13.2.1. Основные цели устройства плотин

На примере гидротехнического сооружения в виде плотины удобно пояснить

почти все общие гидротехнические принципы проектирования любых специальных гидросооружений.

Плотины устраивают с целью:

i поднятия уровняя воды в реке и регулирования этого уровня;

Е] создания хранилища для воды (водохраяилища),

Поднятие уровня воды в реке бывет необходимым:

Ц при устройстве ГЭС;

Ц для отвода воды из реки каналом на орошение земель;

Ц для улучшения условий судоходства — увеличения глубины воды и уменьшения скоростей в реке;

Ц для увеличения глубин в месте устройства водоподгьемников гидромелиоративных систем и систем водоснабжения; с увеличением таких глубин условия забора воды из реки облегчаются;

Е] по санитарным соображениям и т. д.

Плотины, построенные с целью поднятия уровня воды в реке, называют водоподь ем н ым и

Создание водохранилищ преследует следующие цели:

Ц получить водоем для регулирования стока реки (в период многоводья вода скапливается в водохранилище; в засушливый же период эта вода расходуется из водохранилища, причем расход речной воды во времени выравнивается);

Е] получить водоем, необходимый, например, для работы так называемых гидроаккумулирующих установок, для рыбного хозяйства и т. п. Уровень воды в водохранилище во время его эксплуатации может меняться.

Плотины, построенные для создания водохранилища, называют волохранилищными

В некоторых случаях одну и ту же плотину устраивают и для поднятия уровня воды в реке, и для образования водохранилитда. Такая плотина будет и водоподъемной, и водохранилищной. 13.2.2. Основная классификация плотин

По своему назначению плотины бывают трех видов: водоподъемные, водохранилищные и водохранилищкые и водоподъемные. Плотины отмеченньгх трех вцдов делятся на две основные группы:

Щ Глухие плотины — это плотины, непосредственно через которые воду не сбрасывают; пропуск воды через створ плотины (если он требуется) осуществляется береговыми водопропускными сооружениями или через отверстия, хотя и сделанные в теле плотины (или ее основании), но имеющие весьма малую

ширину по сравнению с длиной плотины.

ц Водосбросные (водопропускные) плотины — это плотины, по длине которых устраивают достаточно широкие (по сравнению с длиной плотины) водопропускные отверстия (безнапорные или напорные).

Глухие плотины можно классифицировать по различным признакам:

По материалу, из которого возводится тело плотины:

ц из грунтового материала, то есть из обычного грунта или каменной наброски;

ц из бетона, то есть искусственного камня;

из железобетона и т. д.

По конструктивным признакам и условиям статической работы различают:

ц гравитационные плотины (рис. 13.1, а), то есть плотины, устойчивость которых обеспечивается благодаря их собственному весу, — горизонтальному гидростатическому давлению Р в данном случае противопоставляется сила сопротивления сдвигу 7’, действующая на подошве секции плотины; эта сила зависит от веса С плотины: Т = /С + сА, где/ — коэффициент внутреннего трения грунта основания; с — удельное сцепление грунта; А — площадь подошвы плотины; мы; для этого контрфорсные плотины имеют большой уклон верховой грани; в конструктивном отношении они представляют собой ряд контрфорсов треугольной формы, на грани которых опираются плиты (или своды);

Щ прочные плотины (рис. 13.1, в), работающие как свод, поставленный на тоiзец

и упирающийся своими пятками в скальные берега.

Водоебросные (водопропусиные) плотины различаются

мости от характера пропуска воды через них):

бодослиеiiые плотины, водосбросный фронт которых образован поверхностными отверстиями, — такие плотины главным образом и сооружаются;

о водопропускчые плотины, водосбросный фронт которых образован глубинными (водопропускными) отверстиями.

В конструктивном отношении различают водосливные плотины: гравитационные,

контрфорсньте и арочные.

13.3. Состояние гидротехнических

сооружений Российской Федерации

В мире построено свыше 100 тыс. подпорных гидротехнических сооружений, в том числе около 35 тыс. больших и малых плотин. Многие крупные подпорные сооружения эксплуатируются длительное время (30—50 лет и более), а, согласно статистическим данным, именно после этого срока возрастает вероятность аварии и разрушения плотины. Увеличение числа и размеров гидротехнических соружений обусловливает возрастающее значение проблемы безопасности населения, проживающего ниже напорных фронтов и дамб, и предотвращения крупных экологических катастроф.

Практика показывает, что невозможно со стопроцентной вероятностью гарантировать безаварийную эксплуатацию напорных гидротехнических объектов. В соответствии с графиком Минтопэнерго РФ в 1993 г. было проведено централизованное обследование состояния гидротехнических сооружений 26 тепловых и 9 гидравлических электростанций. По результатам обследования было выявлено около 20 гидротехнических сооружений, состояние которых не обеспечивает надежность и безопасность их дальнейшей эксплуатации. Наибольшее количество нарушений отмечается на водосбросных и водопропускных сооружениях электростанций. Основным видом повреждений является разрушение бетонных поверхностей конструктивных элементов сооружений, расположенных в зоне переменного уровня воды, нарушение целостности водогасительных устройств и креплений в нижних бьефах, в отдельных случаях с подмывом и опусканием бетонных плит и крепления откосов. ,далее приводятся краткие характеристики технического состояния некоторых из обследованных гидротехнических сооружений.

Волжская ГЭС (г. Волгоград). Мощность — 2541 МВт. В состав гидроузла входят водохранилище полным объемом 31 450 млн м3 и бетонная плотина общей

двух типов (в зависи-длиной 3249 м и максимальной высотой 47 м. Общее состояние гидротехнических сооружений удовлетворительное. Вместе с тем в блоках, эксплуатируемъiх более 30 лет, отмечается образование трещин (ширина раскрытия трещин до 0,3 мм), прогрессирует разрушение бетонных поверхностей водосливной плотины в зонах переменного уровня воды. Повреждена водосливная поверхность на участках строительных пiвов глубина разрушений достигает 20—40 см с обнажением рабочей арматуры. Поверхности быков имеют повреждения площадью до 1 м3 и глубиной 15—20 см.

Череповещсая ГРЭС. Мощность 630 МВт. Отмечается повреждение бетонных подводных частей водозаборного ковiiiа блочной насосной станции и небольшие разрушения поверхностного бетона бьгков водосливной плотины.

Орловекая ТЭЦ. Мощность 330 МВт. Водохранилище объемом 3,96 млн м3. На момент обследования в аварийном состоянии была водосливная плотина гидроузла. Бетонные поверхности имеют разрушения глубиной более 10 см и многочисленные трещины с раскрытием до 5 мм.

Подобные повреждения конструкций отмечены и на многих других плотинах.