1Рунтовая призма, 9 — негрунтовый экран, 10 - подэкрановая кладка, 11 — крупнооб

ломочный грунт, 12 — диафрагма

287

Рис 9 4 Основные типы бетонных и железобетонных плотин на скальных основаниях:

Гравитационные а —массивные, б —с расширенными швами, в — с продольной полостью у основания, г —с экраном

на напорной грани, д — с анкеровкой в основании, контрфорсные е — массивно контрфорсная, ж — многоарочная,

з —с плоскими перекрытиями, / — расширенный шов, 2 — продольная полость, 3 — экран, 5—массивные оголовки,

6 — контрфорсы, 7 — арочное перекрытие, 8 — плоское перекрытие

и без него В первом случае камень отсыпается тонким слоем с механическим уплотнением с поливкой или без поливки водой или наброской с эстакад с уплотнением водой под напором из гидро­монитора. Во втором случае материал в тело плотины подается в виде пульпы (с гравием или галькой), взрывом на выброс, от­сыпкой в воду или наброской без уплотнения. Плотины из сухой кладки выполняют из хорошо подобранных или обработанных камней.

Бетонные и железобетонные плотины классифицируют по кон­струкции и назначению. По конструкции различают массивные (или гравитационные), контрфорсные и арочные плотины (рис. 94). Массивные плотины требуют для строительства большого ко­личества материала, за счет своей массы сопротивляются сдвигу, однако при этом не всегда используется прочность бетона (рис. 9.4, а) Поэтому чаще применяют конструкции облегченных гравитационных плотин, в которых эти недостатки отсутствуют: с расширенными швами у основания (рис. 9.4, б), с продольной полостью у основания (рис. 9, в), с экраном на напорной грани (рис. 9.4, г) и с анкеровкой у основания (рис. 9.4, д). Контрфорс­ные плотины либо состоят из отдельных контрфорсов либо имею­щих массивные оголовки и тогда их называют массивно-контр-форсными плотинами (рис. 9.4, е), либо пространство между ними перекрывается арками и тогда их называют многоарочными контр-форсными плотинами (рис. 9.4, ж) или плоскими плитами (рис. 9.4, з).

Арочные плотины представляют собой относительно тонкостен­ные конструкции, криволинейные в плане, иногда и в поперечном сечении (плотина двоякой кривизны или купольного типа), обра­щенные выпуклостью в сторону верхнего бьефа.

По назначению бетонные и железобетонные плотины делят на глухие и водосливные. Однако глухие плотины из бетона и желе­зобетона строят редко. Сейчас этот тип плотин выполняют в виде земляных.

Деревянные плотины выполняют, как правило, водосливными свайно-ряжевого типа. Сопротивление сдвигу обеспечивается с по­мощью забитых в основание свай и загрузкой банок ряжа балла­стом из камня, земли и т. п. В настоящее время крупные деревян­ные плотины не строят.

Стальные стационарные плотины могут быть отнесены к типу контрфорсных. Их строят редко из-за высокой стоимости и дефи­цитности материала. Значительно чаще применяют плотины с металлическими подвижными частями.

Тканевые плотины делят на наполняемые водой, воздухом или водой и воздухом, мембранные и комбинированные. Их выполняют из резинотканевых, пленочно-тканевых и пленочных материалов и строят с напором до 5,0 м.

Водозаборными сооружениями (или водозабором) (рис. 9.5) называют гидротехнические сооружения, предназначен-

10—1324 289

Рис. 9.5. Схема водозабора в теле плотины:

/ — водоприемные галереи, 2 -~ бык плотины, 3 —' устои; 4 — тело плотины; 5 — решет­ки, 6 — ремонтные шандоры, 7 лебедки; 8 — щит; 9 — гравиеловка; 10 — сбросной ло­ток

пые для отбора воды из источника, ее грубого осветления и пода­чи потребителю в необходимом количестве и под требуемым напо­ром. Водозаборные сооружения подразделяют на городские, про­мышленные, оросительные и т. д.

Водозаборные сооружения разделяют по виду источника на речные, озерные, водохранилищные и морские; по способу отбора воды—на бесплотинные и плотинные; по надежности подачи воды в зависимости от категории водопотребителя — на три категории.

Классы водозаборных сооружений по капитальности назначают в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02—84 [14].

290

При бесплотинном водозаборе на крутых берегах строят водо­заборные сооружения берегового типа, а на пологих — водозабор­ные сооружения раздельного типа (с водоприемником, самотечны­ми или сифонными линиями и береговым колодцем с насосной станцией первого подъема) или водозаборные сооружения с само-течно-сифонными линиями, укладываемыми на эстакаде, а также водозаборные сооружения с подводящими каналами и ограждаю­щими дамбами (так называемыми ковшами).

Водоприемником называют конструкцию, располагаемую в водотоке или водоеме, обеспечивающую отбор воды. Водопри­емники разделяют на незатопленные и затопленные; по материа­лу— на бетонные, железобетонные, металлические и деревянные; по конструктивному решению — на раструбные, галерейные, труб­чатые, круглые, каплевидные, конфузорные, по производительно­сти— малой (до 1 м³/с), средней (от 1 до 6 м³/с) и большой (свы­ше 6 м³/с) производительности.

Водозаборные сооружения малой производительности могут быть подвижными: на плавающих средствах или на железнодо­рожной платформе.

Плотинный водозабор осуществляют путем строительства водо­заборного узла (обычно с напором до 10 м), в состав которого вхо­дит плотина. По конструкции выделяют боковой, фронтальный и донно-решетчатый водозаборы.

Водопроводные сооружения, входящие в состав гидроузлов, разделяют на водосбросы и водовыпуски. С помощью водосбросов из водохранилища пропускаются в нижний бьеф паводковые рас­ходы, сбрасываются лед, шуга, плавающие предметы и т. п. По­стоянные полезные хозяйственные и санитарные попуски воды из водохранилища осуществляются с помощью водоспусков.

Водосбросы устраивают в теле плотины или вне его (так назы­ваемые береговые водосбросы). Водосбросы в теле грунтовой пло­тины устраивают в пределах русла реки и поймы, а по конструк­тивному решению делят на открытые и трубчатые. Открытые водо­сбросы выполняют в виде водосливных бетонных плотин. Трубча­тые водосбросы работают как напорные трубопроводы и позволя­ют осуществлять сброс воды в нижний бьеф в различных ре­жимах.

Береговые водосбросы конструктивно решаются в виде кана­лов, туннелей или в комбинации их с водосливом. Водосбросы оборудуют затворами, работа которых может быть автоматизиро­вана.

Водоспуски, так же как и водосбросы, делят на водоспуски в теле грунтовых плотин и на береговые (вне тела плотин). В пер­вом случае водоспуски выполняют трубчатыми, во втором — в ви­де открытых водоспусков или туннелей. Открытые водоспуски применяют редко и только при малых напорах. Целесообразно функции водосбросов и водоспусков объединить в одном сооруже-

Ю* 291

пии и предусмотреть возможность пропуска через это сооружение строительного расхода.

В пизконапорных гидроузлах при большой высоте затворов поверхностных водосливных отверстий последние могут играть роль водоспусков.

Затворами водопропускных отверстий называют подвижные конструкции, позволяющие закрывать и открывать эти отверстия с целью регулирования расхода и уровня воды верхнего бьефа и попусков в нижний бьеф. Затворы по положению относительно уровня верхнего бьефа делят на поверхностные и донные; по на­значению— на основные, ремонтные и аварийные, по материалу — на стальные, из алюминиевых сплавов, железобетонные, деревян­ные, тканевые; по способу передачи давления воды на плотину — на передающие давление на быки и устои плотины или на флют-бет плотины и передающие давление на элементы плотины. В пер­вом случае применяют шандорные, плоские, сегментные и вальцо­вые затворы, во втором — затворы с поворотными фермами, пло­ские поворотные, крышевидные, сегментные и секторные затворы, наконец, в третьем случае затворы выполняют в виде стоечно-пло-ских или мостовых, плоских поворотных или клапанных и плаву­чих затворов -или батагюртов. По способу перекрытия водосливного отверстия различают цельные затворы (перекрывающие все от­верстие) и затворы, перекрывающие отверстие по частям (по вы­соте или ширине пролета); по способу движения — на затворы с поступательным движением (скользящие, колесные и катковые), с вращательным движением, перекатываемые и плавучие; по спо­собу привода — с механическим и гидравлическим приводом. Все­го существует более ста типов и конструкций затворов.

Каналы представляют собой искусственный водоток из грун­та с поперечным сечением правильной формы, устраиваемый в выемке, насыпи или полувыемке — полунасыпи. Каналы по назна­чению разделяют на энергетические, судоходные, водопроводные, оросительные, осушительные, обводнительные, подводящие, сброс­ные, рыбоходные, лесосплавные и комплексные. По способу пода­чи воды бывают самотечные и машинные каналы. Насосные стан­ции подают воду в машинные каналы из источника и перекачи­вают ее с одного участка канала в другой. На каналах строят общие и специальные сооружения. Общими являются водозабор­ные сооружения, переходные участки каналов, соединяющие от­резки каналов с разными поперечными сечениями, уклонами и по­крытиями, сопрягающие сооружения в виде быстротоков и пере­падов между соседними участками канала с разными отметками, водопроводящие сооружения (дюкеры, селепроводы, акведуки, трубы), устраиваемые при пересечении каналом водотоков, сухо­долов, дорог и т. п. Дюкеры представляют собой напорный водовод, проложенный в траншее под препятствием и соединяю­щий два участка канала. Акведуки и селепроводы укла­дывают в виде лотков (обычно из железобетона) над препятст-

292

вием для пропуска соответственно воды или селя. Лотки представ­ляют собой искусственные русла из негрунтовых материалов (ме­талла, железобетона, дерева и т. д.) на участках трассы канала со сложным рельефом. К этим же сооружениям относят туннели, перегораживающие сооружения, предназначенные для поддержа­ния необходимых глубин в канале и отключения в случае необхо­димости отдельных участков канала, а также сооружения для пропуска паводковых вод с водосборных площадей под или над каналом, аварийно-ремонтные сооружения и заграждения. Спе­циальными сооружениями на каналах являются насосные станции, судоходные шлюзы, лесосплавные лотки, рыбозащитные и соро-удерживающие устройства, а также запорно-регулирующие на ме­лиоративных каналах.

Берегозащитные сооружения предназначены для защиты бере­гов рек, озер, водохранилищ и морей от размыва и разрушения волнением (волновая абразия), течениями и льдом. По характеру взаимодействия с волнением, течением и потоком наносов их под­разделяют на волноотбойные и волногасящие (волноотбойные стены, откосные укрепления, береговые дамбы, отсыпки, наброски, свободные галечные и песчаные пляжи) и пляжеудерживающие (буны, подводные волноломы с траверзами).

По сроку службы берегозащитные сооружения делят на посто­янные и временные Постоянные по капительности относят к гид­ротехническим сооружениям II, III и IV классов, временные — к V классу. Капитальность берегозащитных сооружений следует назначать с учетом класса капитальности защищаемого объекта. Если разрушение берегозащитных сооружений вызывает немедлен­ное разрушение защищаемого объекта, то класс их капитальности следует принимать равным классу капитальности защищаемого объекта.

По расположению относительно уреза воды берегозащитные сооружения могут быть поперечными (буны, траверзы) и продоль­ными, к которым относятся все остальные указанные выше типы сооружений. Берегозащитные сооружения могут классифициро­ваться по материалам, из которых их возводят, и по конструктив­ным признакам. Например, буны могут быть из наброски камня, гравитационного типа из бетонных блоков различной формы, свайного типа с использованием железобетонных, деревянных и металлических свай. На практике используют большое число ти­пов и конструкций берегозащитных сооружений, из которых наи­более часто применяемые рассмотрены в гл. 14.

Регуляционные (выправительные) сооружения предназначены для изменения режима и направления течения и переотложения каносов в пределах русла реки в нужном для водопотребителей направлении, например для поддержания необходимых глубин в пределах судового хода, обеспечения водозабора, удовлетворения потребностей энергетики и пр.

293

Регуляционные сооружения классифицируют по различным признакам и делят: по срокам службы — на сооружения долго­временного действия, существующие в течение многих лет, и со­оружения кратковременного действия, которые обычно являются вспомогательными сооружениями с использованием в пределах навигационного сезона или одного года; по характеру регулирова­ния— паводкового и меженного регулирования; по соотношению максимального уровня воды и отметки гребня сооружения — на затопляемые и незатопляемые; по сквозности — на глухие и сквоз­ные (в виде частокола свай, жердей или ветвистых заграждений); по типу строительных материалов — на каменно-набросные, свай­ные, грунтовые, каменно-хворостяные, и др.; по конструкции — на тяжелые (каменно-набросные, каменно-хворостяные, свайные и др.) и легкие (плетневые, щитовые, ветвистые, из грунта без креп­ления откосов и др.); по расположению относительно уреза во­ды— на продольные (дамбы различного назначения) и попереч­ные (пороги, запруды, полузапруды), изменяющие направление и характер течения (струенаправляющие продольные дамбы, плаву­чие струенаправляющие системы — щиты проф. М. В. Потапова).

Накопителями отходов промышленных производств назы­вают земляные емкости, образованные плотинами или ограждаю­щими дамбами и предназначенные для складирования твердых и жидких отходов промышленных производств.

Накопители по назначению делят на золоотвалы тепловых элек­тростанций, хвостохранилища обогатительных фабрик цветной и черной металлургии, накопители производственных сточных вод, шламонакопители, отстойники промышленных предприятий и го­родских очистных сооружений, гидроотвалы вскрышного грунта, пруды-отстойники, нефтенакопители, иловые и песковые площадки, площадки для обезвоживания и накопления осадка водопроводных очистных сооружений и пруды-испарители.

По срокам службы накопители бывают постоянные и времен­ные (со сроком службы до 5 лет). По способу производства работ эти виды сооружений делят на намывные и насыпные. По назна­чению накопители используют для складирования материала, за­хоронения материала и сброса токсичных стоков. По условиям складирования накопители разделяют на намывные, емкость ко­торых создается непрерывным намывом ограждающих дамб, и наливные, емкость которых создается заранее путем обвалования территории дамбами. По расположению па местности в зависимо­сти от ее рельефа накопители делят на балочно-овражные, косо-горные, равнинные, пойменные, подводные, котлованные и котло­винные. В зависимости от размеров, формы в плане и уклона ме­стности накопители проектируют одно- и многоступенчатыми.

К специальным намывным сооружениям относят золоотвалы, хвостохранилища и гидроотвалы. Их классы по капитальности устанавливают в зависимости от высоты ограждающих дамб (табл. 9.3) с учетом ответственности сооружения.

294

Таблица 9 3. Классы капитальности специальных намывных сооружений в зависимости от их проектной высоты

Класс	капитальности	Проектная высота сооружения
	i	>50
	и	25 ... 50
	in	15 . 25
	IV	< 15
IJ	V	Временные сооружения

Например, к I классу относят хвостохранилища с высотой пло­тин (дамб) >50 м и объемом >100 млн. м³, разрушение которых может вызвать катастрофические последствия для населенных пунктов и предприятий, отравление и загрязнение источников питьевого водоснабжения; к V классу относят хвостохранилища с высотой дамб <10 м и объемом <10 млн. м³, которые являются временными сооружениями.

Водовыпуски или сбросные сооружения устраивают на водо­хранилищах, в составе сооружений прямоточного и оборотного во­доснабжения, а также системы канализации.