10416

2

УДК 626+627.8

Соболь, С. В. Эксплуатация и безопасность гидроузлов на малых реках [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос./С. В. Соболь, А. В. Февралев, Д. Н. Хохлов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 123 с.; 1 электрон. опт. диск

(CD-RW).

Приведены общие сведения о компоновке, составе и конструкциях сооружений гидроузлов, данные о параметрах водохранилищ, общие правила эксплуатации гидросооружений и водохранилищ, требования по охране окружающей среды, рекомендации по пропуску половодий и паводков, сведения о проведении ремонтных работ на сооружениях гидроузлов по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений» направления подготовки 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Гидротехническое строительство.

©С. В. Соболь, А. В. Февралев, Д. Н. Хохлов,

©ННГАСУ, 2016.

4

ВВЕДЕНИЕ

По данным Министерства природных ресурсов и экологии (МПР) Российской Федерации [10] на территории России имеется около 29,3 тыс. водохранилищ, в том числе емкостью более 10 млн. м3 – 363, от 1 до 10 млн. м3 – 1937, менее 1 млн. м3 – порядка 27 тыс.; большинство водохранилищ создано на малых реках.

Речные водохранилища являются следствием сооружения гидроузлов, представляющих собой комплекс гидротехнических сооружений. Количество гидроузлов (прудов), созданных на малых реках, не поддается учету. Многие из них построены без проектов, имеют неудовлетворительное техническое состояние, представляют потенциальную опасность последствиями аварий, в результате которых возможно затопление населенных пунктов и разрушение крупных коммуникаций (прецеденты имеются). Эксплуатационный персонал на многих гидроузлах либо отсутствует, либо не имеет специальной подготовки, правилами эксплуатации большинство гидроузлов не располагает.

В сложившейся обстановке первостепенной задачей является обеспечение правильной эксплуатации гидросооружений и водохранилищ и создание условий для предотвращения аварийных ситуаций на существующих гидроузлах.

Решение обозначенных задач рассматривается в дисциплине «Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений».

5

1. ХАРАКТЕРИСТИКА МАЛЫХ РЕК

Согласно [3] к малым рекам следует относить реки с площадью водосбора до 2000 км2 и длиной не более 100 км. Поскольку такая классификация не отражает всех особенностей рек, [ГОСТ 2] (с изменениями) требуется классифицировать реки также по характеру мелководной фазы, гидрологическому режиму, размеру и водности. последняя классификация (по размеру и водности) разделяет реки на категории. Малой категории соответствуют водотоки площадью водосбора не более 20000 км2 и расходом воды за период низкого стока не выше 5 м3/с.

Приведенные классификации не позволяют достаточно полно оценить возможности использования ресурсов рек. Это можно сделать с помощью классификации, приведенной в табл. 1.1. Как следует из этой таблицы, параметры рек 2-ой группы соответствуют классификации [2].

С точки зрения объединяющей в какой-то мере все приведенные классификации, к малым рекам можно отнести водотоки, количество которых по РФ дано в табл. 1.2 [6].

Малые реки занимают промежуточное положение между гидрографической сетью водосбора и более крупными реками. Это создает принципиальные различия в гидрологическом режиме крупных и малых водотоков, которые могут быть сведены к следующим положениям:

-разная степень дренирования подземных водоносных горизонтов; в одинаковых природных условиях у малых рек она ниже;

-большая вероятность несовпадения поверхностного и подземного водосборов малой реки, особенно в закарстованных районах, что определяет широкий диапазон величины стока малых рек;

-большая изменчивость составляющих водного баланса малых водотоков

впространстве и времени;

6

7

-меньшая продолжительность движения воды малых рек со склонов и в русле, что способствует снижению потерь стока на испарение; этому же способствует меньшие размеры пойм малых водотоков;

-более высокая степень антропогенного воздействия на ресурсы малых рек из-за их меньших размеров, а также из-за того, что малые реки часто первыми воспринимают эти воздействия.

Водные ресурсы малых рек значительны: по данным [27] в Европейской части России среднемноголетний объем стока малых рек составляет 41% объема стока всех рек, в азиатской части – 37%.

Использование водных ресурсов малых рек осуществляется достаточно широко. По данным МПР РФ забор воды из них в среднем по стране составляет 5% среднегодового стока, на Европейской территории 12,4%, а в ЦентральноЧерноземном районе, Поволжье и на Северном Кавказе местами до 60%.

Во многих случаях использования водных ресурсов производится путем сооружения водохранилищ для регулирования стока, обеспечения необходимой глубины, создания напора, рекреации, других целей. особенно много создано небольших водохранилищ (прудов) для несистематического забора воды (водопой, полив садов и огородов, противопожарные запасы воды и т.п.).

8

Малые реки обладают не только значительными водными, но и энергетическими ресурсами. Исследования [23] позволили оценить гидроэнергоресурсы малых рек ЕТ РФ (табл. 1.3)

Гидроэнергоресурсы используются для получения электроэнергии посредством строительства гидроэлектростанций (ГЭС). На малых водотоках РФ сооружены порядка 300 ГЭС общей мощностью около 1000 МВт.

9

2. ГИДРОУЗЛЫ НА МАЛЫХ РЕКАХ 2.1. Общая характеристика гидроузлов

Речным гидроузлом называют комплекс гидротехнических сооружений, расположенных на одной реке и объединенных условиями совместного использования водных ресурсов.

Гидротехнические сооружения в соответствии подразделяются на постоянные и временные.

Квременным относятся сооружения, используемые только в период строительства (реконструкции) и ремонта постоянных сооружений.

Постоянные гидротехнические сооружения подразделяются на основные

ивторостепенные.

Косновным следует относить гидротехнические сооружения, разрушение или повреждение которых приводит к нарушению нормальных условий использования водных ресурсов реки, подтоплению осушаемой и затоплению защищаемой территории, ущербу рыбным запасам. К этим сооружениям относятся: плотины; устои и подпорные стены, входящие в состав напорного фронта гидроузлов; дамбы обвалования; берегоукрепительные, регуляционные и оградительные сооружения; водосбросы; водоприемники и водозаборы и др.

Квторостепенным следует относить гидротехнические сооружения, разрушение или повреждение которых не влечет за собой указанных выше последствий. К таким сооружениям причисляют: ледозащитные сооружения; разделительные стенки, устои и подпорные стены, не входящие в состав напорного фронта; рыбозащитные сооружения и др.

Гидротехнические сооружения в зависимости от возможных последствий их разрушения или нарушения эксплуатации подразделяются на классы. Класс гидротехнического сооружения назначается [12].

Создание речных гидроузлов приводит к разделению реки и прилегающей к ней территории на две зоны: зона с высоким уровнем воды, называемая верхним бьефом; зона с низким уровнем воды, называемая нижним бьефом.

10

Соответственно уровень воды первой зоны называют уровень верхнего бьефа (УВБ), уровень воды второй зоны - уровень нижнего бьефа (УНБ). Разность уровней бьефов (или перепад уровней) носит название «напор». Гидроузлы, создающие напор, называют подпорными.

Подпорные гидроузлы на малых равнинных реках по величине напора принято делить на низко- и средненапорные. Такое деление позволяет наметить общие черты различных гидроузлов (табл. 2.1).

2.2. Состав сооружений и компоновка гидроузлов

На малых реках наиболее широко распространены подпорные гидроузлы,

всостав которых обычно входят:

-водоподпорные сооружения;

-водосбросные сооружения;

-водоспускные и водовыпускные сооружения.