13.2. Общие понятия о гидротехнических сооружениях и их классификация

Гидротехническим сооружением называется инженерное сооружение, построенное для решения тех или других водохозяйственных задач.

Все гидротехнические сооружения (ГТС) делятся на две категории (табл. 13.1):

∙Общие ГТС, применяемые в двух или нескольких различных отраслях водного хозяйства.

∙Специальные ГТС, используемые только в одной отрасли водного хозяйства.

Таблица 13.1. Категории гидротехнических сооружений

Общие	Специальные ГТС
Водоподпорные — создающие подпор воды,	Гидроэнергетические			—	здания	ГЭС,
например, в русле реки (сюда относятся	уравнительные	резервуары,			строящиеся	при
плотины и некоторые дамбы, работающие как	ГЭС, и т. д.
плотины)
Водопроводящие — искусственные русла	Гидросооружения		водного		транспорта	—
(каналы, туннели, лотки, трубопроводы)	судоходные шлюзы, судоподъемники, пристани,
	набережные, маяки, лесосплавные лотки и т. д.
Регуляционные — устраиваемые с целью	Гидросооружения			водоснабжения		и
регулирования режима водного потока, защиты	канализации	—	особые		водоподъемники,
его дна и берегов от размыва и т. д.	насосные станции, очистные сооружения и т. д.
	Гидросооружения		для	целей инженерной
	мелиорации	—		гидромелиоративные
	сооружения (особые водоподъемники, шлюзы-
	регуляторы, дренажные устройства и т. д.)
	Сооружения рыбного хозяйства — рыбоходы,
	рыбоводные пруды и т. д.

Наиболее важным типом общего гидросооружения является плотина с водопропускными и другими устройствами, создаваемыми при ней.

В связи с комплексностью решения водохозяйственных проблем и по целому ряду других соображений очень часто некоторые из перечисленных гидросооружения приходится группировать в комплексы. Такие комплексы гидросооружений называют гидроузлами. Особенно сложными бывают речные гидроузлы на равнинных реках; в них обычно входят плотина, здание ГЭС, судоходный шлюз, какой-либо водозабор (например, для орошения земель) и т. д.

13.2.1. Основные цели устройства плотин

На примере гидротехнического сооружения в виде плотины удобно пояснить почти все общие гидротехнические принципы проектирования любых специальных гидросооружений.

Плотины устраивают с целью:

∙поднятия уровня воды в реке и регулирования этого уровня,

∙создания хранилища для воды (водохранилища).

Поднятие уровня воды в реке бывает необходимым:

∙при устройстве ГЭС;

∙для отвода воды из реки каналом на орошение земель;

∙для улучшения условий судоходства — увеличения глубины воды и уменьшения скоростей в реке;

∙для увеличения глубин в месте устройства водоподъемников гидромелиоративных систем и систем водоснабжения; с увеличением таких глубин условия забора воды из реки облегчаются;

∙по санитарным соображениям и т. д.

Плотины, построенные с целью поднятия уровня воды в реке, называют водоподъемными.

Создание водохранилищ преследует следующие цели:

∙получить водоем для регулирования стока реки (в период многоводья вода скапливается в водохранилище; в засушливый же период эта вода расходуется из водохранилища, причем расход речной воды во времени выравнивается);

∙получить водоем, необходимый, например, для работы так называемых гидроаккумулирующих установок, для рыбного хозяйства и т.п. Уровень воды в водохранилище во время его эксплуатации может меняться.

Плотины, построенные для создания водохранилища, называют водохранилищными.

Внекоторых случаях одну и ту же плотину устраивают и для поднятия уровня воды в реке,

и для образования водохранилища. Такая плотина будет и водоподъемной, и водохранилищной.

13.2.2. Основная классификация плотин

По своему назначению плотины бывают трех видов: водоподъемные, водохранилищные и водохранилищные и водоподъемные. Плотины отмеченных трех видов. Делятся на две основные

группы.

1. Глухие плотины — это плотины, непосредственно через которые воду не сбрасывают; пропуск воды через створ плотины (если он требуется) осуществляется береговыми водопропускными сооружениями или через отверстия, хотя и сделанные в теле плотины (или ее основании), но имеющие весьма малую ширину по сравнению с длиной плотины.

2 Водосбросные (водопропускные) плотины — это плотины, по длине которых устраивают достаточно широкие (по сравнению с длиной плотины) водопропускные отверстия (безнапорные или напорные)

Глухие плотины можно классифицировать по различным признакам:

∙по материалу, из которого возводится тело плотины,

∙из грунтового материала, то есть из обычного грунта или каменной наброски;

∙из бетона, то есть искусственного камня;

∙из железобетона и т. д.

По конструктивным признакам и условиям статической работы различают:

∙гравитационные плотины (рис. 13.1, а), то есть плотины, устойчивость которых обеспечивается благодаря их собственному весу, — горизонтальному гидростатическому давлению Р в данном случае противопоставляется сила сопротивления сдвигу Г, действующая на подошве секции плотины; эта сила зависит от веса G плотины Т -/G + сА, где/ — коэффициент внутреннего трения грунта основания, с — удельное сцепление грунта; А — площадь подошвы плотины;

∙контрфорсные плотины (рис. 13 1,6), устойчивость которых обеспечивается благодаря не только весу самой плотины G, но и весу воды Gs в объеме призмы; для этого контрфорсные плотины имеют большой уклон верховой грани; в конструктивном отношении они представляют собой ряд контрфорсов треугольной формы, на грани которых опираются плиты (или своды);

∙арочные плотины (рис. 13.1, е), работающие как свод, поставленный на торец и упирающийся своими пятками в скальные берега.

T=fG + cA

T=f(G+GB)

а

б

в

Рис. 13.1. Классификация плотин по конструктивным признакам

Водосбросные (водопропускные) плотины различаются двух типов (в зависимости от характера пропуска воды черех них):

∙водосливные плотины, водосбросный фронт которых образован поверхностными отверстиями, — такие плотины главным образом и сооружаются;

∙водопропускные плотины, водосбросный фронт которых образован глубинными (водопропускными) отверстиями.

Вконструктивном отношении различают водосливные плотины: гравитационные, контрфорсные и арочные.