi inženjerskih i geodetskih istraživanja za linijske građevine. Geodetski radovi pri projektiranju linijskih komunikacija i pri polaganju trasa građevina. Utvrđivanje položaja ceste u uzdužnom profilu.

test, dodan 31.05.2014


Hidrološke karakteristike područja projektiranja. Određivanje korisnog, prisilnog i mrtvog volumena akumulacije. Odabir mjesta brane i trase propusta. Izrada plana i presjeka brane. Proračun ulazne visine.

Hidrotehničke građevine (HTC) uključuju tlačne prednje građevine i prirodne brane (brane, prevodnice, brane, sustavi navodnjavanja, brane, brane, kanali, oborinske odvodnje itd.), stvarajući razliku u razinama vode ispred i iza njih, namijenjene za korištenje vodnih resursa, kao i za borbu protiv štetnog djelovanja vode.

Brana je umjetna građevina za zadržavanje vode ili prirodna (prirodna) prepreka na putu vodotoka, stvarajući razliku u razini u njegovom gornjem i donjem toku duž riječnog korita; je važna vrsta opće hidrotehničke građevine s propustima i drugim uređajima stvorenim s njom.

Umjetne brane stvara čovjek za svoje potrebe; To su brane hidroelektrana, vodozahvati u sustavima navodnjavanja, brane, brane i brane koje u svom uzvodnom dijelu stvaraju akumulaciju. Prirodne brane rezultat su djelovanja prirodnih sila: klizišta, blata, lavina, odrona, potresa.

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

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

Pušnica je dio rijeke ispod potporne građevine.

Pregača je ojačani dio riječnog korita nizvodno od preljevne hidrotehničke građevine koji štiti korito od erozije i ujednačava brzinu protoka.

Ležišta mogu biti dugotrajna i kratkoročna. Dugotrajni umjetni rezervoar je, na primjer, rezervoar gornjeg bazena državne elektrane Iriklinskaja. Dugotrajno prirodno ležište nastaje zbog začepljenja rijeka urušavanjem čvrstih stijena (Tian Shan, planine Pamir itd.).

Kratkotrajne umjetne brane grade se za privremenu promjenu smjera riječnog korita tijekom izgradnje hidroelektrana ili drugih hidrotehničkih građevina. Nastaju kao posljedica začepljenja rijeke rahlim tlom, snijegom ili ledom (džemovi, zatvor).

Umjetne i prirodne brane u pravilu imaju odvode: za umjetne brane - usmjerene, za prirodne - slučajno formirane (spontane). Postoji nekoliko klasifikacija hidrotehničkih građevina. Na temelju lokacije GTS-a dijele se na:

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

Na temelju prirode i namjene, razlikuju se sljedeće vrste hidrotehničkih građevina:

• voda i energija;
• za vodoopskrbu;
• reklamacija;
• odvodni kanal;
• vodeni prijevoz;
• dekorativan;
• taljenje drva;
• sportski;
• ribarstvo.

Prema funkcionalnoj namjeni, hidrotehničke građevine se dijele na:

• vodozadržne građevine koje stvaraju pritisak ili razliku u razini vode ispred i iza građevine (brane, nasipi);
• vodoopskrbne građevine (vodovode) koje se koriste za prijenos vode do određenih točaka (kanali, tuneli, slivnici, cjevovodi, brane, akvadukti);
• regulacijske (korekcijske) građevine namijenjene poboljšanju uvjeta protjecanja vodotoka i zaštiti riječnih korita i obala (štitovi, brane, polubrane, obaloutvrde, vodovodi za led);
• preljevne građevine koje služe za propuštanje viška vode iz akumulacija, kanala, tlačnih bazena, koje omogućuju djelomično ili potpuno pražnjenje akumulacija.

Posebne hidrotehničke građevine svrstavaju se u posebnu skupinu:

• GTS za korištenje energije vode - objekti hidroelektrana i tlačni bazeni;
• GTS za vodeni transport - brodske prevodnice, sipke za trupce;
• melioracijske hidrotehničke građevine - glavni i razvodni kanali, pristupnici, regulatori;
• ribarski hidrotehnički objekti - riblji prolazi, ribnjaci;
• složene hidrotehničke građevine (vodovod) - hidrauličke građevine ujedinjene zajedničkom mrežom brana, kanala, prevodnica, elektrana itd.

Hidrotehničke građevine(GTS) - vrsta inženjerskih građevina namijenjenih za pružanje različitih vrsta korištenja voda (korištenje voda) i/ili za borbu protiv štetnog djelovanja voda utjecajem na režim i svojstva prirodnih vodnih tijela i vode sadržane u njima.

Prve hidrotehničke građevine

Izgradnja prvih hidrotehničkih građevina seže u doba 4. i 3. tisućljeća pr. e., do doba sumerske civilizacije. Doselivši se u Mezopotamiju, postupno su ovladali navodnjavanjem, plovidbom i plovidbom rijekama i kanalima. Izgrađeni su kanali Iturungal i I-nina-gena, Arakhtu, Apkallatu i Me-Enlila, te kanal Zubi. Pojava prvih sustava za navodnjavanje relativno je rano stvorila gospodarsku osnovu za nastanak razgranatog sustava gospodarskih odnosa u Mezopotamiji. Izgradnja kanala rezultirala je i izgradnjom novih gradova na njihovim obalama, koji su postali gospodarska, politička i kulturna središta Sumerana. Postoji legenda da je uništenje Babilona u 7.st. PRIJE KRISTA e. od strane asirskog kralja Sanheriba provedeno je korištenjem posebno stvorenog, a potom ispuštenog (rušenjem brane) rezervoara na Eufratu.

U Europi su se prvi rezervoari, koliko se može suditi iz dostupnih podataka, pojavili prije naše ere. Dakle, u Španjolskoj, pretpostavlja se u 2.st. PRIJE KRISTA e. na rijeci Albarregas, izgrađena je brana Carnalbo s akumulacijom od 10 milijuna m3 (još uvijek postoji). Vjerojatno su u to doba stvorene akumulacije u Grčkoj, Italiji, južnoj Francuskoj i drugim mediteranskim zemljama, ali o njima nemamo konkretnih podataka. O tome se neizravno može suditi, na primjer, prema preživjelim ostacima hidrotehničkih građevina na području Rima. U 1. tisućljeću nove ere podignuti su i potporni objekti. e. u vezi s izgradnjom mlinova i za navodnjavanje. U Galiji su se prvi mlinovi pojavili u 3.–4. st.; Tako su u blizini grada Arlesa sačuvani ostaci kompleksa od 16 mlinova. Izgradnja mlinskih brana raširena je u 8.–9. st., a posebno u 12.–13. st. Akumulacije formirane mlinskim branama imale su, naravno, mali volumen i prema suvremenoj klasifikaciji umjetnih akumulacija uglavnom se mogu svrstati u ribnjake. Veća ležišta u Europi pojavila su se kasnije, razvojem vađenja rude, obrade metala, pilane itd.

Značajne hidrauličke građevine izgradili su Asteci, Maje i Inke u pretkolumbovskoj Americi. U podnožju Anda postojalo je nekoliko rezervoara za skupljanje otopljene vode, poput rezervoara u dolini Nepeña, dugog 1,2 km i širokog 0,8 km. Narod Maya izgradio je mnoge brane za crpljenje vode; Dobro je poznato akumulacijsko jezero u blizini drevnog grada Tikala. Kako bi opskrbili gradove vodom, Maje su izgradile brojne otvorene rezervoare s nepropusnim dnom; neki od njih preživjeli su do 19. stoljeća. Asteci su izgradili hidrauličke građevine koje su bile grandiozne za ono doba, na primjer, 16 km dugačku branu Netzohualcoyotl, koja je dijelila jezero. Texcoco i formirao rezervoar Mexico City. Španjolski konkvistadori uništili su većinu drevnih hidrauličkih građevina Asteka, Inka i Maja. Slične strukture koje su stvorili Španjolci često su bile inferiorne u složenosti i veličini od prethodnih. Međutim, tijekom tog razdoblja izgrađeni su neki veliki rezervoari: Zhururia s volumenom od 220 milijuna m3 i površinom od 96 km2 (još uvijek se koristi) i Chalviri s volumenom od 3 milijuna m3 za opskrbu vodom rudnika srebra u Potosiju.

Rusija je bogata vodom, tako da u davna vremena nije bilo potrebe za hidrotehničkim građevinama. U isto vrijeme, od X–XI st. U gradovima su izgrađeni sustavi vodoopskrbe i kanalizacije. A budući da su rijeke korištene kao sredstvo komunikacije, kanali su se često postavljali za izravnavanje zavoja - zvani prostiri. Takvi kanali, koji su stoljećima poprimili potpuno prirodan izgled, postoje i danas na raznim mjestima. 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 u Novgorod.

Od davnina su raširene hidrauličke elektrane - vodenice. Često su pokretali ne samo mehanizme za mljevenje brašna, već i pilane, metaluršku i drugu industriju, zadržavši i danas naziv mlinovi (“pilane” itd.). Izgradnja mlinova podrazumijevala je izgradnju brane koja je pregrađivala rijeku, što je bilo zabranjeno na plovnim rijekama (prema Koncilskom zakoniku iz 1649. - "da se ne bi preuzela plovidba tim rijekama"), međutim, obilje malih rijeka koje nisu prikladne za korištenje kao komunikacijski putevi otvorile su široke mogućnosti korištenja njihove vodene energije. U 18.–19. stoljeću postojali su vodeni mlinovi. bili su toliko poznati atribut života i krajolika da ih statističari i geografi jednostavno nisu primjećivali u svojim opisima. U drugoj polovici 19.st. Plićanje Volge počelo je prijetiti Rusiji gubitkom glavnog prometnog pravca, “žile ruske zemlje”. A razlogom plićaka definitivno se nazvalo ne samo krčenje šuma i oranje zemljišta u njegovom bazenu, već i uništenje desetaka tisuća mlinskih ribnjaka nakon reformi 1861. godine. Unatoč tome, početkom XX.st. u slivu Volge bilo je 13.326 hidroelektrana, a po njihovom ukupnom kapacitetu Rusija je, prema GOELRO-u, bila na trećem mjestu u svijetu nakon SAD-a i Kanade.

Velika hidrotehnička izgradnja započela je pod Petrom I. - izgrađen je Vyshnevolotsk brodski sustav za opskrbu Sankt Peterburga kruhom iz Volge. Uključivao je kanale, brane i brodske prevodnice. Od početka 19.st. sve do "procvata" željeznice 1860-1880-ih. Gradnja plovnih hidrauličkih sustava bila je izuzetno aktivna. Tada je Volga, uz Vyshnevolotsk brodski sustav, dobila još dvije veze sa Sankt Peterburgom: Tihvinski (1811.) i Mariinsk (1810.) sustav (potonji je dobio dominantnu važnost od sredine 19. stoljeća). Izgrađen je kanal nazvan po vojvodi Aleksandru od Württemberga (danas Sjevernodvinski kanal), koji povezuje Volgu sa Sjevernom Dvinom (1825. – 1829.); dovršen je sustav Sjeverna Ekaterininskaja (spoj Kame sa Sjevernom Dvinom preko rijeke Vychegda); gradnju je nastavio, započeo i napustio Petar I. 1711. zbog gubitka Azovsko-ivanovskog kanala (spoj Oke i Dona); rijekama Sestrom i Istrom te kanalom između njih izgrađena je veza Volge i Moskve; izgrađene su veze Dnjepra sa Zapadnom Dvinom (Berezinski sustav), Njemanom (Oginskaya sustav) i Vislom (Dnjeparsko-buški sustav). Osmišljene su veze Kame s Irtišem, Volge s Donom u području Caricina itd.

Budući da se Mariinski sustav (sadašnji Volga-Baltički kanal) koristio od sredine 19. stoljeća, kako u prijevozu tereta, tako iu interesima vlade. dominirao, tijekom stoljeća njegovih popravaka i rekonstrukcija, nekoliko generacija inženjera razvilo je optimalne tipove drvenih hidrotehničkih konstrukcija - brane i brane "ruskog" ili "Marijinskog" tipa.

U XVIII–XIX st. U Rusiji su se razvile trgovačke i vojne luke na Baltičkom, Crnom i Bijelom moru. U vezi s tim izgrađene su velike ograde i privezišni objekti.

GTS klasifikacija

Prema suvremenoj klasifikaciji, hidrotehničke konstrukcije mogu se podijeliti na sljedeće vrste i vrste:

U ovisno o vodnom tijelu na kojem se nalaze hidrotehnički objekti, mogu biti riječni, jezerski, morski.

Po položaj u odnosu na zemljinu površinu razlikovati nadzemne i podzemne hidrotehničke građevine.

U u skladu s predviđenim vrstama korištenja voda Hidrotehničke građevine dijelimo na odvodnju (odvodnju, vodoopskrbu, navodnjavanje), vodnoprometne, hidroenergetske, ribarstvene, za vodoopskrbu i odvodnju, za korištenje vodnih resursa, za sportske svrhe itd.

Po priroda interakcije s vodnim tijelom Postoje hidrotehničke građevine za zadržavanje vode, vodoopskrbu, regulaciju, vodozahvat i ispust vode.

Vododržne građevine, podupirući vodotok, stvaraju pritisak ili razliku u vodotoku ispred i iza građevine i percipiraju pritisak vode koji nastaje kao posljedica pritiska. To su prije svega brane - građevine koje blokiraju riječne kanale (a često i uzvodne dijelove riječnih dolina) kako bi se povećala razina vode (na primjer, za potrebe plovidbe) ili stvorila rezervna količina vode u akumulaciji ( ribnjak, rezervoar). Zadržne brane mogu biti zaštitne brane koje ograđuju obalno područje i sprječavaju njegovo plavljenje tijekom poplava, plima, valova i oluja na morima i jezerima. Potporni objekti su i koritni objekti hidroelektrana, brodskih prevodnica i nekih vodozahvatnih objekata.

Vodoopskrbni objekti (vodovodi) služe za prijenos vode (njen dovod ili odvod) s jedne točke na drugu. To su kanali, tuneli (hidraulički), slivnici, cjevovodi.

projektirani su za ciljani utjecaj na uvjete protoka vodotoka, zaštitu njihovih korita i riječnih obala od erozije, taloženja nanosa, izlaganja ledu itd. Pri regulaciji rijeka koriste se građevine za regulaciju protoka (brane, polubrane i dr.), dno i konstrukcije za zaštitu obala (koriste se “odjeća”), konstrukcije koje reguliraju kretanje leda i plutajućih tijela (tave, ledobrani, ledorezači i dr.).

Strukture vodozahvata (vodozahvata) uređene su za prikupljanje vode iz izvora vode i usmjeravanje u vodovod. Obično su opremljeni uređajima koji štite vodoopskrbne strukture od ulaska leda, bljuzgavice, sedimenta, plutajućih tijela itd.

Preljevi (preljevi) služe za ispuštanje (“ispuštanje”) suvišnih voda iz akumulacija, kanala, tlačnih bazena i sl. Mogu biti kanalski i obalni, površinski i dubinski, omogućujući djelomično ili potpuno pražnjenje akumulacija. Za regulaciju količine ispuštene (ispuštene) vode, preljevne strukture često su opremljene hidrauličkim vratima.

Po namjeni razlikuju se opće hidrotehničke građevine koje osiguravaju sve vrste (ili više vrsta) korištenja voda i posebne, građene za bilo koju vrstu korištenja voda.

Hidrotehničke građevine opće namjene su sve građevine za zadržavanje i odvodnju vode, a dijelom i građevine vodoopskrbe, regulacije i vodozahvata - osim ako su dijelovi građevina posebne namjene.

Specijalne (industrijske) hidrotehničke građevine uključuju sljedeće:

U nekim slučajevima opće i posebne hidrotehničke građevine mogu se kombinirati: na primjer, preljev se postavlja u zgradu hidroelektrane, hidroelektrana se postavlja u tijelo brane preljeva ("kombinirana hidroelektrana") , transportna brava može poslužiti kao preljev itd.

U obavljanju složenih vodoprivrednih djelatnosti, hidrotehničke građevine, funkcionalno objedinjene i smještene na jednom mjestu, tvore komplekse koji se nazivaju hidrograđevinske cjeline, odnosno hidrotehničke jedinice.

Trenutno (od 1. siječnja 2014.) postoji klasifikacija hidrotehničkih građevina prema stupnju opasnosti. U skladu s njim sve hidrotehničke građevine dijele se u četiri razreda: niske, srednje, visoke i izrazito visoke opasnosti.

Ovisno o klasi, dodjeljuje se stupanj pouzdanosti hidrauličkih konstrukcija, tj. utvrđuju se rezerve njihove čvrstoće i stabilnosti, procijenjeni maksimalni utrošak vode, kvaliteta građevinskih materijala i dr.

Hidrotehničke konstrukcije razlikuju se od svih civilnih i industrijskih zgrada u prisutnosti utjecaja na njih od protoka vode, leda, sedimenta i drugih čimbenika. Ti učinci mogu biti mehanički (statička i hidrodinamička opterećenja, uklanjanje čestica tla filtracijskim strujanjem (sufozija) itd.), fizikalno-kemijski (abrazija površina, korozija metala, betona), biološki (truljenje drvenih konstrukcija, trošenje drvo od strane živih organizama itd.).

Osim toga, za razliku od civilnih i industrijskih zgrada, uvjeti za izgradnju hidrotehničkih građevina komplicirani su potrebom prolaska kroz korito rijeke i nedovršenih građevina tijekom njihove izgradnje (obično nekoliko godina) tzv. troškovi izgradnje rijeke, kao kao i led, splavljena građa, brodovi itd.

Osobitost održavanja i rada hidrotehničkih građevina u Ruskoj Federaciji je njihova fragmentacija prema odjelskoj, sektorskoj pripadnosti i oblicima vlasništva. Tako, prema ukupnoj knjigovodstvenoj vrijednosti, poljoprivredi pripada 29% svih hidrotehničkih objekata, industriji - 27%, stambeno-komunalnim djelatnostima - 20%, hidroenergiji - oko 15%, vodnom prometu - oko 6%, ribarstvu - 2%, na bilanca struktura resursa Federalne agencije za vode – manje od 2%. Osim toga, od 29,4 tisuća tlačnih hidrotehničkih objekata, 1931 objekata (7%) je federalno vlasništvo, 7675 objekata (26%) je regionalno vlasništvo, 16087 objekata (54%) je općinsko vlasništvo, oko 4 tisuće objekata (13%) je bez vlasnika.

Yu.V. Bogatyreva, A.A. Belyakov

VLADA RUSKE FEDERACIJE

RJEŠENJE

O klasifikaciji hidrotehničkih građevina

U skladu s člankom 4. Saveznog zakona "O sigurnosti hidrauličnih građevina" Vlada Ruske Federacije

odlučuje:

1. Utvrditi da su hidrotehničke građevine podijeljene u sljedeće klase:

Klasa I - hidrotehničke građevine izrazito visoke opasnosti;

II klasa - hidrotehničke građevine visoke opasnosti;

III klasa - hidrotehničke građevine srednje opasnosti;

Klasa IV - hidrotehničke strukture niske opasnosti.

2. Odobriti kriterije za razvrstavanje hidrotehničkih građevina u prilogu.

3. Utvrditi da ako se hidrotehnička građevina, u skladu s kriterijima odobrenim ovom odlukom, može razvrstati u različite razrede, takva hidrotehnička građevina pripada najvišem od njih.

predsjednik Vlade
Ruska Federacija
D.Medvedev

Kriteriji za klasifikaciju hidrotehničkih građevina

ODOBRENO
Rezolucija Vlade
Ruska Federacija
od 2. studenog 2013. N 986

1. Klase hidrotehničkih građevina ovisno o visini i vrsti temeljnog tla:

Napomene: 1. Tla se dijele na: A - kamenita; B - pjeskovita, krupnozrnasta i glinasta u čvrstom i polučvrstom stanju; B - glinasta, zasićena vodom u plastičnom stanju.

2. Visina hidrotehničke građevine i procjena njezinog temeljenja određuju se prema projektnoj dokumentaciji.

3. Na pozicijama 4 i 7 umjesto visine hidrotehničke građevine uzima se dubina temelja hidrotehničke građevine.

2. Klase hidrotehničkih građevina ovisno o njihovoj namjeni i uvjetima rada:

Napomene: 1. Razred hidrotehničkih objekata hidro i termoenergetskih postrojenja instalirane snage manje od 1000 MW, naveden u poziciji 2, povećava se za jedan ako su elektrane izolirane od energetskih sustava.

2. Klasa hidrotehničkih građevina navedena u poziciji 6 povećava se za jedan za kanale koji transportiraju vodu u sušna područja u teško pristupačnim planinskim terenima.

3. Klasa hidrotehničke građevine dionice kanala od čelnog vodozahvata do prve regulacijske akumulacije, kao i dionica kanala između regulacijskih akumulacija, predviđenih točkom 6., smanjuje se za jedan ako je dovod vode do glavnog potrošača vode tijekom razdoblje otklanjanja posljedica nesreće na kanalu može se osigurati regulacijskim kapacitetom akumulacija ili drugih izvora.

4. Razred hidrotehničkih građevina riječnih luka iz točke 10. povećava se za jedan ako oštećenja hidrotehničkih građevina riječnih luka mogu dovesti do izvanrednih događaja federalne, međuregionalne i regionalne prirode.

5. Razred hidrotehničkih građevina navedenih u pozicijama 13. i 14. povećava se za jedan ovisno o složenosti plovila koje se gradi ili popravlja.

6. Klasa hidrotehničkih građevina navedenih u poziciji 16. povećava se za jedan ako bi oštećenje takvih hidrotehničkih građevina moglo dovesti do hitnog događaja.

7. Klasa hidrotehničkih građevina navedenih u stavku 17 povećava se za jedan ako oštećenje hidrotehničkih građevina za zaštitu obala može dovesti do izvanrednih situacija savezne, međuregionalne i regionalne prirode.

3. Klase zaštitnih hidrotehničkih građevina ovisno o najvećem pritisku na vodozadržnu građevinu:

4. Klase hidrotehničkih građevina ovisno o posljedicama mogućih hidrodinamičkih nesreća:

Tekst elektroničkog dokumenta
pripremio Kodeks JSC i provjerio prema:
Zbirka zakonodavstva
Ruska Federacija,
N 45, 11.11.2013., čl

Korištenje vodnih resursa oduvijek je bio jedan od osnovnih uvjeta za održanje ljudskog života. Potrebu za njima određuju ne samo potrebe za pićem, već i gospodarski, a danas sve više i industrijski zadaci. Regulacija korištenja vodnih izvora osigurava se hidrotehničkim građevinama različitih oblika i funkcionalnih sadržaja.

Opće informacije o hidrogradnji

U općenitom smislu, hidrotehnički objekt može se predstaviti kao svaka funkcionalna građevina ili građevina koja na ovaj ili onaj način stupa u interakciju s vodom. To mogu biti ne samo inženjerski sustavi koje je izradio čovjek, već i prirodni regulatori, koje je u početku stvorila priroda, ali kasnije ljudi iskorištavaju. Koje zadatke obavljaju moderne hidrotehničke građevine? Glavne se mogu predstaviti na sljedeći način:

• Građevine namijenjene korištenju vodnih resursa. U pravilu su to objekti s vodovodnim komunikacijama i opremom.
• Vodozaštitne građevine. Kompleksi u čijoj se infrastrukturi može obavljati nekoliko zadaća. Najčešća ograničenja za takve objekte su ograničenja uporabe i utjecaja na hidrološki okoliš kako bi se spriječilo štetno djelovanje na njega.
• Industrijske zgrade. Inženjerski sustavi u kojima se cirkulacija vode može koristiti kao izvor energije.

Naravno, ovo je samo dio funkcija koje hidrotehnika obavlja. Rijetko se događa da se takvim strukturama dodijeli jedan ili dva zadatka. Obično veliki kompleksi podržavaju nekoliko radnih procesa odjednom, uključujući zaštitu okoliša, zaštitu, regulativu itd.

Glavne i sporedne hidrotehničke građevine

Za početak je vrijedno definirati osnovnu klasifikaciju, u kojoj postoje stalne vrste hidrotehničkih građevina i privremene. Prema standardima, prva skupina uključuje primarne i sekundarne objekte. Što se tiče glavnih građevina, one podrazumijevaju tehničku infrastrukturu, čije uništenje ili oštećenje može dovesti do prestanka normalnog funkcioniranja gospodarstva opsluženog hidro resursima. To može uključivati ​​obustavu dovoda vode u sustav navodnjavanja, zaustavljanje rada elektrana, smanjenje brodskog prometa itd. Važno je uzeti u obzir da energija hidroloških turbina može služiti cijelim poduzećima (pomorstvo, brodopopravak, grijanje). Sukladno tome, obustavljanjem vodoopskrbe narušit će se funkcionalnost takvih objekata.

U kategoriju sekundarnih građevina spadaju hidrotehničke građevine čije uništenje ili oštećenje neće izazvati navedene posljedice. Na primjer, ako glavne hidrauličke strukture opskrbljuju poduzeća proizvodnim resursima, onda sekundarne mogu sudjelovati u regulaciji ovog procesa bez značajnog utjecaja na rezultat.

Također je vrijedno spomenuti značajke privremenih građevina koje se koriste tijekom razdoblja popravaka. Ako npr. na istom glavnom vodoopskrbnom objektu dođe do depresurizacije, onda će tim za održavanje s projektantom morati stvoriti tehničke uvjete za otklanjanje problema. Rješenje ovog problema može biti organizacija privremenog vodovoda.

Klasifikacija prema metodi interakcije s izvorom

Isti zadatak može se izvršiti na različite načine. Kao što je već navedeno, jedan kompleks može podržati nekoliko funkcionalnih procesa, ali ono što se bitno razlikuje jesu uvjeti interakcije s rezervoarom ili odvodom i, sukladno tome, priroda izvedbe određene funkcije. Na temelju ovih karakteristika razlikuju se sljedeće strukture:

• Zadržava vodu. Dizajniran za blokiranje vodotoka, ograđivanje rezervoara ili ribnjaka apsorbiranjem pritiska vode. Pri ocjeni vodotoka bilježi se razina iznad vodozadržne stanice (uzvodno) i ispod nizvodno. Razlika između tih razina naziva se visina hidrološke strukture.
• Višenamjenske melioracijske stanice. To mogu biti ispusti vode, brane, brane i separatori vode. Unutar ove skupine također je navedena klasifikacija hidrauličkih građevina prema kojoj se razlikuju spojni i blokirajući kompleksi.
• Vodoprovodljiv. Obično mrežna infrastruktura koja se sastoji od kanala, tunela, cjevovoda i spremnika za vodu. Njihova je zadaća jednostavna – dopremiti resurs od sabirnog mjesta do spremnika ili konačnog mjesta korištenja vode.
• Vodozahvati. Resurs se prikuplja iz istih pogona za transport do potrošača.
• Preljevna mjesta. Za razliku od zahvatnih struktura, takve stanice uklanjaju samo višak vode. U te objekte spadaju duboki preljevi, odvodni kanali, preljevi itd.
• Regulatorni. Oni kontroliraju interakciju toka s riječnim koritom, sprječavajući izlazak vode izvan granica ograde, eroziju i taloženje.

Opasne hidrotehničke građevine

U ovu skupinu građevina mogu se ubrojati predstavnici svih hidrotehničkih objekata, bez obzira na namjenu. Stanica može biti opasna zbog visokog rizika od nesreće, napuštenog stanja, boravka u rizičnoj zoni zbog utjecaja čimbenika trećih strana itd. Popise opasnih objekata sastavljaju stručnjaci iz Ministarstva za hitne situacije i zaposlenici Rosprirodnadzora. Za svaku regiju provodi se sveobuhvatna revizija kako bi se identificirali objekti koji predstavljaju prijetnju. Hidrauličke strukture prepoznate su kao opasne nakon izvođenja sljedećih postupaka:

• Identificiraju se i specificiraju morfometrijske karakteristike objekta.
• Utvrđuje se tehničko stanje građevine i stupanj njezine sigurnosti.
• Određuje se potencijalna količina štete koja može nastati u slučaju nesreće (na primjer, nakon razaranja tijela brane).
• Prostor oko objekta zonira se površinom koja će ovisiti o stupnju opasnosti i ugroženosti od pojedine građevine.

Nakon što je objekt prepoznat kao opasan, organizira se njegov nadzor i izrađuje raspored radova na održavanju, popravcima i restauraciji s ciljem uklanjanja ili minimiziranja opasnosti.

Opći i posebni hidrotehnički objekti

Pod općim građevinama podrazumijeva se većina hidrotehničkih objekata koji se odnose na regulaciju, vodoopskrbu, vodozahvate i kanalizacijske stanice. Ujedinjeni su jednim principom obavljanja svojih funkcija, koji se tehnološki može primijeniti na različite radne uvjete.

S druge strane, posebni hidrotehnički objekti dizajnirani su za korištenje u uskim područjima gdje je potrebno uzeti u obzir specifičnu upotrebu opreme. To se odnosi na nijanse dizajna, zahtjeve izgradnje, kao i na izravni rad hidrauličkih konstrukcija. Primjeri ovakvih objekata dobro su prikazani infrastrukturom vodenog prometa:

• Otpremne brave.
• Objekti za servis brodske opreme.
• Rafting brodovi i pristaništa.
• Šumski spustovi.
• Dizala za čamce.
• Kuće za čamce.
• Dokovi.
• Lukobrani itd.

U ribarstvu se koriste ribnjaci, riblji liftovi i riblje ljestve. U društvenoj i zabavnoj infrastrukturi to bi mogli biti vodeni parkovi s bazenima i akvarijima. 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 zasebno.

Projektiranje hidrotehničkih objekata

Projektna dokumentacija uključuje tehničke proračune konstrukcija, karakteristike korištene opreme, kao i rezultate terenskih promatranja pogonskih uvjeta buduće građevine radi pravovremenog otkrivanja nepovoljnih procesa i pojave mogućih nedostataka. Okolna situacija mora biti sveobuhvatno i sveobuhvatno procijenjena kako bi se u početku predvidjela i eventualno spriječila opasnost od nesreća.

Konkretno, projekt hidrauličke konstrukcije uključuje sljedeće podatke:

• Popis dijagnostičkih i kontroliranih pokazatelja objekta i njegove osnove, uključujući sigurnosne kriterije.
• Popis kontroliranih utjecaja i opterećenja na građevine iz okoliša.
• Sastav vizualnih i instrumentalnih opažanja.
• Rezultati i uvjeti rada kontrolno-mjerne opreme.
• Tehnička i konstrukcijska rješenja i strukturni dijagram stanja elemenata objekta, kao i informacije koje predviđaju ponašanje konstrukcije u interakciji s umjetnim i prirodnim čimbenicima.

Posebna pozornost pridaje se sigurnosnim kriterijima na temelju kojih se također donose odluke o korištenju opreme određenih karakteristika. Osim toga, glavne vrste hidrauličkih konstrukcija za trajni rad nadopunjuju se projektima hitnog djelovanja. Ova dokumentacija posebno opisuje mjere usmjerene na sprječavanje izvanrednih situacija.

Sigurnosni zahtjevi

Od trenutka izrade projekta i tijekom cijelog razdoblja rada sigurnost hidrotehničkog objekta osigurava se na temelju 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 hidrauličke konstrukcije uključuju sljedeće:

• Održavanje prihvatljive razine rizika od nezgoda.
• Redovita dijagnostika konstrukcija i opreme s naknadnim usklađivanjem deklaracije o sigurnosti.
• Osiguravanje kontinuiteta rada objekta.
• Održavanje mjera za organizaciju zaštitne opreme i tehnički nadzor građevina.
• Praćenje potencijalnih prijetnji objektu.

Izgradnja hidrotehničkih građevina

Prije svega, utvrđuju se sredstva građevinskih radova. Pitanje stupnja mehanizacije procesa je temeljno, jer se u većini slučajeva implementacija projekata hidroelektrana odvija uz podršku posebne opreme. U prvim fazama izgradnje, radovi na iskopu izvode se buldožerima, kiperima, utovarivačima i bagerima, koji vam omogućuju brzo opremanje rovova, rupa, bunara i jednostavno čišćenje gradilišta.

U nekim slučajevima provodi se zbijanje tla. Na primjer, pri stvaranju rezervoara sa zdjelom zemlje. Takve se operacije izvode sloj po sloj na očišćenom terenu pomoću posebnih valjaka. Za manja gradilišta mogu se koristiti dizelski ili benzinski nabijači. Međutim, stručnjaci i dalje preporučuju napuštanje ručnih alata u korist mehanike. Preporuka se ne odnosi toliko na ubrzanje tempa procesa rada, koliko na kvalitetu rezultata. A to se posebno odnosi na izgradnju hidrotehničkih građevina u glavnoj fazi izgradnje. Betonski radovi zahtijevaju visokokvalitetnu armaturu s trakom, korištenje instruktivnih materijala i dodavanje vodonepropusnih plastifikatora.

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

Rad hidrotehnike

Glavne aktivnosti osoblja održavanja odnose se na održavanje optimalne razine tehničkog stanja građevine, kao i praćenje njezinih osnovnih funkcija. Što se tiče prvog operativnog dijela, on se svodi na zadatke ažuriranja potrošnog materijala, dijagnosticiranja opreme, komunikacija itd. Operateri posebno provjeravaju tehničko stanje mreža za opskrbu energijom, jedinica i cjelovitost strukturnih materijala. U slučaju otkrivanja ozbiljnih problema ili oštećenja, pravila za rad hidrauličkih građevina zahtijevaju izradu zasebnog projekta za mjere popravka i obnove, uzimajući u obzir raspoložive materijalne rezerve.

Drugi dio operativnih zadataka usmjeren je na upravljačke funkcije. Pomoću automatike, komunikacija i telemehanike drugi tim operatera regulira rad konstrukcije i njezinih funkcionalnih cjelina, oslanjajući se na upravljačke operacije prema standardnim parametrima s dopuštenim opterećenjima.

Rekonstrukcija hidrotehničkih građevina

Procesi zastarijevanja 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 prekida rada. Međutim, to će ovisiti o prirodi planiranih promjena. U svakom slučaju, hidrotehničke građevine se pregledavaju radi mogućnosti rekonstrukcije. Krajnji ciljevi mogu biti povećanje pouzdanosti temelja objekta, povećanje propusnosti, povećanje kapaciteta crpne opreme itd. Nakon toga provode se specifične operacije povezane s promjenama tehničkih i radnih svojstava strukture. Ciljevi se postižu ojačavanjem tla, zamjenom građevinskih materijala i dodavanjem novih konstruktivnih elemenata.

Hidrogradnja i zaštita okoliša

Još u fazi projektiranja, zajedno s izjavom o sigurnosti, sastavlja se izvješće o mjerama koje bi tijekom rada trebale dovesti do poboljšanja okolišne situacije. U početku se procjenjuje stanje u prirodnom okolišu, a kasnije developeri rade sveobuhvatnu prilagodbu kako bi održali zaštitu prirodnih objekata nakon provedbe projekta. Konkretno, razvijaju se biotehničke mjere usmjerene na zaštitu stanovništva od nesreća na hidrotehničkim građevinama i stvaranje uvjeta za neutralizaciju negativnih operativnih čimbenika.

Posebna pozornost posvećena je utjecaju građevinskih objekata i opreme na hidrološke resurse. Na primjer, u rezervoarima se pripremaju posebna korita za skladištenje ili ispuštanje tekućeg otpada. Svaki objekt također sadrži tehnička sredstva za uklanjanje izvora opasnih kemikalija ili jednostavno prljavih tvari. Za kontinuirano praćenje okolišne pozadine, infrastruktura hidrotehničkih građevina dopunjena je mjernim instrumentima koji bilježe biološke i kemijske pokazatelje vodenog i zračnog okoliša. Glavne karakteristike ove vrste uključuju boju, zasićenost kisikom, koncentraciju određenih elemenata, sanitarne pokazatelje itd.

Zaključak

Visoka odgovornost hidroloških objekata određena je širinom područja njihove primjene i značajem problema koje rješavaju. U pravilu, hidrotehničke građevine djeluju samo kao karika u radnom lancu velikih proizvodnih i gospodarskih ciklusa. No krajnji ciljevi koji se postižu podrškom takvim objektima mogu biti iznimno važni. Primjerice, energetika, melioracija, promet, vodoopskrba samo su neka od područja u kojima se koriste vodni resursi.