6. П л о т и н ы

Плотина – это гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоём для подъёма уровня воды. Плотины также служат для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.

Водохозяйственное значение плотин многообразно:

• подъём уровня воды и увеличение глубин в верхнем бьефеблагоприятствуют судоходству, лесосплаву, а также водозабору для нуждорошенияиводоснабжения;

• сосредоточение напора у плотины создаёт возможность энергетического использования стока реки;

• наличие водохранилища позволяет регулировать сток, то есть увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшать максимальный расход в паводок, способный привести к разрушительным наводнениям.

Плотина и водохранилище существенно воздействуют на реку и прилегающие территории:

• изменяются режим стока реки, температура воды, продолжительность ледостава;

• затрудняется миграция рыбы;

• берега реки в верхнем бьефе затопляются;

• меняется микроклимат прибрежных территорий.

Плотина обычно является основным сооружением гидроузла.

Плотиностроение возникло так же давно, как и сама гидротехника:

• возведение плотин необходимо было для обеспечения искусственного орошения территорий у земледельческих народов Египта, Индии, Китая и других стран. Например, благодаря плотине, построенной на реке Оронт в Сирии около 1300 года до н. э., до сих пор орошают поля близ города Хомс;

• возведение плотин потребовалось для строительства гидросиловых установок, а затем и сооружения гидроэлектростанций. Энергетическое использование водных ресурсов явилось основным стимулом увеличения размеров и совершенствования конструкций плотин, появления гидроузлов на многоводных реках.

На территории России водяные мельницы с плотинами строились ещё во времена Киевской Руси. В XVII – XIX веках горнодобывающая, металлургическая, текстильная, бумажная и другие отрасли промышленности на Урале, Алтае, в Карелии и центральных областях России использовали в основном механическую энергию гидросиловых установок; их плотины были небольшими по размерам и сооружались из местных материалов.

Мощные гидроэлектростанции с бетонными и земляными плотинами больших размеров начали строить лишь при Советской власти, после принятия плана ГОЭЛРО. В 1926 году была построена первая бетонная водосливная плотина Волховской ГЭС. В 1932 году сооружена высокая бетонная плотина Днепровской ГЭС (её наибольшая высота около 55 м). Водосливная плотина Нижне-Свирской ГЭС – первая плотина, построенная на слабых глинистых грунтах. В 1950 – 1970-е годы на многоводных реках были сооружены:

• намывные земляные плотины на Волге у Куйбышева и Волгограда;

• бетонные плотины Братской ГЭС на Ангаре (высота 128 м) и Красноярской ГЭС на Енисее (124 м);

• высокая 300-метровая каменно-земляная плотина Нурекской ГЭС на реке Вахш;

• арочная плотина Саянской ГЭС на Енисее (высота 242 м, длина по гребню 1070 м).

Проектирование и строительство плотин в СССР отличались высоким техническим уровнем, позволившим советскому плотиностроению занять одно из ведущих мест в мире.

Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. Плотины принято классифицировать следующим образом:

• по назначению (цели устройства);

• по возможности пропуска воды;

• по основному материалу;

• по создаваемому напору;

• по характеру основания.

По назначению

Различают две основные цели устройства плотины:

1. Поднятие уровня воды в реке на некоторую высоту и регулирование этого уровня, что достигается строительством водоподпорной плотины. Устройство такой плотины бывает необходимо для создания напора на ГЭС, улучшения условий отбора воды из реки в различные водоприемники (например, для подачи на орошение), удовлетворения требований судоходства (путем увеличения глубин и уменьшения скоростей течения), обеспечения необходимого санитарного режима и т. п.

2. Создание хранилища воды, что достигается строительством водохранилищной плотины. Устройство таких плотин преследует цель получить водоем, необходимый, например, для рыбного хозяйства, устройства речного порта и т. п.

Во многих случаях одну и ту же плотину устраивают и для поднятия уровней воды в реке, и для образования водохранилища. Такая плотина будет и водоподъемной, и водохранилищной.

По возможности пропуска воды

В зависимости от пропуска воды через створ плотины делятся на:

1. Глухие плотины, непосредственно через которые вода не пропускается. В этом случае при необходимости подачи воды в нижний бьеф ее пропуск осуществляется через так называемые береговые водопропускные сооружения или водопропускные сооружения, хотя и устроенные в теле плотины (или ее основании), но имеющие весьма малую ширину (сравнительно с длиной плотины).

2. Водосбросные плотины, через которые относительно широким фронтом осуществляется сброс воды в нижний бьеф.

Глухая (а) и водосбросная (б) плотины

3. Фильтрующие плотины, в которых пропуск воды осуществляется через тело плотины.

4. Переливные плотины катастрофического действия.

Очень часто в состав речного гидроузла входит водосбросная плотина, сопрягающаяся с берегами посредством одной или двух глухих плотин.

По основному материалу

По этому признаку плотины могут быть подразделены на следующие типы.

1. Из грунтовых строительных материалов строят:

• земляные плотины, основным материалом которых является земля, то есть песчано-глинистый, песчаный и тому подобные грунты;

• плотины из каменной наброски и из сухой каменной кладки, в основном выполняемые из камня без применения вяжущих средств;

• каменно-земляные плотины, в которых применены земля и каменная наброска;

• каменные плотины, выполняемые из каменной (бутовой) кладки на растворе, широко распространенные в прошлом; в настоящее время не строятся из-за невозможности комплексной механизации процесса кладки.