- •Введение Предмет, цели, и задачи изучения курса (дисциплины)
- •Основные этапы исторического развития портов и водных путей.
- •Современное состояние и перспективы развития портов
- •Классификация, состав и основные элементы морских и речных портов. Классификация морских и речных портов.
- •Состав и основные элементы порта
- •Грузооборот, пропускная способность и судооборот порта
- •Морские и речные судоходные каналы Классификация судоходных каналов
- •А) полного профиля б) неполного профиля в) отсутствие прорези
- •Основные элементы судоходных каналов
- •Определение основных размеров каналов
- •Полная глубина в канале:
- •Акватория и территория порта Основные элементы акватории порта
- •Глубины на акватории порта
- •Расположение оградительных сооружений
- •Расположение и размеры входа в порт
- •Определение основных размеров акватории порта
- •Расположение причального фронта
- •Портовая территория
- •Естественный режим морских побережий и устьевых участков рек и его влияние на устройство и эксплуатацию портов и водных путей собщений
- •Элементы естественного режима морских побережий и устьевых участков рек.
- •Морские волны и их классификация
- •А) на бесконечной глубине б) на конечной глубине
- •Портовые гидротехнические сооружения Классификация портовых причальных сооружений.
- •Специализация причалов.
- •Р ис. 20 Основные типы причальных сооружений а) гравитационный б) на свайном основании в) тонкая стенка г,д,е) смешанная конструкция Типы гравитационных сооружений.
- •Конструкции портовых причальных сооружений в виде тонкой стенки, на сваях и колоннах
- •Конструкции причальных сооружений на свайных основаниях
- •Классификация особых типов причалов
- •Рейдовые и островные причалы
- •Причальные сооружения на опорах повышенной несущей способности.
- •Плавучие причалы
- •Кессоны
- •Причальные приспособления
- •Швартовные устройства
- •А) вращающаяся винтовая тумба б) тумба с откидной головкой в) быстроотделяющиеся гаки
- •Внешние силы и нагрузки, действующие на портовые причальные сооружения и особенности расчета Классификация внешних сил и нагрузок действующих на портовые причальные сооружения
- •Эксплуатационные нагрузки
- •Собственная масса конструкции и постоянных устройств
- •Давление грунта
- •Нагрузки, возникающие при взаимодействии между судном и причалом
- •Волновое давление
- •Состав нагрузок, их сочетание и последовательность расчетов
- •Портовые оградительные сооружения Классификация оградительных сооружений
- •Оградительные сооружения с вертикальной стенкой
- •Оградительные сооружения из обыкновенных массивов
- •Оградительные сооружения из циклопических массивов
- •Ячеистые (целюлярные) массивы
- •Оградительные сооружения из массивов-гигантов
- •Оградительные сооружения из свай
- •Широкие молы
- •Оградительные сооружения откосной формы
- •Молы из наброски сортированного камня
- •Оградительные сооружения из наброски массивов
- •Оградительные сооружения из песка
- •Новые типы оградительных сооружений
- •Молы и волноломы сквозной конструкции
- •Плавучие оградительные сооружения
- •Пневматические волноломы
- •Внешние силы и нагрузки действующие на оградительные сооружения
- •Основные виды оборудования
- •Транспортное оборудование портов
- •Энергоснабжение и освещение порта
- •Водоснабжение и канализация порта
- •Средства связи
- •Прочие виды оборудования порта
- •Подъемно-транспортные машины и механизмы
- •А) мостовой б) консольный
- •Поворотные краны
- •Вертикальные подъемники
- •Вагоноопрокидыватели
- •Скреперные установки
- •Тележки безрельсового транспорта
- •Погрузчики безрельсовые колесные и гусеничные
- •Подъемно-транспортные машины непрерывного действия
- •Устройство и назначение судовых грузовых устройств Назначение и устройство судовых грузовых устройств, их классификация
- •Основные элементы грузовых устройств со стрелами
- •Принципиальные схемы работы грузовыми стрелами и их размещение на судне
- •Легкие и тяжеловесные грузовые стрелы
- •Грузовые мачты и грузовые колонки
- •Классификация водных путей сообщений и гидротехнических узлов
- •Классификация внутренних водных путей.
- •Состав и основные элементы гидротехнических узлов
- •Основные понятия, конструктивные формы и типы шлюзов
- •Конструкция судоходного шлюза
- •Короткими обходными водопроводными галереями.
- •Временные причальные сооружения
- •Временные стационарные причалы
- •Габаритные размеры стационарных временных причалов
- •Нагрузки, действующие на временные причалы
- •Конструкция временных стационарных причалов
- •Организация работ по возведению стационарных причалов
- •Плавучие причалы
- •Причалы из судов, барж и других плавучих средств
- •Литература
Классификация внутренних водных путей.
Габариты судового хода на водном пути, а также глубины на нем должны соответствовать размерениям, осадке и составам наибольших плавающих по нему судов и плотов. Судовым ходом называется непрерывная полоса водного пространства на входящих в состав водного пути реках, озерах и морях, а также подпертых бьефах и водохранилищах, в пределах которой обеспечены заданные габариты - ширина и глубина.
Внутренние водные пути подразделяются по своему транспортному значению на четыре категории: сверхмагистрали, магистрали, пути местного значения и малые реки
Таблица 5 Категории внутренних водных путей
-
категория водного пути
глубина судового хода
наименьшая гарантированная
используемая флотом в среднем за навигацию, мес
м
обеспеченностью, %
I — сверхмагистрали
II —магистрали
III — пути местного значения
IV — малые реки
Более 2.6 1,1—2,6 0,6—1,4 0,45—0,8
99
98
97
95
Более 3
1,65-3
1—1,65
До 1,0
Состав и основные элементы гидротехнических узлов
Гидроузлом (узлом гидротехнических сооружений) называется группа водоподпорных гидротехнических сооружений, объединенных общим местом расположения на водном пути и связанных между собой в эксплуатационной деятельности.
По назначению речные гидроузлы подразделяются на энергетические, воднотранспортные, водозаборные и др. На крупных судоходных реках обычно возводят комплексные гидроузлы, одновременно выполняющие несколько функций.
В
Рис. 94 Схема
гидроузла
1—
здание гидроэлектростанции;
2 —
водосливная плотина;
3 —
глухая землян
судоходнышлюз;
5 —
трансформаторная подстанция
По величине напора гидроузлы подразделяют на три типа:
-низконапорный (напор 2-8 м);
-средненапорный (9-40 м);
-высоконапорный(более 40 м).
Низконапорные гидроузлы обычно бывают ведомственного назначения - транспортные, водозаборные.
Большинство средненапорных гидроузлов - комплексного транспортно-энергетического назначения. Водохранилище при средненапорном гидроузле обычно осуществляет годичное (сезонное) , недельное и суточное регулирование стока.
Высоконапорные гидроузлы чаще возводятся на горных и полугорных реках и имеют энергетическое назначение. На некоторых реках в составе такого гидроузла имеется судоходный шлюз (Усть-Каменогорский и Бухтарминский на р. Иртыше, Павловскии на р. Уфе) или судоподъемник (Красноярский гидроузел на р. Енисее). Водохранилища при высоконапорном гидроузле иногда могут регулировать сток в многолетнем разрезе.
К взаимному расположению основных сооружений комплексного гидроузла (компоновке) предъявляют двоякие требования. С одной стороны, затраты на возведение гидроузла должны быть минимальными. Это условие достигается при компактном расположении основных сооружений - на небольшой территории. С другой стороны, при последующей эксплуатации гидроузла все сооружения должны работать в наиболее эффективном режиме, не вызывая необходимости введения каких-либо ограничений в их работу. Для удовлетворения этого требования часто необходимо отдельные сооружения отдалить друг от друга, разместить их на значительной площади.
В связи с подобной противоречивостью требований при проектировании любого гидроузла, исходя из местных условий - размеров и конфигурации речной долины, геологии, наличия населенных пунктов - всегда рассматривается несколько вариантов компоновки основных сооружений. Оптимальный вариант выбирается на основе детальных технико-экономических расчетов.
Из-за многообразия местных условий и требований типовых компоновок комплексных гидроузлов нет. Однако с учетом требований судоходства крупные транспортно-энергетические гидроузлы по типу компоновки сооружений могут быть разделены на следующие две группы: разнобережную и однобережную.
К гидроузлам с разнобережной компоновкой можно отнести Самарский на Волге, Воткинский на Каме и многие другие. У подобных гидроузлов судоходный шлюз от здания ГЭС и водосливной плотины удален на значительное расстояние. В период их проектирования и строительства считалось, что удаленность подходов к шлюзу от ГЭС ослабляет неблагоприятное влияние попусков на судоходство. При этом со стороны нижнего бьефа шлюз с руслом реки соединен длинным подходным каналом. Стесненность судового хода на канале ограничивает скорость судов, что снижает общую пропускную способность судоходных сооружений. Раздельное строительство крупных сооружений у разных берегов реки удорожает строительные работы.
У гидроузлов с однобережной компоновкой транспортные и энергетические сооружения возводятся на одной площадке - компактно, например: Чебоксарский на Волге, Каховский и Кременчугский на Днепре, Нижнекамский на Каме и др.
Приобретенный опыт эксплуатации ряда гидроузлов показал, что ослабить отрицательное влияние попусков воды через ГЭС на подходящие к шлюзу суда можно с помощью устройства ограждающих дамб. Уже в 1,5 - 2,0 км от ГЭС и водосливной плотины влияние сбрасываемого потока на управляемость современных судов незначительно. В верхнем бьефе роль ограждающей дамбы, отделяющей подход к шлюзу от ГЭС, играет волнолом аванпорта.
Учитывая снижение затрат на строительство при ведении работ на одной площадке при прочих равных условиях, в последние годы все чаще оптимальным признается вариант с совместным (однобережным) размещением основных сооружений гидроузла.
По расположению ГЭС, водосливной плотины и шлюзов с подходами различают пойменный и русловой варианты компоновки.
При пойменном варианте, обычно применяемом при средних и высоких напорах, основные сооружения возводятся на пойме. Их строительство за пределами русла облегчает ведение работ, не препятствует судоходству в процессе строительства. К моменту завершения строительства русло реки перекрывается плотиной и судоходство переносится в заблаговременно подготовленные подходы.
В случае низконапорного гидроузла водосливная плотина и шлюз строятся в пределах меженного русла (Кочетовский и Николаевский на р. Дон, Кузьминский и Белоомутский на р. Оке и др.).
Строительство крупного транспортно-энергетического гидроузла ведется в течение нескольких лет. На разных этапах производства строительных работ возводимые объекты по-разному влияют на судоходство, требуют приспособления водного транспорта к временным местным условиям.
Основания и нижняя часть всех крупных гидротехнических сооружений гидроузла - ГЭС, водосливной и глухой плотин, шлюза и прочих - расположены значительно ниже отметок естественного меженного уровня, поверхности поймы и дна реки. Поэтому для их возведения необходим глубокий котлован (или несколько котлованов). Все строительные работы - установка опалубок, монтаж арматуры и многочисленных металлоконструкций, последующее бетонирование тела сооружений осуществляются насухо. Чтобы обеспечить возможность выполнения работ в этих условиях и не допустить затопления котлована при любых уровнях воды в реке, котлован огораживается грунтовыми дамбами - перемычками. Дамбы играют роль временных плотин, удерживающих в период половодья большой напор воды.
При однобережной пойменной компоновке гидроузла основной котлован размещается за пределами меженного русла, на пойме. При строительстве крупных гидроузлов площадь котлована может достигать 1-2 км2. В рассматриваемом случае в одном котловане будет идти строительство шлюза, ГЭС и водосливной плотины. Ограждающие котлованперемычки (дамбы) будут иметь в плане П-образную форму.
На этом первом этапе работ речной поток в меженный период еще не испытывает стеснения и судоходство осуществляется обычным порядком. В период высокого половодья поток затопляет пойму и движется в пределах речной долины. При наличии ограждающих котлован перемычек движение весеннего потока по правобережной пойме невозможно. В связи с концентрацией потока в границах меженного русла и довольно узкой поймой скорость течения здесь весной оказывается значительной. В некоторых случаях, чтобы ослабить эффект стеснения потока перемычками и уменьшить скорость течения, прибегают к временному (на период строительства) углублению и уширению меженного русла. Эта мера оказывается необходимой и потому, что с целью форсирования хода строительства одновременно с работами в котловане начинают возведение левобережной пойменной части глухой плотины.
Когда основные бетонные сооружения гидроузла возведены до незатопляемых весной отметок, надобность в ограждении котлована перемычками отпадает. Верховую и низовую временные грунтовые перемычки частично разбирают, и котлован вокруг еще недостроенных ГЭС, шлюза, водосливной плотины заполняется водой.
Достройка этих сооружений продолжается, как и прежде, - насухо, с подачей материалов и оборудования с мостов.
Благодаря затоплению котлована появляется возможность пропуска части воды через уже работающие донные водосбросы ГЭС. Эта мера позволяет продолжить работы по встречному наращиванию правобережной и левобережной частей глухой плотины. Промежуток между их торцами носит название прорана. В период навигации проран доводится до минимальной ширины, при которой скорость течения не должна превышать 3,0 м/с. Учитывая, что в этих условиях судоходство испытывает серьезные трудности, подобное сужение прорана обычно приурочивают к завершению навигации.
В этот период строительства форсируются работы по созданию верхнего и нижнего подходов к шлюзу. Подходы и еще недостроенный шлюз могут использоваться для проводки судов, как по каналу, без наличия напора.
Перекрытие прорана стараются отнести на межнавигационный период. С открытием следующей навигации транзитное судоходство начинает осуществляться через шлюз. Иногда в первое время шлюз работает без напора. При постепенном наполнении водохранилища напор на шлюз начинает расти. Для пропуска судов из одного бьефа в другой приступают к их шлюзованию,
При разнобережной компоновке ГЭС и шлюза их строительство ведется в отдельных котлованах, огражденных перемычками. Общая последовательность строительства аналогична описанной выше.
При русловом варианте расположения сооружений гидроузла для судоходства необходимо создание временного обводного русла - канала.
С целью повышения безопасности судоходства в районе строительства гидроузла значительно увеличивают количество знаков навигационного ограждения судового хода. В районе прорана вводят режим одностороннего судоходства с поочередным пропуском судов сверху и снизу. Крупные секционные и плотовые составы проводят посекционно, врасчалку. На подходах к месту строительства устраиваются временные дополнительные рейды. Для сохранения управляемости судов и преодоления ими сильного течения выделяют дополнительную тягу. В отдельных, крайне редких случаях прибегают к кратковременному перерыву транзитного судоходства.