11. Плотины и их общая классификация

Плотины в составе комплексных гидроузлов являются напорными гидротехническими сооружениями, представляющие собой подпорные стенки, преграждающие русло реки и поддерживающие уровень верхнего бьефа при определенном напоре. В большинстве случаев они должны обеспечивать пропуск паводковых вод из верхнего бьефа в нижний.

Плотины классифицируются по следующим основным признакам:

а) по материалу: на грунтовые (земляные), набросные из камня, из сухой кладки, бетонные, железобетонные, деревянные, металлические, из синтетических материалов и смешанной конструкции. Наиболее широкое применение получили грунтовые, бетонные и железобетонные плотины, которые возводятся в различных климатических условиях как на нескальных, так и на скальных основаниях.

Особое значение для гидроузлов имеют земляные плотины, необходимые для сопряжения бетонных сооружений между собой и с берегами, которые позволяют существенно уменьшить их стоимость;

б) по способу пропуска воды: на глухие и водосливные (водосбросные). Через глухие плотины не производится сброс воды в нижние бьефы, а в водосливных сброс воды может производиться через поверхностные (через гребень плотин с затвором или без затвора) или глубинные (донные) отверстия;

в) по характеру статической работы: на гравитационные, арочные, арочно-гравитационные, контрфорсные и заанкеренные плотины.

Гравитационные (массивные) плотины обеспечивают устойчивость сдвигающим силам за счет своего собственного веса.

Арочные плотины обращены выпуклостью к сдвигающим нагрузкам и передают их через свои устои на берега и они возводятся в основном на скальных основаниях. В ряде случаев устойчивость сдвигающим силам достигается устройством арочно-гравитационных плотин.

В контрфорсных плотинах давление воды со стороны верхнего бьефа воспринимается перекрытиями (плитами) и передается на вертикальные устои (контрфорсы), а заанкеренные плотины сопротивляются внешним силам заделкой конструкции в основание;

г) по напору: на низконапорные (до 10 м), средненапорные (10–40 м) и высоконапорные (свыше 40 м);

д) по капитальности: на постоянные и временные;

е) по назначению: на водохранилищные и водоподъемные.

Водохранилищные плотины наиболее широко используются в гидротехническом строительстве, так как позволяют аккумулировать значительный сток воды в реке и при годичном регулировании использовать его для решения различных водохозяйственных целей: энергетики, судоходства, водоснабжения, орошения земель и др.

Водоподъемные плотины предназначены для решения определенной водохозяйственной цели (ирригация, судоходство, обводнение земель, лесосплав и др.), они поддерживают подпор воды в ограждаемой акватории и по продолжительности работы могут быть с сезонным или суточным (недельным) регулированием расходов. Водоподъемные плотины, используемые для увеличения габаритов судовых ходов, очень часто называют судоходными, поскольку они эффективно работают в маловодные периоды навигации, а в паводок затапливаются и судоходство осуществляется через их широкие отверстия как в естественном состоянии.

В конструктивном отношении плотины имеют различное устройство, определяемое учетом многофакторных условий (напор и расходы воды, грунты оснований, материалы, условия строительства и др.).

При выполнении проекта рекомендуется принять для рассмотрения бетонную водосливную плотину, широко применяемую при строительстве комплексных гидроузлов на равнинных реках с нескальными основаниями малого и среднего напоров.