1. Гідротехніка, водне господарство – основні поняття.

Водне господарство - галузь економіки, яка має на меті використання поверхневої і підземної води для потреб населення і всіх галузей народного господарства. В його сферу входить також боротьба з виснаженням водних ресурсів та з їх забрудненням (очищення стічних вод), боротьба з повенями та розмивами берегів водосховищ тощо.Основними напрямками використання водних ресурсів є:

водопостачання (комунальне, промислове і для теплових електростанцій);зрошення і обводнення земель; гідроенергетика; водний транспорт, риборозведення;використання водоймищ, водотоків та прибережної території для відпочинку населення і спорту.

Гідротехнічне будівництво - це будівництво водогосподарських об’єктів, набережних, спеціальних укріплень берегів від розмиву

Гідротехніка це галузь науки і техніки, зв'язана з використанням водних ресурсів для потреб народного господарства та з заходами боротьби зі шкідливими проявами водної стихії.Гідротехніка – водна майстерність (переклад з давньогрецької) – одна з найбільш складних галузей будівельного мистецтва . Природні та господарські умови (топографія і геологія місця будівництва, гідрологічні умови, клімат, призначення об'єкта) настільки різні, що кожен гідровузол чи гідросистема, особливо значні, проектується, будується і експлуатується індивідуально.Гідровузлом називається група гідротехнічних споруд, об'єднаних умовами сумісної роботи та розташуванням. Гідровузли класифікуються за рядом ознак: за місцем розташування, за основним призначенням, за створенням напору Гідросистема – це комплекс гідротехнічних споруд, що розташовані на значній віддалі одна від одної, але виконують спільні водогосподарські завдання.

Відповідно до видів використання водних ресурсів змінюється профіль гідротехнічної спеціальності. Найважливіші з них – це водопостачання та водовідведення, гідромеліорація, гідроенергетика, будівництво водних шляхів і портів, а також загальна спеціальність – гідротехнічне будівництво річкових споруд, що орієнтована на любу різновидність гідротехніки.

Інженерна діяльність гідротехніків, крім ділення за спеціальностями, також розділяється за видами роботи. Вони можуть активно приймати активну участь у вишукуваннях – гідрологічних і метеорологічних, топографічних та інженерно-геологічних, включаючи гідрогеологічні і сейсмічні, і в інженерно-економічних вишукуваннях..Ведучу роль грають гідротехніки в проектуванні об'єктів галузевого чи комплексного призначення з участю електриків, машинобудівників, корабелів, агрономів, архітекторів, економістів та інших спеціалістів.

Основний вид роботи гідротехніків – це будівництво, тому для любої діяльності їх роботи потрібний будівельний досвід. Особливо це важливо для проектувальників. Гідротехніки на будівництві працюють разом з монтажниками, електричного, гідросилового і механічного обладнання (турбін,насосів, затворів, обладнання шлюзів і суднопідіймачів) і представниками багатьох інших спеціальностей. Різновидності робіт на будівництві багато чисельні – це земляні та скельні виїмки, розробка кар'єрів, насипи та намиви різних грунтів в споруди, проходка тунелів, бетонні та залізобетонні роботи на землі, під землею та в воді, буріння свердловин та нагнітання розчинів в основу споруд.

Гідротехніки будують також промислові та цивільні будівлі, дороги, мости та інші споруди, що відносяться до гідровузла чи гідросистеми. Значну роль відіграють гідротехніки в забезпеченні безпеки гідротехнічних об'єктів.

Важливу роль в гідротехніці займають наукові дослідження, тематика яких є досить широкою, а ефективність відповідає величині та трудоємкості споруд. Дослідження проводять на стадії вишукувань, проектування, будівництва і експлуатації.

2. Класифікація гтс.

Гідротехнічні споруди - це інженерні споруди, які призначені для використання природних водних ресурсів (ґрунтових вод, річок, озер, морів) або для попередження шкідливої дії води на оточуюче середовище (розмив берегів, повені, селі). За їх допомогою можна безпосередньо керувати водотоками і водоймами у відповідності з вимогами користувачів (регулювати рівень і витрату води, режим наносів, змінювати напрямок водного потоку, здійснювати пропуск криги тощо).

За місцем розташування гідротехнічні споруди діляться на річкові, морські, озерні, ставкові, внутрісистемні і підземні. За характером функцій, що ними виконуються, розрізняють наступні види гідротехнічних споруд: а) водопідпірні - для створення напору води (греблі, дамби); б) водопровідні - для подачі води до місця її споживання (канали, тунелі, лотоки, трубопроводи); в) водозабірні - для забору води із водотоків і водойм; г) водоскидні - для скидання надлишкової води, а також для корисних попусків у нижній б'єф (водозливи, глибини і сифонні водоскиди); д) регуляційні (виправні) - для укріплення берегів і регулювання взаємодії річкового потоку з руслом або регулювання дії хвиль та течій на береги водойм (берегоукріплювальні споруди, струминонапрямні дамби, шпори). Внутрісистемні (або мережеві) меліоративні споруди поділяються на регулюючі (водовипуски, вододільники, підпірні споруди, які регулюють рівні води та інші), водопровідні (тунелі, труби, акведуки, дюкери, лотоки їх окремі частини, припинення роботи яких не веде до важких наслідків (берегоукріплювальні споруди, ремонтні затвори, службові містки, які не несуть навантаження від підйомних механізмів, льодозахисні пристрої). За цільовим (водогосподарським) призначенням всі гідротехнічні споруди діляться на дві групи: загального призначення і спеціальні. Споруди загально призначення, до яких відносяться водопідпірні, водопровідні і регуляційні, використовуються для потреб різних галузей водного господарства, а спеціальні - для потреб будь-якої однієї галузі водного господарства. Розрізняються спеціальні гідротехнічні споруди: меліоративні (канали, насосні станції та інші споруди, які призначені для зрошення, обводнення і осушення земель), водноенергетичні (будівлі гідроелектростанцій, зрівнювальні резервуари, дериваційні канали та інші споруди, які призначені для використання водної енергії), воднотранспортні (канали, шлюзи, суднопідйомники, моли, хвилеломи, пристані та причали), лісосплавні (лотоки)

За умовами використання гідротехнічні споруди у відповідності із нормами діляться на постійні і тимчасові. Постійні споруди використовуються при постійній експлуатації об'єкта, а тимчасові - лише в період його будівництва чи ремонту. Постійні гідротехнічні споруди поділяються на основні і другорядні. До основних відносяться гідротехнічні споруди, ремонт або аварія яких призводить до повної зупинки роботи об'єкта або суттєво знижує ефект його дії (греблі, водоскиди, канали, тунелі, будівлі гідроелектростанцій, регулятори, насосні станції, водоприймачі), а до другорядних - гідротехнічні споруди і їх окремі частини, припинення роботи яких не веде до важких наслідків (берегоукріплювальні споруди, ремонтні затвори, службові містки, які не несуть навантаження від підйомних механізмів, льодозахисні пристрої).

За капітальністю всі постійні гідротехнічні споруди діляться на чотири класи (з І по IV), а тимчасові відносяться до V класу. Клас капітальності постійних гідротехнічних споруд встановлюється згідно нормативів в залежності від їх народногосподарського значення з врахуванням наслідків їх аварій чи порушень експлуатації. Для водопідпірних споруд клас капітальності визначається за таблицею в залежності від їх висоти і типу основи і за таблицею 1.2 в залежності від наслідків порушення експлуатації, причому клас основних споруд приймається більшим із визначених за таблицями

Гідротехнічні споруди розрізняються також за основним матеріалом, який використовується для будівництва (земляні, кам'яні, бетонні, стальні, дерев'яні та інші), за способом зведення (насипні, намивні, побудовані методом направленого вибуху, монолітні, збірні та інші).

3.ПідпрніГТС,умовиїхроботи. Гідротехнічні споруди на відміну від інших інженерних споруд працюють у постійному контакті з водою, що рухається або знаходиться в стані спокою, і яка чинить на них механічну, фізико-хімічну і біологічну дію.

Механічна дія води проявляється у вигляді статичних і механічних навантажень, які в значній мірі визначають форму і розміри споруди, і в першу чергу, повинна враховуватися при будівництві підпірних гідротехнічних споруд, які після заповнення водосховища опиняються під напором і зазнають тиску води. Так, гідростатичний тиск, що діє в горизонтальному напрямку зі сторони верхнього б'єфа, намагається зсунути або перекинути споруду.

При проходженні потоку з великими швидкостями (20...30 м/с і більше) через водозлив виникають динамічні навантаження на споруду, а в нижньому б'єфі енергія потоку може викликати розмиви грунтів основи, які досить небезпечні для споруди, тому в таких випадках необхідні відповідні захисні заходи (наприклад, влаштування водобою, рисберми). Динамічні навантаження на гідротехнічні споруди виникають також при ударах хвиль, при русі фільтраційного потоку в основі і тілі споруди, при дії сейсмічних сил під час землетрусу, які крім безпосередньої дії на споруду викликають додаткові інерційні сили в прилеглих до неї масах води, а в спорудах із грунту, насиченого водою, зумовлюють появу динамічного порового тиску.

В зимовий період можливе виникнення статичних навантажень на споруду при термічному розширенні суцільного крижаного покрову або при навалі крижаних полів під дією вітру і течії, динамічних навантажень від ударів плаваючого льоду при пропуску його крізь гідровузол, а також навантажень від примерзлого крижаного покрову при коливаннях рівня води, які можуть призвести до порушення кріплення укосів земляних гребель.

При фільтрації води в основі споруди виникає так званий протитиск – фільтраційний тиск, направлений знизу вверх, який зменшує опір споруди зсуву, що залежить від ваги самої споруди. Фільтраційний потік може викликати в грунтах основи різноманітні види фільтраційних деформацій: механічну і хімічну суфозію, випір грунту при виході фільтраційного потоку в нижній б'єф, контактний розмив.

Фізико-хімічна дія води викликає корозію металевих елементів, навігацію, яка може виникати в зонах, де потік обтікає споруду з великими швидкостями і утворюється значний вакуум, хімічну суфозію в ґрунтах основи, які містять легкорозчинні речовини (кам'яну сіль, гіпс) тощо.

Біологічна дія води пов'язана з життєдіяльністю різних організмів, що в ній живуть. В результаті може відбуватися заростання трубопроводів, гниття дерев'яних споруд тощо.

Неоднакова дія води на гідротехнічні споруди в поєднанні з рядом інших можливих дій (сейсміка, коливання температури тощо) і найрізноманітнішими кліматичними, інженерно-геологічними і гідрологічними умовами будівництва зумовлює необхідність індивідуального підходу до проектування кожної споруди.

Будівництво гідротехнічних споруд, особливо великих гідровузлів і гідросистем, суттєво впливає не тільки на економіку цілих районів, але й на природні умови навколишніх територій. Поява великих водосховищ з величезними запасами води, розповсюдження підпору від великих гідровузлів на десятки кілометрів вверх за течією, зрошення безводних земель і осушення боліт перетворює рослинний і тваринний світ району, змінюючи в зонах великих водосховищ в певній мірі навіть клімат.

Гідротехнічні споруди відносяться до числа найбільш відповідальних. Аварія великої підпірної споруди може призвести до найважчих наслідків, пов'язаних з людськими жертвами і необхідністю відбудови самої споруди, а також промислових об'єктів, транспортних магістралей і населених пунктів, розташованих нижче за течією.