Гидротехническими сооружениями не является пруд накопитель

Научная электронная библиотека

Седрисев Д Н, Рубинская А В, Аксёнов Н В, Кожевников А К,

1.2. Общая классификация гидротехнических сооружений

Гидротехническими сооружениями называются объекты, предназначенные для использования водных ресурсов (рек, озер, морей, грунтовых вод) или предотвращения вредного воздействия воды на окружающую среду (борьба с наводнениями, размывами берегов и пр.). С помощью гидротехнических сооружений осуществляются различные виды водохозяйственной деятельности: создаются водохранилища, регулируются расходы и уровни воды, осуществляется водный транспорт и пр.

Гидротехнические сооружения бывают различного назначения и строятся в разнообразных природных условиях.

По роду водотока или водоема, на котором они построены, гидротехнические сооружения разделяют на речные, морские, озерные или прудовые, внутрисистемные или сетевые (на гидротехнических системах) и подземные.

Сетевые мелиоративные сооружения разделяют на регулирующие (регуляторы или шлюзы-регуляторы, водовыпуски, перегораживающие и сбросные вододелители),
водопроводяшие (дюкеры, трубы, акведуки, ливнепроводы и пр.) и сопрягающие (перепады, быстротоки и пр.).

По условиям взаимодействия с водотоком или водоемом и по характеру выполняемых функций различают гидротехнические сооружения:

– водоподпорные (плотины, дамбы и др.), которые перегораживают водоток или ограждают водохранилище и воспринимают напор воды. Участок водотока (водоема) выше водоподпорного сооружения называется верхним бьефом, ниже – нижним бьефом. Разница уровней воды в верхнем и нижнем бьефе непосредственно около сооружения называется напором на сооружении;

– водопроводяшие (каналы, трубопроводы, гидротехнические туннели, лотки и др.), служащие для подачи воды к местам потребления, например из реки на орошаемые земли;

– водозаборные, служащие для забора воды из водотоков и водоемов;

– водосбросные (водосливы, глубинные водосбросы и пр.) – для сброса излишков воды (паводков) и полезных «попусков» в нижний бьеф, для поддержания необходимых санитарных условий в нижнем бьефе, глубин для судоходства и пр.;

– регуляционные (струенаправляющие дамбы, берегоукрепительные сооружения и пр.), предназначенные для регулирования взаимодействия потока с руслом (борьба с размывами и отложениями наносов), защиты берегов от воздействия волн и течений [2].

По целевому назначению гидротехнические сооружения разделяют на сооружения общего назначения и специальные. К сооружениям общего назначения относятся водоподпорные, водопроводящие, водосбросные и регуляционные сооружения, используемые для различных отраслей водного хозяйства и предназначенные для обеспечения требуемого подпора и емкости водохранилища, пропуска предполагаемого паводкового расхода и т.п. К специальным относятся сооружения, предназначенные для нужд одной отрасли водного хозяйства. Специальные сооружения бывают: мелиоративные (каналы, насосные станции и др.); водноэнергетические (здания гидростанций, деривационные каналы и туннели, уравнительные резервуары и другие сооружения, предназначенные для использования энергии воды); воднотранспортные (каналы, судоходные шлюзы, причалы, волноломы и пр.); лесосплавные (бревноспуски, лесозадерживающие сооружения и др.); рыбохозяйственные (рыбоходы, рыбоподъемники, рыбоводные пруды и др.); для водоснабжения и водоотведения (водозаборы, насосные станции, каналы, коллекторы, очистные станции и др.); для борьбы с наводнениями, селями, эрозией почвы (защитные дамбы, ливнестоки и др.); для использования грунтовых вод (подземные водозаборы и др.); для создания хвостохранилищ, шламонакопителей (дамбы, трубопроводы и др.).

В ряде случаев применяют совмещенные сооружения, которые одновременно выполняют несколько функций, например совмещенные здания ГЭС (с водосбросными отверстиями), судоходные шлюзы – водосбросы, совмещенные с водозаборами, и др.

По условиям использования речные гидротехнические сооружения разделяются на постоянные, используемые при постоянной эксплуатации, и временные. При этом к временным относятся сооружения, используемые только в период строительства или ремонта постоянных сооружений.

Постоянные гидротехнические сооружения разделяются на основные и второстепенные. К основным относятся гидротехнические сооружения (плотины, дамбы, водосбросы, каналы, туннели, трубопроводы, водозаборные сооружения, здания ГЭС и насосных станций, судоходные шлюзы и судоподъемники, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения и др.), разрушение которых приводит к нарушению нормальной работы электростанций, прекращению или уменьшению подачи воды в оросительные системы, подтоплению осушаемой и затоплению обвалованной территории, прекращению или сокращению судоходства, лесосплава. К второстепенным относятся гидротехнические сооружения (ремонтные затворы, струенаправляющие и раздельные стенки и дамбы, палы судоходных шлюзов, берегоукрепительные и ледозащитные сооружения и др.), разрушение которых не влечет за собой указанных выше последствий [2].

Постоянные гидротехнические сооружения разделяют на четыре класса (1–4). При установлении класса ГТС учитывают последствия при возможной аварии, их высоту, материал и вид грунта основания.

В зависимости от последствий нарушения эксплуатации ГТС, в соответствии со СНиП (11-50-74. Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования), класс назначают по данным табл. 1.1 [2].

Определение класса гидротехнических сооружений в зависимости
от последствий нарушения их эксплуатации

Объект гидротехнического строительства
и его показатель

Источник

Гидротехнические сооружения: виды и классификация, фото

Существуют различные гидротехнические сооружения, виды и классификация которых говорят о широком спектре их использования. Любые из этих конструкций возводятся на водных ресурсах – от рек и озер до морей или грунтовых вод — и необходимы в целях борьбы с разрушающей силой водной стихии. Каждая из систем имеет свои особенности возведения и эксплуатации.

Как классифицируются?

Под гидротехническими сооружениями понимаются системы, которые позволяют с пользой использовать водные ресурсы или предотвратить вредное воздействие излишков воды на окружающую среду. Все современные системы (орошения, водосбора, мелиорации) называются «гидротехнические сооружения». Виды и классификация их, в зависимости от особенностей монтажа и эксплуатации, следующие:

• морские, озерные, речные или на прудах;
• наземные или подземные;
• обслуживаемые сферой водного хозяйства;
• используемые различными отраслями.

Современные гидротехнические сооружения – это и плотины, и дамбы, и водосбросы, и водоприемники, и каналы. В общем, любые системы, которые устанавливаются на водном объекте.

Водоподпорные

Водоподпорные гидротехнические сооружения представляют собой конструкции, с помощью которых можно создать напор или обеспечить разность уровней воды перед плотиной и за ней. Специалисты говорят, что водный режим в зоне подпора меняется в зависимости от природно-климатических условий региона. Водподпорные гидротехнические сооружения — это самые важные для создания плотин конструкции, так как на них приходится большая нагрузка из-за давления воды. Если вдруг водоподпорное сооружение даст сбой, напорный фронт воды будет трудно контролировать, и это может привести к печальным последствиям.

Водопроводящие

Водопроводящие конструкции состоят из водозаборов, водосбросов, водоспусков и каналов. Это гидротехнические сооружения, служащие для переброски воды в заданные пункты. Отдельного внимания заслуживают водозаборные системы, которые берут воду из водоема и поставляют ее на объекты гидроэнергетики, водоснабжения или ирригации. Их задача – обеспечение пропуска воды в водовод в установленном объеме, количестве и качестве соответственно графику водопотребления. В зависимости от места водозаборное сооружение может быть:

• поверхностным: забор воды осуществляется на уровне свободной поверхности;
• глубинным: забор воды производится под уровнем свободной поверхности;
• донным: вода забирается с самого низкого участка водотока;
• ярусным: при таком сооружении забор осуществляется с нескольких уровней воды – это зависит от ее уровня в самом водоеме и от ее качества на разной глубине.

Чаще всего монтируются на реках водозаборные гидротехнические сооружения. Фото показывает, что такие конструкции могут быть высокими и низкими.

Водозаборы для разных водоемов

В зависимости от типа источника, водозаборы могут быть речными, озерными, морскими, водохранилищными. Среди речных конструкций самыми популярными являются береговые, плавучие, русловые, которые можно совмещать с насосными станциями или монтировать их по отдельности:

• Береговое сооружение необходимо устанавливать, если берег крутой. Такая конструкция – состоящие из бетона или железобетона с большим диаметром водозаборные гидротехнические сооружения. Фото показывает, что передняя стенка выходит на берег.
• Русловые системы ставятся на пологих берегах и отличаются оголовком, вынесенным в русло реки.
• Плавучие конструкции представляют собой понтон или баржу с установленными на них насосами, посредством которых вода забирается из реки и подается по трубам на берег.
• Ковшовые водозаборные системы забирают воду из водоема расположенным на берегу ковшом.

Регуляционные

Регуляционные гидротехнические сооружения — это что? По-другому их называют выправительными конструкциями, так как они позволяют регулировать течение рек. Достичь этого можно с помощью строительства струенаправляющих и ограничивающих сооружений в самом русле и по берегам водоема. Благодаря таким системам происходит формирование речного потока так, чтобы он двигался с относительно невысокой скоростью и тем самым поддерживал фарватер с заранее установленными минимальными значениями ширины, глубины и кривизны. Пользуются популярностью эти гидротехнические сооружения, виды и классификация которых следующие:

• капитальные конструкции, входящие в состав генеральных систем для регулирования рек и направленные на длительное использование;
• легкие конструкции, которые иначе называются временными и используются в основном на реках малого и среднего объема.

Первые сооружения состоят из дамб, ограждающих валов, запруд и идеально справляются с подмывом и разрушающим действием воды. Легкие регуляционные сооружения – это завесы, плетни из хвороста, которые просто направляют или отклоняют поток устройства.

Ирригационные гидротехнические сооружения

Виды и классификация предполагают деление по наличию плотин – бесплотинные или плотинные. Первые системы предполагают создание искусственного канала, который отходит от реки под определенным углом и забирает часть расхода водотока. Чтобы наносы со дна не попадали в оросительный канал, такие сооружение располагаются на вогнутых участках берега. Если расходы воды значительные, тогда требуется возведение плотинных сооружений, которые, в свою очередь, могут быть поверхностными или глубинными.

Водопропускные

Водопропускные гидротехнические сооружения — это линейные объекты, представляющие собой водосливы и водоспуски. Эти системы относятся к управляемым или автоматического действия. С помощью водосброса происходит сброс излишков воды из водохранилища, а водослив представляет собой систему, в которой вода переливается свободно через гребень водоподпорного сооружения. В зависимости от особенностей движения воды такие системы могут быть без напора или напорными.

Специального назначения

В числе гидросооружений специального назначения можно выделить: гидроэнергетические, конструкции орошения, осушения, системы мелиорации и сооружения водного транспорта. Рассмотрим эти конструкции подробнее:

• Гидроэнергетические сооружения бывают встроенными, русловыми, приплотинными или деривационными. Такие системы состоят из водоприемных сооружений, напорных трубопроводов, турбин с генераторами, отводящих трубопроводов и разного типа затворов. ГЭС нужны для преобразования энергии потока воды в электрическую.
• Водного транспорта: данные системы состоят из шлюзов, судоподъемников, портовых сооружений, которые монтируются на реках, каналах с различным уровнем воды в них.
• Мелиоративные: данные системы позволяют продумать мероприятия, направленные на коренное улучшение земель. В рамках мелиорации производится осушение и орошение территорий. С помощью осушительной системы отводятся излишки влаги, а оросительная система обеспечивает своевременное обводнение территории. Осушительные системы могут быть горизонтальными или вертикальными.
• Рыбопропускные: данные гидротехнические сооружения обеспечивают пропуск рыбы из нижнего уровня воды в верхний главным образом при ее нерестовой миграции. Такие системы бывают двух типов: первые предполагают самостоятельный проход рыбы через специальные рыбоходы, вторые – посредством специальных рыбоходных шлюзов и рыбоподъемников.
• Отстойники: они представляют собой специальные накопители, куда собираются отходы производства и промышленные стоки.

В некоторых случаях общие и специальные сооружения комбинируются, например система водосброса помещается в здание ГЭС. Подобные комплексные системы называются узлами гидротехнических сооружений.

Какая опасность?

Существует еще и деление гидротехнических сооружения по степени их опасности: они могут быть низкой, средней, высокой или чрезвычайно высокой степени опасности. Чаще всего основными факторами, влияющими на опасность ГТС, являются природные нагрузки и воздействия, несоответствие проектного решения нормативным требованиям, нарушение условий эксплуатации сооружений или последствия и ущерб вследствие аварии. Любые недочеты и непредсказуемые воздействия могут привести к разрушению конструкций, прорыву напорного фронта.

Источник

Гидротехническое сооружение

Гидротехническое сооружение – это инженерное или естественное сооружение для использования водных ресурсов или для борьбы с разрушительным действием воды. Гидротехнические сооружения бывают общие и специальные. Общие применяются почти при всех видах использования вод: водоподпорные, водопроводящие, регуляционные, водозаборные и водосбросные.

Водоподпорные гидротехнические сооружения создают напор или разность уровней воды перед сооружением и за ним. К ним относятся: плотины и дамбы (или валы).

Плотины — важнейший и наиболее распространенный тип гидротехнических сооружений. Они перегораживают речные русла и создают разницу уровней по руслу реки. Перед плотиной вверх по водотоку накапливается вода и образуется искусственное или естественное водохранилище. Участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами называется бьефом. Верхним бьефом плотины является часть реки выше подпорного сооружения, а часть реки ниже подпорного сооружения называется нижним бьефом. Водохранилища могут быть долговременными или кратковременными. Долговременным искусственным водохранилищем является, например, водохранилище верхнего бьефа плотины гидроэлектростанции, оросительной системы. Долговременное естественное водохранилище может образоваться в результате перекрытия реки после такого чрезвычайного происшествия, как обвал твердых скальных пород. Кратковременные искусственные плотины создаются для временного изменения направления течения реки при строительстве ГЭС или др. гидротехнические сооружения. Кратковременные естественные плотины возникают в результате перекрытия реки рыхлым грунтом, снегом или льдом. Дамбы отгораживают прибрежную территорию и предотвращают ее затопление при паводках и половодье на реках, при приливах и штормах на морях и озерах.

Водопроводящие гидротехнические сооружения (водоводы) служат для переброски воды в заданные пункты: каналы, гидротехнические туннели, лотки, трубопроводы. Некоторые из них, например, каналы, из-за природных условий их расположения, необходимости пересечения путей сообщения и обеспечения безопасности эксплуатации требуют устройства др. гидротехнических сооружений, объединяемых в особую группу сооружений на каналах (акведуки, дюкеры, мосты, паромные переправы, ворота, водосбросы, шугосбросы и др.).

Регуляционные (выправительные) гидротехнические сооружения предназначены для изменения и улучшения естественных условий протекания водотоков и защиты русел и берегов рек от размывов, отложения наносов, воздействия льда и др. При регулировании рек используют запруды, струенаправляющие устройства (полузапруды, щиты, дамбы, ограждающие валы, траверсы, донные пороги и др.), берегоукрепительные сооружения, ледонаправляющие и ледозадерживающие сооружения.

Водозаборные (водоприемные) гидротехнические сооружения устраивают для забора воды из водоисточника и направления ее в водовод. Кроме обеспечения бесперебойного снабжения потребителей водой в нужном количестве и в требуемое время, они защищают водопроводящие сооружения от попадания льда, шуги, наносов и др. Водосбросные гидротехнические сооружения служат для пропуска излишков воды из водохранилищ, каналов, напорных бассейнов и пр. Они могут быть русловыми и береговыми, поверхностными и глубинными, позволяющими частично или полностью опорожнять водоемы. Для регулирования количества выпускаемой (сбрасываемой) воды водосбросные сооружения снабжают гидротехническими затворами. При небольших сбросах воды применяют также водосбросы-автоматы, автоматически включающиеся при подъеме уровня верхнего бьефа выше заданного. К ним относятся открытые водосливы (без затворов), водосбросы с автоматическими затворами, сифонные водосбросы.

Специальное гидротехническое сооружение возводится для какой-либо одной отрасли водного хозяйства. Для водного транспорта: судоходный шлюз, судоподъемник, причал, плотоход, лесоспуск (бревноспуск), маяк и др. сооружения по обстановке судового хода, различные портовые сооружения (молы, волноломы, пирсы, причалы, доки, эллинги, слипы и др.). Для гидроэнергетики: здание ГЭС, напорный бассейн и др. Для гидромелиорации: оросительный или осушительный (магистральный или распределительный) канал, дренаж, шлюз-регулятор на оросительной и осушительной системе, коллектор и др. Для водоснабжения и канализации: каптаж, насосная станция, водонапорная башня и резервуар, пруд-охладитель и др. Для рыбного хозяйства: рыбоход, рыбоподъемник, рыбоводный пруд и др. Для социального устройства: бассейны, аквапарки, фонтаны. Указанные гидротехнические сооружения, наряду с их прямым назначением, используются для:

• защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек;
• ограждения хранилища жидких промышленных отходов (добывающих, металлургических, энергетических) и сельскохозяйственных предприятий;
• предохранения от размывов на каналах;
• предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.

В ряде случаев общие и специальные гидротехнические сооружения совмещают в одном комплексе, например, водосброс и здание гидроэлектростанции (так называемая совмещенная ГЭС) или другие сооружения для выполнения нескольких функций одновременно. При осуществлении водохозяйственных мероприятий гидротехнические сооружения, объединенные общей целью и располагаемые в одном месте, составляют комплексы, называемые узлами гидротехнических сооружений или гидроузлами. Несколько гидроузлов образуют водохозяйственные системы, например, энергетические, транспортные, ирригационные и т.п. В зависимости от места расположения гидротехнические сооружения могут быть морскими, речными, озерными, прудовыми. Различают также наземные и подземные гидротехнические сооружения.

Для анализа потенциальной опасности и капитальности гидротехнические сооружения как объекты гидротехнического строительства они делятся на 5 классов. К 1-му классу относятся основные постоянные гидроэлектрические станции мощностью более 1 млн. кВт. Ко 2-му — сооружения ГЭС мощностью 301 тыс. — 1 млн. кВт, сооружения на сверхмагистральных внутренних водных путях (например, на Волге, Волго-Донском канале и др.) и сооружения речных портов с навигационным грузооборотом более 3 млн. условных тонн. К 3-му и 4-му классам — сооружения ГЭС мощностью 300 тыс. кВт и менее, сооружения на магистральных внутренних водных путях и путях местного значения, сооружения речных портов с грузооборотом 3 млн. условных т и менее. К 5-му классу относятся временные гидротехнические сооружения. Аварии на гидротехнических сооружениях многообразны. Наиболее опасные из них — гидродинамические аварии.

При разработке мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях в зависимости от класса их опасности в проектах назначают степень их надежности, т.е. запасы прочности и устойчивости, расчетные максимальные расходы воды, характеристики и качество стройматериалов и т.п. Кроме того, по классу опасности определяется объем и состав изыскательских, проектных, исследовательских и диагностических работ. Характерные особенности гидротехнических сооружений связаны с воздействием на него водного потока, льда, наносов и других факторов. Это воздействие может быть механическим (статические и гидродинамические нагрузки, суффозия грунтов и др.), физико-химическим (истирание поверхностей, коррозия металлов, выщелачивание бетона), биологическим (гниение деревянных конструкций, истачивание дерева живыми организмами и пр.). Условия возведения гидротехнических сооружений осложняются необходимостью пропуска через сооружения в период их постройки (обычно в течение нескольких лет) так называемых строительных расходов реки, льда, сплавляемого леса, судов и пр. Влияние гидротехнических сооружений, особенно водоподпорных, распространяется на обширную территорию, в пределах которой происходит затопление отдельных земельных площадей, подъем уровня грунтовых вод, обрушение берегов и т.п. Поэтому строительство таких сооружений требует высокого качества работ и обеспечения большой надежности и безопасности конструкций, т.к. аварии на гидротехнических сооружениях вызывают тяжелые последствия — человеческие жертвы и потери материальных ценностей.

Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том I (А–И); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: Московская типография № 2, 2006.

Источник