Введение

Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии, а особенно малая гидроэнергетика, за последние десятилетия заняли устойчивое положение в качестве важной составляющей электроэнергетики многих стран мира. Объекты малой гидроэнергетики могут сооружаться практически на любых водных объектах, имеющих гидроэнергетический потенциал: на малых реках и ручьях, водосбросных сооружениях мелиоративных систем, водосбросах тепловых электростанций, питьевых водоводах, продуктопроводах предприятий, канали­зационных коллекторах и др. В связи с этим остро встает вопрос о корректно­сти в расчетах и проектировании гидротехнических сооружений, играющих важную роль среди других объектов малой гидроэнергетики.

Строительство гидроузлов комплексного назначения ведется в самых различных климатических, геологических и топографических условиях нашей страны. Возводятся и намечаются к строительству гидроузлы, в состав которых входят плотины из грунтовых материалов и оптимальные водосбросные со­оружения. Прогресс в развитии исследований, проектирования и строительства плотин из грунтов и камня позволил существенно увеличить высоту и объем насыпи плотин, использовать для строительства плотин створы, ранее считав­шиеся для этого непригодными; более экономично использовать на месте грунты и камень.

Возросший интерес к малой гидроэнергетике в настоящее время связан с рядом факторов. В промышленно развитых районах, в основном исчерпаны возможности крупного гидроэнер­гетического строительства. Кроме того, создание крупных ГЭС связано с пре­одолением негативной реакции на экологические последствия такого строи­тельства. В то же время малое гидроэнергетическое строительство, ведущееся, как правило, в границах естественного колебания уровней водотока, практиче­ски не приносит экологического ущерба.

Наиболее эффективным направлением является реконструкция и вос­становление ранее существовавших, но впоследствии выведенных из эксплуа­тации малых ГЭС. Это направление может быть особенно эффективным в той части Украины, где ранее работали сотни малых ГЭС. Теперь они мо­гут быть реконструированы и восстановлены на новом техническом уровне. На ряде малых ГЭС сохранились гидротехнические сооружения и подпертые бье­фы, которые используются в рекреационных, водохозяйственных, мелиоратив­ных целях, что упрощает задачу восстановления объектов и снимает ряд задач, связанных с экологией.

Данное пособие будет полезно студентам старших курсов и аспирантам.

1. Общие понятия о водоподпорных сооружениях и гидроузлах

1.1 Виды водоподпорных сооружений

Водоподпорным называется сооружение, удерживающее с одной своей стороны воду на более высоком уровне, чем с другой.

Часть водоема, реки или канала по ту сторону водоподпорного соо­ружения, где имеется более высокий уровень воды, называется верхним бье­фом (сокращенно ВБ), или подпертым бьефом, а по другую сторону, где уро­вень более низок, называется нижним бьефом (НБ.). Разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов называется напором или подпором; в некоторых случаях вода в нижнем бьефе может отсутствовать [1-4].

• Водоподпорные сооружения, перегораживающие речное русло или реч­ную долину (или др. водоток) для подъёма уровня воды перед ним, сосредото­чения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища, носят название плотин. Плотины небольшой высоты, в частности, устраивае­мые в речном русле для регулирования речной эрозии, носят название порогов и запруд.

• Водоподпорные земляные сооружения, устраиваемые по берегам рек для защиты береговых земель от временного затопления паводками, носят название дамб, или валов.

• Водоподпорные сооружения, обычно земляные, устраиваемые для защи­ты морских или озерных побережий от затоплений морем или озером при подъемах воды в них в результате приливов или ветровых нагонов, называются морскими или озерными дамбами.

• К числу водоподпорных сооружений относится также ряд специальных сооружений, как, например, некоторые типы зданий гидроэлектростанций, сте­ны напорных бассейнов, судоходные шлюзы, плотоходы, шлюзы на мелиора­тивных (оросительных, осушительных) системах и некоторые другие.