Typer hydrauliske strukturer kjennetegnes først og fremst av deres funksjonelle formål.

Skille følgende typer:

− vannholdende strukturer;

− vannutslippsstrukturer;

− drenerings- og vannutløpsstrukturer;

− vannforsyningsstrukturer;

− energistrukturer;

− fraktfasiliteter;

− banksikring og strandsikringskonstruksjoner mv.

Vannholdende strukturer skaper og opprettholder en nivåforskjell mellom de øvre og nedre bassengene (trykk).

Vannutslippsstrukturer må gi:

− hoppe over høye vannstrømmer og regnflom og andre ubrukte vannstrømmer for å unngå å overskride designvannstanden i det øvre bassenget;

− passasje av is, slaps, rusk og andre flytende gjenstander fra øvre basseng til nedre basseng, dersom dette er nødvendig av vannverkets driftsforhold.

Disse funksjonene til overløpsstrukturer kan utføres både under driften av vannkraftkomplekset og under konstruksjonen. I det første tilfellet kalles overløpsstrukturer operative, i det andre tilfellet - konstruksjon eller strukturer for å overføre byggekostnader.

Dreneringsstrukturer er nødvendige for å frigjøre vann fra reservoaret, spesielt for å opprettholde visse sanitære og miljømessige forhold i nedstrøms (de såkalte sanitærvannstrømmene etablert av sanitære regler og forskrifter - SanPiN 3907-85).

Vannforsyningskonstruksjoner er designet for å overføre vann over visse avstander.

Energistrukturer brukes til å bruke vannenergi - dette er strukturene til hydrauliske (HPP), atomkraftverk (NPP), termiske (TPP) kraftverk, samt bygging av pumpestasjoner (PS).

Fraktfasiliteter gir navigasjon og tømmerrafting.

Bankbeskyttelse og bankforsterkende strukturer er designet for å beskytte eller styrke bredden av elver, kanaler og reservoarer mot ødeleggelse av bølger, vannstrømning og is.

1.3. Hydrauliske strukturer i byer

I urbane områder er følgende mye brukt:

– vannholdende strukturer;

− vannutslippsstrukturer;

− drenerings- og vannutløpsstrukturer;

− vannforsyningsstrukturer;

– reservoarer (dammer);

− bankbeskyttelse og;

– strukturer for å beskytte territorier mot skredfenomener;

– strukturer for å beskytte territorier mot flom og flom.

2. Vannholdende konstruksjoner

2.1. Typer vannholdende strukturer

Dammer er mest brukt som vannholdende strukturer. Avhengig av formålet med det hydrauliske systemet, kan støttekonstruksjoner være bygninger av vannkraftverk og pumpestasjoner, distanser, støttemurer, etc.

Demninger er bygget av forskjellige materialer: jord (stein), betong og armert betong, tre, syntetiske materialer. I samsvar med SNiP 2.06.05-84* er de delt inn i typer (tabell 2.1).

Tabell 2.2

Typifisering av demninger laget av jordmaterialer

Dam type	Egenskaper
Jordfylling	Jordsmonn varierer fra leireaktig til grusstein; hell tørr med komprimering eller i vann
Alluvial jord	Jordsmonn varierer fra leireaktig til grusstein; vaskes ved hjelp av hydromekanisering
Stein-jord	Jordsmonnet i kroppen er grovkornet; anti-filtreringsenheter - fra leire til fin sand
Steinfylling	Jordsmonnet i kroppen er grovkornet; antifiltreringsenheter - fra ikke-jordmaterialer

Basert på utforming av karosseriet og anti-innsivningsanordninger i karosseriet og basen, deles jordvolldammer (SNiP 2.06.05-84*) inn i hovedtyper (Fig. 2.3 og Tabell 2.3).

Tabell 2.3

Typer jordfyllingsdammer

Damelementer

Type dam

Damkropp

Homogen (fig. 2.3, EN).

Heterogen (fig. 2.3, b, V).

Med en skjerm laget av ikke-slipte materialer (fig. 2.3, G).

Med en jordkjerne - vertikal eller skrånende (fig. 2.3, d).

Med en ikke-jordet membran (fig. 2.3, e).

Med bakkeskjerm (fig. 2.3, og).

Anti-sivningsanordning ved bunnen av demningen

Med tann (fig. 2.3, G).

Med injeksjonsgardin (fig. 2.3, d).

Med vegg, fjær og not (fig. 2.3, e).

Med motløshet (fig. 2.3, og).

Ris. 2.3. Typer jordvollsdammer:

1 – damkropp; 2 - depresjonsoverflate; 3 - drenering; 4 - festing av bakker; 5 – toppjord antifiltreringsprisme; 6 - diafragma; 7 - toppprisme; 8 - bunnprisme; 9 - overgangslag; 10 - skjerm laget av ikke-slipte materialer; 11 - jordkjerne; 12 - sentralt jordugjennomtrengelig prisme; 13 - tunge eller vegg; 14 – oppgitt; 15 – injeksjon (sementering) gardin (hengende); 16 - tann; 17 - bakkeskjerm; h - damhøyde; b – bredden på demningen i bunnen; b um – bredden på antifiltreringsanordningen nederst; b opp – bredden av demningen langs toppen; m h - koeffisient for oppoverbakke; m t – nedstrøms helningskoeffisient

Alluviale demninger, avhengig av jordsmonn til damkroppen og konstruksjonsmetoder, er delt inn (SNiP 2.06.05-84*) i hovedtyper (Fig. 2.4 og Tabell 2.4).

Tabell 2.4

Typer av jordalluviale demninger

Type dam	Damkroppsjord	Damkonstruksjonsmetode
Homogen: med tvangsformede bakker (fig. 2.4, EN) med fritt utformede bakker (fig. 2.4, b)	Sand, sandjord, loams Sand, grus (tre)	Ensidig alluvium med volldammer i nedre skråning og sentral alluvium uten volldammer
Heterogen:: med kjernen (fig. 2.4, V) med en sentral sone (fig. 2.4, G)	Grus, småstein som inneholder sand og leirefraksjoner Grus, småstein eller sand, blandet korn	Dobbeltsidig alluvium med volldammer i skråninger
Kombinert: med en bulkkjerne av leirjord og alluviale sidesoner (fig. 2.4, d) med bulkbanketter og en alluvial sentral sone (fig. 2.4, e)	Grus, småstein eller sand	Dobbeltsidig alluvium uten setningsdam

For å organisere drenering av vann filtrert gjennom demningens kropp og bunn, for å forhindre at filtreringsstrømmen når den nedre skråningen, for å redusere depresjonsoverflaten, og for andre formål, kan drenering installeres i jorddammerkroppen (fig. 2.7).

Berg-jord- og steinfyllingsdammer er delt inn i hovedtyper i henhold til utformingen av anti-sig-anordningene og arbeidsmåten (SNiP 2.06.05-84*) (Fig. 2.5 og 2.6, Tabell 2.5).

Ris. 2.4. Typer alluviale demninger:

1 - festing av den øvre skråningen; 2 - drenering; 3 - alluvial kjerne; 4 - alluviale mellomsoner; 5 - alluviale sidesoner; 6 - alluvial sentral svakt permeabel sone; 7 - side bulk prismer (banketter); 8 - jordskjelvbestandig feste av skråningen; 9 – bulk leirkjerne

Tabell 2.5

Typer av steindammer

I tillegg til demninger laget av jordmaterialer, brukes betong- og armert betongdammer noen ganger som vannholdende strukturer for hydrauliske strukturer på små elver. Avhengig av design og teknologisk formål er disse demningene delt inn (SNiP 2.06.06-85) i hovedtyper (tabell 2.6).

Tabell 2.6

Typer demninger laget av betong (armert betong)

Hydrauliske strukturer (HTC) inkluderer trykkfrontstrukturer og naturlige demninger (dammer, sluser, demninger, vanningssystemer, demninger, demninger, kanaler, stormavløp, etc.), og skaper en forskjell i vannstand før og etter dem, beregnet for bruk vannforsyning, samt å bekjempe de skadelige effektene av vann.

En demning er en kunstig vannholdende struktur eller en naturlig (naturlig) hindring i veien til et vassdrag, som skaper en nivåforskjell i dens øvre og nedre del langs elveleiet; er en viktig type generell hydraulisk struktur med kulverter og andre enheter laget med den.

Kunstige demninger er skapt av mennesket for sine egne behov; Dette er demninger av vannkraftverk, vanninntak i vanningssystemer, demninger, demninger og demninger som lager et reservoar i oppstrøms. Naturlige demninger er et resultat av naturkrefter: jordskred, gjørmestrømmer, snøskred, jordskred, jordskjelv.

Basseng - en del av en elv mellom to tilstøtende demninger på en elv eller en del av en kanal mellom to sluser.

Oppstrøms for en demning er den delen av elva over støttestrukturen (demning, sluse).

Bakvann er den delen av elva som ligger under støttestrukturen.

Et forkle er en forsterket del av et elveleie i nedstrøms en hydraulisk overløpskonstruksjon som beskytter sengen mot erosjon og utjevner strømningshastigheten.

Reservoarer kan være langsiktige eller kortsiktige. Et langsiktig kunstig reservoar er for eksempel reservoaret til det øvre bassenget til Iriklinskaya State District Power Plant. Et langsiktig naturlig reservoar dannes på grunn av blokkering av elver ved kollaps av faste bergarter (Tian Shan, Pamir-fjellene, etc.).

Kortsiktige kunstige demninger bygges for midlertidig å endre retningen på elveleiet under bygging av vannkraftverk eller andre hydrauliske strukturer. De oppstår som et resultat av blokkering av elven med løs jord, snø eller is (syltetøy, forstoppelse).

Som regel har kunstige og naturlige demninger avløp: for kunstige demninger - rettet, for naturlig - tilfeldig dannet (spontan). Det er flere klassifiseringer av hydrauliske strukturer. Basert på plasseringen av GTS, er de delt inn i:

på land (dam, elv, innsjø, sjø);
underjordiske rørledninger, tunneler.

Basert på arten og formålet med bruken, skilles følgende typer hydrauliske strukturer ut:

vann og energi;
for vannforsyning;
gjenvinning;
kloakkrør;
vann transport;
dekorative;
smelting av tre;
sport;
fiskerier.

I henhold til deres funksjonelle formål er hydrauliske strukturer klassifisert som følger:

vannholdende konstruksjoner som skaper trykk eller forskjell i vannstand foran og bak konstruksjonen (dammer, diker);
vannforsyningsstrukturer (vannledninger) som brukes til å overføre vann til spesifiserte punkter (kanaler, tunneler, kanaler, rørledninger, sluser, akvedukter);
reguleringsstrukturer designet for å forbedre forholdene for strømmen av vassdrag og beskytte elveleier og -banker (skjold, demninger, halvdammer, bankbeskyttelse, isføringsstrukturer);
overløpskonstruksjoner som brukes til å passere overflødig vann fra reservoarer, kanaler, trykkbassenger, som tillater delvis eller fullstendig tømming av reservoarene.

Spesielle hydrauliske strukturer er inkludert i en spesiell gruppe:

GTS for bruk av vannenergi - vannkraftverksbygninger og trykkbassenger;
GTS for vanntransport - fraktlåser, tømmerrenner;
gjenvinning hydrauliske strukturer - hoved- og distribusjonskanaler, porter, regulatorer;
hydrauliske strukturer for fiskeri - fiskepassasjer, fiskedammer;
komplekse hydrauliske strukturer (vannverk) - hydrauliske strukturer forent av et felles nettverk av demninger, kanaler, sluser, kraftverk, etc.

Typen og klassifiseringen indikerer et bredt spekter av deres bruk. Enhver av disse strukturene er bygget på vannressurser - fra elver og innsjøer til hav eller grunnvann - og er nødvendige for å bekjempe den destruktive kraften vannelement. Hvert av systemene har sine egne egenskaper for konstruksjon og drift.

Hvordan er de klassifisert?

Hydrauliske konstruksjoner forstås som systemer som gjør det mulig med fordel å bruke eller forhindre skadevirkninger av overflødig vann på miljø. Alle moderne vannskiller, landgjenvinning) kalles "hydrauliske strukturer". Deres typer og klassifisering, avhengig av funksjonene ved installasjon og drift, er som følger:

hav, innsjø, elv eller dammer;
over bakken eller under jorden;
betjenes av vannsektoren;
brukes av ulike bransjer.

Moderne hydrauliske strukturer inkluderer demninger, diker, overløp, vanninntak og kanaler. Generelt, alle systemer som er installert på

Vannholdende

Vannholdende hydrauliske konstruksjoner er konstruksjoner som kan brukes til å skape trykk eller gi en forskjell foran og bak demningen. Eksperter sier at vannregimet i bakvannssonen endres avhengig av de naturlige og klimatiske forholdene i regionen. Vannholdende hydrauliske strukturer er de viktigste strukturene for å lage demninger, siden de står for stort press på grunn av vanntrykk. Hvis den vannholdende strukturen plutselig svikter, vil trykkfronten av vannet være vanskelig å kontrollere, og dette kan føre til alvorlige konsekvenser.

Vannledende

Vannforsyningskonstruksjoner består av vanninntak, overløp, overløp og kanaler. Dette er hydrauliske strukturer som brukes til å overføre vann til spesifiserte punkter. Vanninntakssystemer som tar vann fra et reservoar og leverer det til vannkraft, vannforsyning eller vanningsanlegg fortjener spesiell oppmerksomhet. Deres oppgave er å sikre passasje av vann inn i vannrørledningen i etablert volum, mengde og kvalitet i henhold til vannforbruksplanen. Avhengig av plasseringen kan det være:

overflate: vann tas på nivå med den frie overflaten;
dypt: vann tas under nivået på den frie overflaten;
bunn: vann tas fra den nederste delen av vassdraget;
lagdelt: med denne strukturen tas vann fra flere nivåer - dette avhenger av nivået i selve reservoaret og kvaliteten på forskjellige dyp.

Oftest er vanninntaks hydrauliske strukturer installert på elver. Bildet viser at slike strukturer kan være høye og lave.

Vanninntak for ulike reservoarer

Avhengig av type kilde kan vanninntak være elv, innsjø, hav eller reservoar. Blant elvestrukturer er de mest populære kyst-, flytende og kanalstrukturer, som kan kombineres med pumpestasjoner eller monteres separat:

Det må monteres en landkonstruksjon dersom bredden er bratt. Denne utformingen består av vanninntaks hydrauliske strukturer bestående av betong eller armert betong med stor diameter. Bildet viser at frontveggen vender mot land.
Kanalsystemer er plassert på og kjennetegnes ved et hode plassert i
Flytende strukturer er en pongtong eller lekter med pumper installert på dem, gjennom hvilke vann tas fra elven og tilføres gjennom rør til kysten.
Bøttevanninntakssystemer tar vann fra et reservoar ved hjelp av en bøtte plassert på kysten.

Regulerende

Regulerende hydrauliske strukturer - hva er de? På en annen måte kalles de rettekonstruksjoner, da de lar deg regulere strømmen av elver. Dette kan oppnås gjennom bygging av strømstyrende og begrensende strukturer i selve elveleiet og langs bredden av reservoaret. Takket være slike systemer dannes elvestrømmen slik at den beveger seg med relativt lav hastighet og dermed opprettholder en farled med forhåndsbestemte minimumsverdier for bredde, dybde og krumning. Disse hydrauliske strukturene er populære, hvis typer og klassifisering er som følger:

kapitalstrukturer som er en del av generelle systemer for regulering av elver og rettet mot langsiktig bruk;
lette strukturer, som ellers kalles midlertidige og brukes hovedsakelig på elver med lite og middels volum.

De første strukturene består av demninger, omsluttende sjakter, demninger og takler ideelt sett erosjon og ødeleggende effekter av vann. Lyskontrollstrukturer er gardiner, smykker laget av børstetre, som rett og slett dirigerer eller avleder strømmen til enheten.

Vanning hydrauliske strukturer

Typer og klassifisering antyder inndeling i henhold til tilstedeværelsen av demninger - damløse eller oppdemte. De første systemene innebærer opprettelse av en kunstig kanal, som går fra elven i en viss vinkel og tar bort deler av strømmen i vassdraget. For å forhindre at sediment fra bunnen kommer inn i vanningskanalen, er slike strukturer plassert på konkave deler av kysten. Hvis vannstrømmene er betydelige, kreves det konstruksjon av damkonstruksjoner, som igjen kan være overflate- eller dype.

Kulverter

Kulvert hydrauliske konstruksjoner er overløp og overløp. Disse systemene er klassifisert som kontrollerte eller automatiske. Ved hjelp av et overløp slippes overskuddsvann ut fra et reservoar, og et overløp er et system der vann renner fritt over toppen av en vannholdende struktur. Avhengig av egenskapene til vannbevegelse, kan slike systemer være uten trykk eller trykk.

Spesielt formål

Blant de spesielle hydrauliske strukturene er: vannkraftstrukturer, vannings- og dreneringsstrukturer, gjenvinningssystemer og vanntransportstrukturer. La oss se nærmere på disse strukturene:

Vannkraftstrukturer kan være innebygd, elveløp, dambasert eller avledningsvis. Slike systemer består av vanninntakskonstruksjoner, trykkrørledninger, turbiner med generatorer, utløpsrørledninger og forskjellige typer skodder Vannkraftverk er nødvendig for å omdanne energien fra vannstrømmen til elektrisitet.
Vanntransport: disse systemene består av sluser, skipsheiser, havneanlegg, som er installert på elver og kanaler med forskjellige vannnivåer i dem.
Gjenvinning: disse systemene lar deg tenke gjennom tiltak rettet mot radikal forbedring av land. Som en del av landvinningen blir arealer drenert og vannet. Ved å bruke dreneringssystemet fjernes overflødig fuktighet, og vanningssystemet sikrer rettidig vanning av territoriet. Dreneringssystemer kan være horisontale eller vertikale.
Fiskepassasjer: disse hydrauliske strukturene sikrer passasje av fisk fra den nedre vannstanden til den øvre, hovedsakelig under gytevandringen. Det er to typer slike systemer: den første involverer uavhengig passasje av fisk gjennom spesielle fiskepassasjer, den andre - gjennom spesielle fiskepassasjesluser og fiskeheiser.
Settingstanker: de er spesielle lagringstanker der industriavfall og avløpsvann samles opp.

I noen tilfeller kombineres generelle og spesielle konstruksjoner, for eksempel plasseres et overløpssystem i et vannkraftverksbygg. Slike komplekse systemer kalles enheter av hydrauliske strukturer.

Hvilken fare?

Det er også en inndeling av hydrauliske strukturer i henhold til graden av deres fare: de kan være lave, middels, høye eller ekstremt høy grad fare. Oftest er hovedfaktorene som påvirker faren for hydrauliske strukturer naturlige belastninger og påvirkninger, manglende overholdelse av designløsningen med regulatoriske krav, brudd på driftsforholdene til strukturer eller konsekvenser og skade på grunn av en ulykke. Eventuelle mangler og uforutsigbare påvirkninger kan føre til ødeleggelse av strukturer og et gjennombrudd av trykkfronten.

Kapittel 9 Hydrodynamiske ulykker

9.1. Hydrauliske strukturer

Hydrauliske strukturer og deres klassifiseringer

TIL hydrauliske strukturer (TTC) inkludere trykkfrontstrukturer

Og naturlige demninger (dammer, sluser, demninger, vanningssystemer, demninger, demninger, kanaler, stormavløp, etc.), skaper en forskjell i vannstand før og etter dem, designet for å bruke vannressurser, samt for å bekjempe de skadelige effektene av vann.

Basseng - en del av en elv mellom to tilstøtende demninger på en elv eller en del av en kanal mellom to sluser.

Oppstrøms demningen - del av elva over en støttestruktur (demning, sluse). Nedstrøms – del elver under støttestrukturen.

Et forkle er en forsterket del av et elveleie i nedstrøms en hydraulisk overløpskonstruksjon som beskytter sengen mot erosjon og utjevner strømningshastigheten.

Som regel har kunstige og naturlige demninger avløp: for kunstige demninger - rettet, for naturlige - tilfeldig dannet (spontan).

Det er flere klassifiseringer av hydrauliske strukturer.

Basert på deres plassering er GTS delt inn i:

på land (dam, elv, innsjø, sjø);

underjordiske rørledninger, tunneler.

Av art og formål med bruk Følgende typer hydrauliske strukturer skilles ut:

vann og energi;

for vannforsyning;

gjenvinning;

V. A. Makashev, S. V. Petrov. "Farlige situasjoner av menneskeskapt natur og beskyttelse mot dem: en lærebok"

kloakkrør;

vann transport;

dekorative;

smelting av tre;

sport;

fiskerier.

Av funksjonelt formål GTS er klassifisert som følger:

vannholdende strukturer, skape trykk eller forskjell i vannstand foran og bak strukturen (dammer, diker);

vannforsyningsstrukturer(vannledninger) som brukes til å overføre vann til spesifiserte punkter (kanaler, tunneler, kanaler, rørledninger, sluser, akvedukter);

regulatoriske (korrigerings) strukturer,designet for å forbedre forholdene for strømmen av vassdrag og beskytte elveleier og bredder (skjold, demninger, halvdammer, bankbeskyttelse, isføringsstrukturer);

vannutslippsstrukturer, tjener til å passere overflødig vann fra reservoarer, kanaler, trykkbassenger, som tillater delvis eller fullstendig tømming av reservoarene.

I en spesiell gruppe skilles ut spesielle hydrauliske strukturer:

GTS for bruk av vannenergi - vannkraftverksbygninger og trykkbassenger;

GTS for vanntransport - fraktlåser, tømmerrenner;

gjenvinning hydrauliske strukturer - hoved- og distribusjonskanaler, sluser, regulering

hydrauliske strukturer for fiskeri – fiskepassasjer, fiskedammer;

komplekse hydrauliske strukturer (vannverk) - hydrauliske strukturer forent av et felles nettverk av demninger, kanaler, sluser, kraftverk, etc.

Klasser av hydrauliske strukturer

Hydrauliske strukturer av trykkfronten avhengig av mulige konsekvenser deres ødeleggelse er delt inn i klasser: vannkraftverk med en kapasitet på 1,5 millioner kW eller mer tilhører klasse I, og de med lavere effekt – til II–IV. Gjenvinningsstrukturer med et vannings- og dreneringsområde på over 300 tusen hektar tilhører klasse I, og med et område på 50 tusen hektar eller mindre - til II–IV.

Klassen til de viktigste permanente strukturene til trykkfronten avhenger også av deres høyde og typen grunnjord (tabell 16).

Tabell 16

Klasser av de viktigste permanente hydrauliske strukturene til trykkfronten, avhengig av deres høyde og type fundamentjord

V. A. Makashev, S. V. Petrov. "Farlige situasjoner av menneskeskapt natur og beskyttelse mot dem: en lærebok"

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

Lagt ut på http://www.allbest.ru

1. Generelle bestemmelser

Den grenen av vitenskap og teknologi som gjennom utviklingen av spesielle komplekser av strukturer, utstyr og enheter tar for seg bruken av vannressurser og bekjemper deres skadelige effekter, kalles hydraulisk teknikk.

I hydraulikkteknikk er følgende hovedområder for bruken identifisert:

bruken av vannenergi, der energien til bevegelig (fallende) vann omdannes til mekanisk og deretter elektrisk;

gjenvinning (forbedring) av land ved å vanne tørre områder og drenere våtmarker, samt ved å beskytte dem mot de skadelige effektene av vann (flom, flom, erosjon, etc.);

vanntransport - forbedring av seilbare forhold for elver og innsjøer, bygging av havner, sluser, kanaler, etc.;

vannforsyning og avløp for befolkede områder og industribedrifter.

Alle de listede grenene innen hydraulikkteknikk er ikke isolert, men er nært forbundet og sammenvevd i den komplekse løsningen av vannhåndteringsproblemer.

I henhold til deres formål er hydrauliske strukturer delt inn i generelle og spesielle. Den første, som brukes i alle grener av hydraulikkteknikk, inkluderer: vannløftende strukturer som skaper trykk og opprettholder det - demninger, diker, etc.; kulverter som tjener til nyttig vanninntak eller utslipp av overflødig vann; vannforsyning - kanaler, skuffer, rørledninger og tunneler; regulatorisk - for å regulere kanaler, beskytte banker mot erosjon, etc.; koble til, tjene til å koble til bassenger og forskjellige hydrauliske strukturer - dråper, raske strømmer, distanser, separate okser; is- og slamdeponering og sedimentfjerning. For spesielle hydrauliske konstruksjoner som kun brukes i visse forhold, inkluderer: vannkraft - maskinbygg av vannkraftverk, avledningsstrukturer; vanntransport - sluser, kanaler, havneanlegg; vanning og drenering - vanninntak, vannledninger, renseanlegg.

Hydrauliske strukturer er vanligvis reist i form av et kompleks av strukturer, inkludert vannløfting, kulvert, drenering, transport, energi osv. Et slikt kompleks av strukturer kalles et hydraulisk kompleks. Avhengig av formålet kan det være energi-, vannings- eller skipsfart (transport) vannverk. Men i de fleste tilfeller bygges det komplekse vannverk som samtidig løser flere vannforvaltningsproblemer.

Hydraulisk konstruksjon skaper en intensiv ingeniørmessig innvirkning på naturlige forhold, endrer plasseringen av grunnlaget for erosjon av området rundt i reservoarområdet, forårsaker endringer i forholdene for tilførsel og bevegelse av grunnvann, aktiverer skråningsprosesser (skred), endrer mikroklima i området osv. I tillegg kan opprettelsen av reservoarer med stor vannforsyning forårsake katastrofal oversvømmelse av elvedalen under strukturen i tilfelle en ulykke. Alt dette krever en spesielt nøye undersøkelse av territoriet der vannkraftverk er lokalisert.

Under designprosessen, basert på formålet med strukturene og spesifikke naturlige forhold, valg av det mest rasjonelle stedet for plassering av hovedstrukturene til vannverket, dets utforming, valg av type og parametere for vanntrykkstrukturer, dybden av innsetting og støtte på grunnbergartene, grensesnittet med steinmasse i tilknytning til sidene av dalen, samt opplegget for anleggsarbeidene.

Historien til demninger viser at de hvis ødeleggelse forårsaket forferdelige katastrofer kollapset i 2/3 av tilfellene, ikke på grunn av feil i beregninger eller i valg av materiale, men på grunn av mangler i fundamentene - på dårlig jord, ofte mettet med vann, som var en konsekvens av utilstrekkelig bevissthet om de geologiske og hydrogeologiske forholdene til grunnjord. Et eksempel på dette er katastrofen ved Vajont-reservoaret i Italia.

I 1959, på VI-kongressen den store demninger, italienske hydrauliske ingeniører L. Semenza, N. Biadene, M Pancini rapporterte om verdens høyeste buedammen ved elven. Vayont, 265,5 m høy (70 km nord for Venezia). Rapporten dekket designfunksjonene til demningen i stor detalj. For å slippe ut flomvann på toppen av demningen, ble det anordnet et overløp med 10 hull, hver 6,6 m lang, to tunneler og ett bunnoverløp. For å forsterke bunnen av dammen er det gitt areal sementering av fjellet, med et borevolum på 37 000 m3. For å hindre filtrering under dammen og på breddene ble det montert en fugegardin med et borevolum på 50 000 m3. Demningen ble beregnet til 4 analytiske metoder(uavhengige buer, prøvelaster, etc.). I tillegg ble damdesignet studert på to modeller ved instituttet i Bergamo (skala 1:35). Modelltester gjorde det mulig å lette demningen ved å redusere tykkelsen litt. Om de geologiske forholdene ble det bare sagt at Vayont-dalen er sammensatt av kalksteiner og dolomitter, karakteristisk for de østlige Alpene, at lagene faller oppstrøms elven og dette er gunstig for å støtte demningen (fig. 1).

Demningen ble fullført i 1960, og 9. oktober 1963 skjedde en av de verste katastrofene i hydraulikkteknikkens historie, noe som resulterte i mer enn 2600 menneskers død. Årsaken var et skred som raste ned i reservoaret. Verdens høyeste tynne buedammen overlevde; alle designernes beregninger viste seg å være korrekte. Som analysen av materialer etter katastrofen viste, tok geologer ikke hensyn til det faktum at kalksteinslagene danner en synklinal fold, hvis akse faller sammen med retningen til dalen. Samtidig er den nordlige fløyen kuttet av en forkastning. I 1960 dannet det seg et skred med et volum på 1 million m3 på venstre bredd nær dammen.

I 1960-1961 en 2 kilometer lang katastrofal overløpstunnel ble brutt hvis jordskred gjenopptas. For å overvåke utviklingen av skredprosesser ble det lagt et nettverk av geodetiske benchmarks, men det viste seg at benchmarkene ikke kuttet hovedglideflaten. Fra 1961-1963 et kontinuerlig gravitasjonskryp ble observert. Sent på kvelden 9. oktober 1963 skiftet 240 millioner m3 jord inn i reservoaret på 30 sekunder, med en hastighet på 15-30 m/s. En enorm bølge 270 m høy krysset det 2 kilometer lange reservoarreservoaret på 10 sekunder, fløt over demningen og feide bort alt i sin vei og styrtet ned i dalen. Seismiske rystelser ble registrert i Wien og Brussel.

Ris. 1. Geologisk del av elvedalen. Vajont (Italia): 1 - Øvre kritt; 2 - Nedre kritt; 3 - malm; 4 - dogger; 5 - leyas. Tall i sirkler: 1 - hovedglideflate; 2 - gled blokk; 3 - feil; 4 - bunnen av isdalen; 5 - retning av eldgamle sprekker; 6 - retning av unge sprekker; 7 - reservoar

2. Vannverk

Vannkraftverket ved lavlandselva inkluderer et vannkraftverk. For at turbinene til et vannkraftverk skal fungere, kreves det ikke bare en kontinuerlig vannstrøm, men også et trykk - nivåforskjellen mellom de øvre og nedre bassengene, dvs. deler av elva oppstrøms og nedstrøms for vannkraftverket. Trykket er konsentrert på et praktisk sted som et resultat av bygging av en demning eller annen vannholdende struktur og fylling av reservoaret. Disse to elementene er viktige komponenter i vannverket. Et reservoar er også nødvendig for å regulere den ujevne strømmen i elven, og bringe den i tråd med vannforbruket, dvs. V i dette tilfellet med en graf over den elektriske belastningen til et vannkraftverk. Vannkraftverk på høyvannssletteelver er plassert i bunnen og kalles enten lavtrykksrenn-of-elv, eller dambasert, hvis trykket er høyt nok.

Siden det ikke er økonomisk gjennomførbart å akkumulere sjeldne høyvannsflommer i reservoaret og siden forbruket av elektrisk energi, d.v.s. bruken av vanntilførselen kan bli avbrutt på grunn av en ulykke; vannkraftanlegget må ha et overløp for å føre vann fra det øvre bassenget til det nedre bassenget, i tillegg til turbiner, for å unngå å renne over reservoaret og renne over vannet demningen med påfølgende ødeleggende konsekvenser. I tillegg til turbinene kan passasje av vann inn i det nedre bassenget ved stans av vannkraftverksenheter også være nødvendig når reservoaret ikke er fylt, dersom uten tilførsel av dette vannet, vannbrukere plassert nedstrøms - vannkraftverk. kraftverk, vanntransport, vanningsanlegg osv. - vil lide skade. For å løse dette problemet bygges kulverter med dype hull – vannutløp – som en del av det hydrauliske systemet.

Passasje av vann inn i det nedre bassenget kan også være nødvendig for tømming av reservoaret for inspeksjon og reparasjon av vannkraftanlegg. Da bør det inkludere sluk med dype eller bunnhull. For å levere en stor mengde vann til hovedformålet - til turbinene til et vannkraftverk, rense det for farlige inneslutninger - is, slaps, sediment, søppel, etc., er det nødvendig med spesielle strukturer - vanninntak.

Et vannkraftverk kan ligge ved en fjellelv ikke i nærheten av en demning, men nedstrøms på bredden; vann tilføres det fra vanninntaket av en spesiell vannledning og ledes fra den inn i elven også av en spesiell vannledning, som sammen kalles avledning, og separat - innløps- og utløpsavledninger. Hensikten med avledningsanordningen er den samme som konstruksjonen av en demning, konsentrasjonen av trykk for praktisk bruk. I fjellelver faller vann med en stor overflatehelling, og sprer den potensielle energien. En kanal lagt langs land med minimal helning bringer vann til vannkraftverket med et overflatenivå som avviker lite fra nivået til det øvre bassenget.

Som et resultat bruker stasjonen større trykk, fall av en større del av elven, ikke bare på grunn av støtten til demningen, men også på grunn av forskjellen i bakkene til elven og kanalen. Rollen til abduktiv avledning er lik; vannstanden i den skiller seg lite fra vannstanden i elva ved enden av omleggingen, slik at ved begynnelsen av utløpsavledningen ved vannkraftstasjonen er nivået lavere enn nærliggende i en paralleltstrømmende elv. Dermed får stasjonen enda større trykk ved å bruke fallet av en ekstra del av elven. Avledningshydrosystemer har en stor utstrekning, så de inkluderer en toppenhet med en demning, et overløp og et vanninntak, en stasjonsenhet med et trykkbasseng som fullfører forsyningsomledningen, rørledninger som leverer vann til turbinene og en vannkraftverksbygning og de tidligere nevnte avledningselementene.

Ris. 2. Lavtrykksvannkraftkompleks i elveløp med vannkraftverk og skipssluse

I fig. Figur 3 viser et vannkraftverk med kort fordrøyningskanal på en fjellelv. Hovedenheten inkluderer en overløpsdam av betong, et vanninntak med sedimentasjonstank. Stasjonsenheten inkluderer et trykkbasseng og et ledig overløp. I fig. 9 viser, delvis i snitt, et underjordisk vannkraftverk med tunnelomlegging. En høy overløpsdam, et dypvannsinntak, samt en overspenningstank i enden av trykkinnløpsdelen av omledningen er synlige.

Ris. 3. Vannkraftverk med fordrøyningskanal

Hvis det er en demning, må vannkraftkomplekset inkludere overløp, samt vannuttak som er nødvendige for navigering. Begge disse funksjonene er ofte kombinert i ett bygg. Som følge av byggingen av demningen oppstår det et fall (nivåforskjell) mellom bassengene, for å overvinne hvilke skip som både går oppstrøms og nedstrøms som trenger navigasjonsfasiliteter (sluser, skipsheiser. Ofte bygges en havn ved siden av vannverket med vannområde beskyttet mot stormbølger, kaiplasser og bakevje for overvintrende skip.

Innfartskanalene til navigasjonsanlegget, oppstrøms og nedstrøms, danner en slags avledning som skip beveger seg langs, men lite vann renner, kun for å fylle og tømme slusekammeret under prosessen med å låse skip. Noen ganger får disse kanalene en betydelig lengde hvis det er nødvendig å omgå en del av elven som er upraktisk for navigering - å rette en skarp sving, å omgå stryk. Lange kanaler med mange sluser forbinder forskjellige elver med hverandre.

Bruk av vannressurser for å vanne jordbruksland og vanning av tørre områder krever bygging av egne komplekser av hydrauliske strukturer og pålegger sine egne krav for å regulere elvestrømmen. Området med vannet land er vanligvis veldig stort, og de hydrauliske strukturene som ligger på det er så mange at komplekset deres ikke kan kalles et hydraulisk system; de kalles et vanningssystem. En del av strukturene, kompakt plassert på den brukte elven, som en del av en demning som danner et reservoar for å regulere strømmen av elven, et overløp for å passere flommen, et vanninntak og en sedimentasjonstank for sedimentering fra vann tatt for vanning , kalles hovedenheten til vanningssystemet.

Fra hodenoden til de vannete landene tilføres vann av en hovedvannledning, oftest en kanal. Lengden måles i titalls og hundrevis av kilometer; underveis forgrener distributører seg fra den, og sprinklere forgrener seg fra dem. Ubrukt restvann fra åkrene samles opp av samlere og slippes ut i vassdraget. Dersom en del av irrigasjonsarealet ligger over vannstanden i hovedkanalen, tilføres vann til disse jordene fra pumpestasjoner. På selve vanningsnettverket er det regulatorer, differensialer, utslippsstrukturer, etc.

Dreneringssystemer i områder med overdreven jordfuktighet og utbredte sumper krever naturligvis ikke bygging av demninger. Komplekset av strukturer til disse systemene inkluderer drenering, små og store kanaler, forskjellige strukturer på dreneringsnettverket; Det utføres utbedringsarbeider på vassdrag (retting, rydding, utdyping, kystdammer). Avløpssystemet kan gravitasjonsmates, men dersom terrenget er for flatt kan det kreves pumpestasjoner på nettet for å pumpe vann ut i vassdraget.

Integrerte vannforsynings- og avløpssystemer er svært komplekse og varierte. Sorten avhenger hovedsakelig av typen vannforbruker - kommunal eller industriell vannforsyning. Mange industrier krever kontinuerlig tilførsel av store mengder vann, disse inkluderer for eksempel tremasse og papir, metallurgiske, kjemiske, termiske (og kjernefysiske) kraftverk (for kjøling av kondensatorer). Før den resterende delen av dette vannet, endret kvalitet (avløpsvann), slippes ut i et vassdrag eller tilbake til produksjon (resirkulert vannforsyning), skal det renses, desinfiseres, avkjøles osv. Som del av en integrert vannforsyning og avløpssystem, i tillegg til hovedenheten for konstruksjoner på elva og nettverket av vannledninger hos forbrukeren, er det pumpestasjoner og et system for rensing av vann hentet fra vassdraget, samt et mer komplekst system for rensing av fjernet vann fra forbrukeren.

3. Reservoarer

Et reservoar er et kunstig reservoar med betydelig kapasitet, vanligvis dannet i en elvedal av vannholdende strukturer for å regulere dets strømning og videre bruk i den nasjonale økonomien. I tabellen 1 viser de største reservoarene i verden.

Tabell 1. Største reservoarer i verden

Følgende hovedelementer og soner skilles ut i reservoaret (fig. 4).

Ris. 4. Hovedelementer og soner i reservoaret. Hovedelementer i regimet: 1 - lav vannstand opp til bakevje; 2 - flomnivå opp til bakevje; 3 - normalt holdenivå; 4 - høy vannstand under bakvannsforhold

Gjennomstrømningskapasiteten til et vannverkskompleks (dets turbiner, overløpsspenn, bunnhull, sluser) er begrenset av økonomiske og, sjeldnere, tekniske årsaker. Derfor, når et reservoar strømmer med en svært sjelden frekvens (en gang hvert hundre, tusen eller til og med ti tusen år), er det hydrauliske systemet ikke i stand til å passere hele vannmassen som strømmer langs elven. I disse tilfellene stiger vannstanden gjennom reservoaret og ved demningen, noen ganger øker volumet betydelig; øker samtidig gjennomstrømning vannverk En slik økning i nivået over FSL i perioden med høyflom av sjeldne frekvenser kalles å tvinge reservoarnivået, og selve nivået kalles forforced retaining water (FRU). På magasiner som brukes til vanntransport eller tømmerrafting, er nivånedgangen i navigasjonsperioden begrenset til det nivået der elveflåten på grunn av forholdene i dypet kan den fortsette normal drift. Dette nivået, som ligger mellom NPU og UMO, kalles navigasjonsresponsnivået (NS). Vannstander, spesielt ved NPU og FPU, ved demningen, i midten og øvre soner reservoarene er ikke det samme. Hvis nivået på demningen tilsvarer NSL-merket, øker den når den beveger seg bort fra den, først med centimeter, og deretter med titalls centimeter. Dette fenomenet kalles bakvannskurven.

I tillegg til de store og utvilsomme fordelene som reservoarer gir, er det ofte knyttet til etter at de er fylt Negative konsekvenser. Disse inkluderer følgende. Den største skaden på nasjonaløkonomien kommer fra konstant oversvømmelse av territorier med bosetninger, industribedrifter, jordbruksland, skog, mineralressurser, jernbaner og veier, kommunikasjons- og kraftledninger, arkeologiske og historiske monumenter og andre gjenstander. Med permanent oversvømmet mener vi områder som ligger under normalt tilbakeholdsnivå. Midlertidig oversvømmelse av områder som ligger på bredden av reservoarer som strekker seg fra normale til tvungne bakvannsnivåer forårsaker også skade, men forekommer sjelden (en gang hvert 100. - 10.000. år).

En økning i grunnvannsnivået i området ved siden av reservoaret fører til oversvømmelse - sumping, flom av underjordiske strukturer og kommunikasjon, noe som også er ulønnsomt.

Omforming (omarbeiding) av bredden av reservoarer av bølger og strømmer kan føre til ødeleggelse av store områder med nyttig, utviklet territorium. Skredprosesser skjer eller blir mer aktive langs bredden av reservoarer. Forholdene for navigasjon og tømmerrafting på elva endres radikalt, elva blir til en innsjø, dybder øker, hastigheter avtar. Underbrodimensjonene som kreves for vanntransport reduseres.

Vinterregimet i elva endres sterkt, isdekket på reservoaret forlenges, og slammet forsvinner, hvis det var noe. Turbiditeten avtar når sedimentet legger seg i reservoaret.

Blant tiltakene for å kompensere for skader forårsaket av flom og flom av landområder, flyttes byer, arbeiderbosetninger, kollektive gårdseiendommer, samt industribedrifter og restaureres til nye steder som ikke er oversvømmet. Individuelle veiseksjoner flyttes, overflaten utvides, fyllingsskråninger forsterkes, etc. De flytter eller verner historiske og kulturminner, og hvis dette ikke er mulig, studerer og beskriver de dem. De hever bruspenn og bygger bruoverganger på nytt. Elvebåter erstattes av innsjøflåter, og molrafting erstattes av slepeflåter. De utfører avskoging og skogrydding av reservoarområdet. Fullføre utviklingen av mineralressurser (for eksempel kull, malm, byggematerialer etc.) eller gi muligheten for deres påfølgende utvikling i nærvær av et reservoar. Noen ganger viser det seg å være økonomisk gjennomførbart i stedet for å fjerne økonomiske anlegg og bosetninger fra magasinflomsonen, iverksette ingeniørverntiltak.

Komplekset av hydrauliske ingeniør- og gjenvinningstiltak, samlet under navnet ingeniørvern, inkluderer diking eller inngjerding av gjenstander og verdifulle landområder, drenering av oversvømmede eller innfelte områder ved bruk av drenering og utpumping av vann, styrking av breddene i visse deler av reservoaret, etc.

4. Demninger

En demning er en struktur som blokkerer et vassdrag, som baker opp vann til et nivå høyere enn husstanden og dermed konsentrerer et praktisk brukstrykk på ett sted, dvs. forskjellen i vannstand foran og bak demningen. Demningen inntar en viktig plass i ethvert trykkhydraulikksystem.

Demninger bygges under forskjellige klimatiske og naturlige forhold - i nordlige breddegrader og i permafrostområder, så vel som i sør, i tropiske og subtropiske soner, med høye positive temperaturer. Plasseringen deres inkluderer høyvannsslette elver som renner i kanaler som består av ikke-steinholdig jord - sand, sandholdig leirjord, leirjord og leire, samt fjellelver som renner i dype steinete kløfter, hvor sterke jordskjelv ofte forekommer. Variasjonen av naturlige forhold, formål for å lage demninger, omfanget og teknisk utstyr for konstruksjon har ført til en rekke typer og design. Som andre strukturer kan demninger klassifiseres i henhold til mange kriterier, for eksempel etter høyde, materialet de er bygget av, evnen til å passere vann, arten av deres arbeid som holdekonstruksjoner, etc.

Hydrauliske vannholdende strukturer, som inkluderer demninger, oppfatter krefter av forskjellig opprinnelse, natur og varighet, hvis totale påvirkning er mye større og mer kompleks enn virkningen av krefter på bygninger og strukturer av industriell og sivil type.

For å forstå driftsforholdene til vannholdende strukturer, vurder diagrammet av en betongdam med hovedbelastningene som virker på den. Som alle utvidede betongkonstruksjoner er dammen kuttet i seksjoner med sømmer som lar seksjonene fritt deformeres under temperaturpåvirkning, krymping og nedbør, noe som forhindrer dannelse av sprekker. Følgende krefter virker på hver del av demningen med lengde L, høyde H og bunnbredde B.

Vekten til damseksjonen G bestemmes av dens geometriske dimensjoner og betongens egenvekt g=rґg (som kjent er egenvekten til et stoff lik produktet av dets tetthet og tyngdeakselerasjonen).

Ris. 5. Tverrprofiler av moderne demninger sammenlignet med silhuettene til andre strukturer (dimensjoner i meter): 1 - Dnepr; 2 - Bukhtarminskaya; 3 - Krasnoyarsk; 4 - Bratskaya; 5 - Charvakskaya; 6 - pyramide av Cheops; 7 - Toktogul; 8 - Chirkeyskaya; 9 - Sayano-Shushenskaya; 10 - Usoi demning; 11 - Nurek; 12 - Moskva statsuniversitet; 13- Ingurskaya

Trykket av filtrert vann på bunnen av demningen oppstår på grunn av den underjordiske strømmen av vann som strømmer under trykk gjennom porene og sprekker i jorden til dambasen fra den øvre halen til den nedre. Den omtrentlige verdien av denne kraften, kalt mottrykk, er lik:

U=ґgBL,

hvor H1, H2 er vanndybdene i bassengene; g er den spesifikke vekten til vann; a er en reduksjonsfaktor som tar hensyn til påvirkningen av anti-sig-innretninger og drenering ved bunnen av demningen.

Det hydrostatiske vanntrykket fra de øvre og nedre bassengene bestemmes av formlene:

W1=gH12L/2; W2 = gH22L/2.

Styrkene som er oppført ovenfor tilhører kategorien de viktigste og konstant i drift. Foruten dem, i nødvendige saker spesielle formler tar hensyn til det dynamiske trykket til bølger, trykket av is, sediment avsatt i reservoaret, samt seismiske krefter. Ujevne temperatursvingninger har en ekstra effekt på styrken til en betongdam. Avkjøling av damflatene gir strekkspenninger i dem, og det kan dannes sprekker i betong som motstår dem svakt. Under forholdene til de oppførte kreftene og vanntrykket må dammen være sterk, skjærbestandig og vanntett (dette kravet gjelder også for dens fundament). I tillegg skal demningen være økonomisk, d.v.s. Av alle alternativene som tilfredsstiller de nevnte kravene, bør alternativet preget av en minimumskostnad velges.

En spesiell plass i hydraulikkteknikk er okkupert av spørsmål knyttet til filtrering av vann fra oppstrøms til nedstrøms. Dette fenomenet er uunngåelig, og hydraulikkteknikkens oppgave er å forutsi og organisere det, og å forhindre farlige eller ulønnsomme konsekvenser ved hjelp av tekniske tiltak. Banene til filtreringsstrømmer kan være: kroppen til strukturen, selv om den er bygget av betong; grunnlaget for en struktur, spesielt når det er ikke-steinete eller oppsprukket stein; banker på steder der trykkstrukturer grenser til dem. Skadelige konsekvenser filtrering er uproduktive tap av vann fra reservoarer, som derfor ikke brukes til nasjonaløkonomiske formål, mottrykk, som reduserer stabiliteten til trykkstrukturen, og filtreringsforstyrrelser eller deformasjoner av kroppen til en jorddemning eller ikke-fjellfundament , spesielt i form av suffusjon eller oppløfting.

Sufusjon kalles vanligvis fjerning av små partikler ved filtreringsstrøm gjennom porene mellom flere store partikler; det forekommer i ikke-sammenhengende (løs) jord - heterogen sand, sand-grus. Med kjemisk suffusjon oppløses salter som ligger i bergarter. En utstrømning er fjerning ved hjelp av en underjordisk strømning, filtrering fra under en trykkstruktur og inn i nedstrøms, av betydelige volumer av grunnjord bestående av sammenhengende bergarter, som leire, leire, etc.

For å sikre normal drift av strukturen og eliminere farlige fenomener, er det gitt en rasjonell underjordisk krets ved utforming av strukturen (fig. 6). Dette oppnås ved å øke filtreringsveien under strukturen, lage et vanntett belegg i øvre basseng (nedstrøms) og et kraftig vannreservoar i nedre basseng, legge spunt eller andre gardiner, tenner eller andre tiltak.

Ris. 6. Diagram av en demning på en filterbase (ifølge S.N. Maksimov, 1974): 1 - damkropp, 2 - vannforekomst, 3 - forkle, 4 - ned, 5 - strømningslinjer, 6 - spunt

Demninger laget av jordmaterialer.

En eldgammel type trykkhydrauliske strukturer er demninger laget av jordmaterialer. Avhengig av jordsmonnet som brukes, kan demninger være homogene eller heterogene; i tverrprofilen består kroppen til sistnevnte av flere typer jord. For å bygge en homogen jorddemning brukes forskjellige lavpermeable jordarter - sand, morene, løsmasse, sandjord, leirjord osv. Når det gjelder utformingen av demningen og dens forbindelse med fundamentet, er dette den enkleste typen trykk. struktur.

Heterogene jorddammer er på sin side delt inn i demninger med en skjerm av lavgjennomtrengelig jord, lagt på siden av oppstrømskråningen av demningen, og demninger med en kjerne, der lavgjennomtrengelig jord ligger midt i damprofilen. I stedet for jordkjerne kan det benyttes jordfrie membraner av asfaltbetong, armert betong, stål, polymerer etc. Skjermer kan også lages av spesifiserte ikke-jordmaterialer.

Avhengig av metoden for å utføre arbeidet, kan jorddammer enten være bulkdammer, med mekanisk komprimering av den støpte jorda, eller alluvialdammer, bygget ved hjelp av hydromekaniseringsmidler; sistnevnte metode for å konstruere jorddammer, underlagt passende forhold (tilførsel av vann, energi og utstyr, tilstedeværelsen av en passende jordsammensetning, etc.), er preget av høy produktivitet, og når opp til 200 tusen m3/dag.

Berg-og-jorddammer bygges i hoveddelen av volumet fra steinfylling; deres vanntetthet oppnås ved å konstruere en skjerm eller kjerne, lagt fra jord med lav permeabilitet (loams, etc.). Mellom steinen og den finkornede jorda er det installert omvendte filtre - overgangslag av sand og grus med økende grovhet mot steinen for å hindre tilsmussing av jorden til antifiltreringsanordningene.

Slike demninger er mye brukt i høytrykks hydrauliske konstruksjoner på fjellelver. Dermed høyden på Nurek vannkraftverksdemning på elven. Vakhshe er 300 moh.

Fordelen deres, sammenlignet med andre typer demninger, er bruken av stein og jord tilgjengelig på byggeplassen, muligheten for omfattende mekanisering av hovedtypene av arbeid (steinstøping og jordfylling), samt tilstrekkelig seismisk motstand. Sammenlignet med andre typer jorddammer utmerker seg bergjorddammer ved større skråningsbratthet, d.v.s. mindre mengde materialer.

Den lille bredden på kontakten med lav permeabilitet mellom stein-jorddammen og fundamentet kompliserer utformingen av deres vanntette grensesnitt. I ikke-steinete jord er det nødvendig å kjøre en spuntrekke eller legge en betongspore, og i steinete jord er det installert en sementgardin ved å injisere sementmørtel gjennom borede brønner inn i bergsprekker. Slike forbindelser forhindrer farlige filtreringsfenomener ved bunnen av trykkstrukturer.

Steinfyllingsdammer er reist ved å kaste eller støpe stein, og deres vannmotstand sikres av en skjerm i oppstrømshellingen eller en membran i midten av profilen, konstruert av ikke-jordmaterialer (armert betong, tre, asfaltbetong, stål, plast, etc.). Steindammer bygges av tørr steinmur, som også krever montering av skjermer, eller av steinmur med mørtel. Disse demningene bygges sjelden i dag.

Demninger laget av kunstige materialer.

Tredammer er en av de eldste typene trykkkonstruksjoner, som kan dateres mange hundre år tilbake. I disse demningene bæres hovedlastene av treelementer, og deres stabilitet mot skjæring og flyting sikres ved å sikre trekonstruksjoner i bunnen (for eksempel å slå peler) eller laste dem med ballast fra stein eller jord (i radkonstruksjoner) . Tredammer er bygget for lave hoder, fra 2 til 20 m.

Stoffdammer begynte å bli bygget relativt nylig på grunn av bruken av holdbare, vanntette syntetiske materialer. De viktigste konstruksjonselementene til stoffdammer er selve skallet, fylt med vann eller luft og fungerer som en port (veir), forankringsanordninger for å feste skallet til betongrillen, et rørsystem og pumpe- eller vifteutstyr for fylling og tømming av skallet. skall. Bruksomfanget for stoffdammer går sjelden utover hodegrensen på 5 m.

Betongdammer er mye brukt i hydraulikkteknikk. De er bygget under forskjellige naturlige forhold og tillater overløp av vann gjennom spesielle spenn på toppen (spillover-dammer), noe som er umulig eller irrasjonelt i demninger laget av jordmaterialer. Deres strukturelle former er svært forskjellige, noe som avhenger av mange faktorer. Den høyeste høyden på betonggravitasjonstypen Grand Dixance (Sveits) er 284 m. I Russland ble Sayano-Shushenskaya-demningen av buegravitasjonstypen reist på Yenisei med en høyde på 240 m. Demningen har en steinete fundament. Overløpsdammene til Svirsky- og Volzhsky-kaskadene ble bygget på et ikke-steinfundament under vanskelige geologiske forhold. Lettbetongdammer dukket opp senere enn massive og har en relativt liten utbredelse i Russland. Ved design er betongdammer delt inn i tre typer: gravitasjon, bue og støtte. Den mest kjente typen av disse demningene er støttedemmer. Deres fordel fremfor massive er det mindre volumet av betongarbeid. Samtidig krever de mer slitesterk betong og armering med armering.

Gravitasjonsdammer, når de utsettes for hovedkreftene til hydrostatisk trykk, gir tilstrekkelig skjærmotstand, hovedsakelig på grunn av deres store egenvekt. For å bekjempe vannfiltrering installeres sementeringsgardiner ved bunnen av demningen (i steinete fundament), og spuntrekker kjøres inn (i ikke-steinete fundamenter). For å øke stabiliteten til demningen organiseres drenering, det installeres hulrom som reduserer mottrykket, og andre tiltak tas.

Buedammene er buede i plan med en konveksitet mot det øvre bassenget; de motstår virkningen av hydrostatisk trykk og andre horisontale skjærbelastninger hovedsakelig på grunn av deres vekt på bredden av kløften (eller landstøtene). Ved bygging av buedammer er et obligatorisk krav tilstedeværelse av tilstrekkelig sterke og lavavkastende bergarter i kystområdene. Disse demningene, som gravitasjonsdammer, krever ikke en betydelig vekt av betongmurverk; de er mer økonomiske enn gravitasjonsdammer. Krumningsradiene til deres buede elementer øker fra bunn til topp.

Buttress-dammer består av en rekke støtteben, hvis form i sidefasaden er nær en trapes, plassert i en viss avstand fra hverandre; støttebenene støtter trykktakene, som absorberer belastningene som virker fra oppstrømssiden. Brospennene hviler på støttebenene på toppen. I sin tur overfører støttene lasten til basen. De mest kjente typene støttedemmer er: massive støttedemmer, med flatt tak, og flerbuede dammer. Buttress-dammer kan enten være blinde eller overløp. De er bygget på steinete og ikke-steinete jord; i sistnevnte tilfelle har de et ekstra konstruksjonselement i form av en grunnplate, hvis formål er å redusere belastningen i grunnmuren. For å gi større seismisk motstand til støtteben under tverrgående seismiske forhold (over elven), er de noen ganger forbundet med hverandre med massive bjelker.

Et trekk ved støttedemmer er den økte bredden ved bunnen og skråningen til toppflaten, noe som fører til at en betydelig vertikal komponent av vanntrykket overføres til sistnevnte, presser demningen til bunnen og gir den stabilitet mot skjæring, til tross for redusert vekt. Mottrykket i slike demninger er mindre enn i massive gravitasjonsdammer.

Stativdammer krever mindre volumer av betong enn gravitasjonsdammer, men kostnadene ved å forbedre betongkvaliteten, armering og komplisere arbeidet gjør dem ganske nær hverandre når det gjelder økonomiske indikatorer. Den høyeste støttemuren (multi-bue) demningen, Daniel-Johnson, 215 m høy, ble bygget i Canada.

5. Spillveier

Som en del av vannkraftkomplekset, i tillegg til blinddammen, veldig viktig har overløp, dvs. innretninger for å slippe ut overflødig flomvann eller passere strømmer til andre formål. Det finnes flere ulike løsninger for plassering av overløp i et vannverk.

Overløpsspenn kan konstrueres på toppen av en betongdam i elveleiet eller på en elveflom; da vil strukturen ta form av en overløpsdam. Et utløp kan konstrueres uavhengig av demningen i form av en spesiell konstruksjon som ligger i kystskråningen og derfor kalles kystoverløp.

Både i damkroppen og i bankskråningen kan overløpsåpninger plasseres nært damkammen eller dypt under overvannsnivået. Den første kalles overflate, den andre - dype eller nederste overløp.

Overflatespenn på overløpsdammer kan være åpne (uten porter), men vanligvis har de porter som regulerer oppstrøms vannstand. For å hindre at reservoaret renner over, åpnes portene helt eller delvis, og hindrer at vannstanden stiger over normalt holdenivå (NLV). For å forbedre forholdene for passasje av vann gjennom demningen, får dens topp en jevn, avrundet kontur, som deretter blir til en bratt fallende overflate, som ender nær halevannsnivået med en annen omvendt avrunding, som leder strømmen inn i elveleiet. Hele lengden av overløpsfronten er delt inn i et antall spenn ved hjelp av okser. Okser oppfatter i tillegg vanntrykk fra portene, og fungerer også som støtte for broer beregnet på å betjene løftemekanismer og porter og transportforbindelser mellom bankene.

Vannet som slippes ut gjennom demningen har en stor tilførsel av potensiell energi, som blir til kinetisk energi. Kampen mot den destruktive energien til strømmen som slippes ut gjennom demningen utføres på forskjellige måter. Bak overløpsdammen er det installert energiabsorbenter på en massiv betongplate i form av separate betongmasser - ruter, brygger eller armerte betongbjelker. Noen ganger, i nedstrøms for en overløpsdam, organiseres et overflateregime ved å installere en avsats og tå i den nedre delen av overløpet, som bryter av hvorfra strømmen ved høyere hastighet konsentreres til overflaten, og en rulle med moderat revershastigheter i bunnen dannes under den.

Bak overløpsdammer, som har ikke-fjellfundament, er det laget et forkle bak vannhullene - en forsterket permeabel del av elveleiet.

Vanligvis, på kysten, er overløp plassert i vannverk med demninger laget av jordmaterialer som ikke lar vannstrømmer passere gjennom toppen, samt i vannverk med betongdammer i trange kløfter, hvor kanalen er okkupert av en vannkraft. stasjonsbygning nær demningen. Deres typer er veldig forskjellige. De mest brukte er overflatesøl, hvor utslippet strømmer langs overflaten av bredden i en åpen utgraving. De ligger på en eller to bredder, ofte ved siden av demningen, og har følgende komponenter: en innløpskanal, selve overløpet med overløpsspenn, okser og porter (eller automatisk handling uten porter), en utløpskanal i form av et høyflytende eller trinnvis fall (brukes sjelden). Kystoverløpene kompletteres med vanngrøfteanordninger, lik de som er installert i nedstrøms overløpsdammer - en vanngrøftbrønn.

Hvis lokale forhold forhindrer ruting av utløpskanalen, kan den erstattes med en utløpstunnel; Dette vil resultere i et kystoverløp av tunneltype. Tunnelkystoverløp har følgende komponenter: en innløpskanal plassert i høye høyder av kystskråningen i øvre basseng, selve overløpet med porter, og en utløpstunnel som ender med en del av kanalen og en vanndispenser.

Dyp- og bunnsøl ligger i forhøyninger nær bunnen av vassdraget som hydraulikkanlegget bygges på. De er tilrettelagt for følgende formål: å passere elveløp under bygging av en demning i elvebunnen (anleggssøl), og i noen tilfeller passere hele eller deler av utslippsstrømmen. Deres hovedvarianter er tunneler og rørformede utløp. Spillway-tunneler er plassert i steinete kystmassiver, og omgår demningen, lengden deres er flere hundre meter, tverrsnittsdimensjonene bestemmes av strømningshastigheten. Tverrsnittsformen til konstruksjonsoverløp er vanligvis hesteskoformet. De resterende tunnelene, som opererer under høyt trykk, har et sirkulært tverrsnitt.

Rørformede overløp er lokalisert i vannkraftkomplekset avhengig av type dam. Hvis demningen er betong (tyngdekraft, støtte eller bue), så er overløpene rør som skjærer gjennom kroppen fra oppstrøms til nedstrøms og er utstyrt med porter. Hvis demningen er slipt, installeres rørformede avløp under demningen, og utdyper dem inn i basen. De er et tårn som stål- eller armert betongrør med rundt eller rektangulært tverrsnitt stammer fra, avhengig av trykket. De kan være enkeltstående eller satt sammen til en slags "batterier", avhengig av forbruk. Porter og kontrollmekanismer er plassert i innløps- og utløpsdelene til rørene.

Porter og heiser. Hovedportene tjener til å regulere utslippsstrømmer og vannstander i det øvre bassenget, samt å tillate, i noen tilfeller, passasje av skog, is, søppel og sediment. De kan helt eller delvis dekke kulverter. Utformingen av portene avhenger av deres plassering; porter av overflatehull, ofte store, oppfatter relativt lavt hydrostatisk trykk; ventiler av dype hull, som har betydelig mindre dimensjoner, opplever høyt hydrostatisk trykk. Porter er oftest laget av stål, for små trykk og spenn av blokkerte hull - fra tre, i lavtrykks ikke-kritiske strukturer med store spenn - fra stoffmaterialer (stoffdammer). De mest brukte ventilene i hydrauliske konstruksjoner er flate ventiler, som er metallstruktur i form av et skjold som beveger seg i de vertikale sporene til oksene og distansene. Komponentene til en flat port er: en vanntett foring som absorberer trykket fra oppstrømsvannet, deretter et system av bjelker, takstoler og støttekonstruksjoner som ruller eller glir langs spesielle skinner innebygd i spor. Massen til den bevegelige delen av portene er ganske betydelig; i store høyder og spenn overstiger den 100 tonn, noe som krever kraftige løftemekanismer. For å redusere løftekraften til mekanismene brukes segmentventiler, som, når de heves og senkes, roterer rundt hengsler som er innebygd i oksene og abutments. Slike ventiler er også mye brukt, men kostnadene deres overstiger kostnadene for flate ventiler.

6. Vanninntak

vannverksdam vanlig reservoar

Hensikten med vanninntaket. Vanninntak er deler av vanninntaksstrukturer, hvis hovedformål er å samle vann fra et vassdrag (elv, kanal) eller reservoar (innsjø, reservoar); handlingen de er ment for kan kalles vanninntak.

Forbrukeren regulerer vanligvis vannføringen. Vanninntak må sikres på ethvert holdenivå - fra normalt (NPL) til det laveste - dødt nivå volum (ULO).

Funksjonene til vanninntaksstrukturen inkluderer å rense vann fra urenheter og fremmedlegemer.

Vanninntaksstrukturer. Utformingen og utstyret til vanninntaket avhenger i stor grad av typen hydraulisk enhet og typen vannrørledning - trykk eller ikke-trykk. Derfor er en beskrivelse av design og utstyr til vanninntak og deres drift kun mulig separat for hver type. Dimensjonene til vanninntaket er karakterisert ved dimensjonene til innløpsseksjonen, hvor avfallsholdende rister er plassert (ofte kalt avfallsholdende rister). For å lette rensing av siktene og redusere trykktap på siktene, er strømningshastigheten ved innløpet antatt å ikke være mer enn 1,0 m/s. Innløpsarealet til store turbiner er målt i hundrevis av kvadratmeter.

Et vanninntak av denne typen, individuelt for hver turbin, er et rektangulært hull i dammassen, som gradvis smalner av og går over i en sirkulær del av turbinledningen.

Den øvre delen av inngangen er lukket av en armert betongvegg - et visir, senket under ULV. Visiret absorberer istrykk og fanger flytende gjenstander. Foran inngangen til vanninntaket er det installert et gitter 1 av båndstålstenger for å holde på rusk suspendert i vannet som kan skade turbinen. Under drift fjernes ruskene som samler seg ved vanninntaket og på risten med en mekanisk rive eller grip, siden når risten blir tilstoppet, vil motstanden mot vannstrømmen øke betydelig.

Bak risten er det laget spor i oksene for å installere porten 3 og stoppe vanntilførselen til turbinledningen. For å kunne vedlikeholde og reparere høyhastighetslukkeren er det anordnet spor 2 foran denne for reparasjonslukkeren. Du kan komme til ventilen for inspeksjon og reparasjon gjennom inspeksjonsluke 6. Reparasjonsventilen er enklere, den er ikke nødvendig å operere raskt, den senkes ikke ned i bekken, men i rolig vann. En luftkanal 7 er installert bak ventilen - et rør for tilførsel av luft til turbinvannkanalen, som erstatter vannet som går ut gjennom turbinen i tilfelle vanninntaket stenges av en nødreparasjonsventil. For enkel betjening er en bygning utstyrt med en overliggende monteringskran reist over vanninntaket. Ved gunstige klimatiske forhold bygges ikke bygningen og det brukes en portalkran.

Hovedventilen regulerer vannstrømmen i henhold til vannforbruksplanen. Bevegelsen av lukkeren utføres ved hjelp av en hydraulisk drift.

Ved små svingninger i nivået til det øvre bassenget er vanninntaksstrukturen plassert på høye høyder av kysten, dette er det såkalte overflatekystvanninntaket. Med et bredt spekter av driftsnivåer av reservoaret, er det nødvendig å installere et dypt kystvanninntak, plassert litt under ULV.

7. Vannledninger

Formål med vannledninger. Vann som kommer inn i vanninntaket og renses for urenheter skal overlates til forbrukeren i henhold til forbruksplanen. Et av hovedkravene til vannrørledninger (trykk og ikke-trykk) er vanntettheten til veggene. Vann skal ikke gå tapt underveis, og dette tapet skal ikke gjøre området rundt sumpete. For et vannkraftverk er det også nødvendig at den potensielle energien til strømmen tapes så lite som mulig langs banen, og at helningen på dens frie eller piezometriske overflate er liten. For å gjøre dette må kanalens vegger være glatte og preget av lav motstand mot strømning. Glatte vegger er nødvendig for vannrørledninger og vanningssystemer og vannforsyningssystemer - jo høyere vannet tilføres, jo lettere er det å sikre tyngdekraftforsyningen til forbrukerne, jo mindre energi brukes på drift av pumpestasjoner. Bare for fraktkanaler spiller ruheten til veggene ingen rolle, siden hastighetene i dem er små eller lik null.

Veggene i ledninger bør ikke eroderes av strømhastigheter og bølger (bølger oppstår for eksempel når skip beveger seg langs kanaler).

Dimensjonene på tverrsnittet til vannledningen bestemmes på grunnlag av tekniske og økonomiske beregninger. Vannledningens type og utforming bestemmes også på grunnlag av tekniske og økonomiske sammenligninger. Avhengig av formålet med vannledningen, dens størrelse, naturlige forhold og konstruksjons- og driftsforhold, kan kanaler, brett, rørledninger og tunneler brukes som vannledning. De to første typene er ikke-trykk, den tredje er trykk; tunnelen kan enten være trykk eller ikke-trykk (hvis den ikke er fylt til toppen med vann). Ofte oppnås den optimale løsningen ved å sekvensielt kombinere ulike typer vannrørledningsseksjoner.

Den enkleste og billigste typen kanal er vanligvis en kanal. Kanaler er vanlige innen alle områder innen hydraulikkteknikk. Det er lurt å legge kanaltraseen på planen slik at vannet i den er i utsparingen og høyden på demningene er liten. Tverrsnittsformen er trapesformet (noen ganger av en mer kompleks form), brattheten til bakkene bestemmes av deres stabilitet; jorda skal ikke gli.

I steinete jord nærmer tverrsnittet av kanalen seg rektangulært. Kanalens tverrsnittsbredde er større enn dens dybde for å redusere vanntap på grunn av filtrering fra kanalen, øke strømningshastigheten og redusere strømningsmotstanden, dvs. Hellingen av overflaten, bunnen og skråningene av kanalen er dekket med foring, oftest betong eller armert betong. Et lag med grov jord (grus) legges under kledningen som drenering.

En tunnel er den dyreste typen rør per lengdeenhet. Hvis tunnelen legges i svak, ikke-steinete jord, øker kostnaden spesielt. I denne forbindelse kan det kun foretrekkes å overflatetyper av avledninger hvis den er vesentlig kortere, lar ruten rettes ut, eller hvis kystskråningen som ruten kan legges langs er uegnet for overflateavledning - svært ulendt terreng, høy bratt, jordskred, snøskred .

Skrevet på Allbest.ru

...

Lignende dokumenter

Klassifisering av industrielle hydrauliske strukturer. Design av hydrauliske konstruksjoner. Innflytelse ulike faktorer på kvaliteten på konstruksjonen. Moderne materialer for bygging. Tiltak for å sikre nødvendig vannkvalitet.

sammendrag, lagt til 21.03.2012

Konseptet med harmonisering - en systemmetodikk for utforming av hydrauliske strukturer. Grunnleggende prinsipper og metodikk for ingeniørberegninger. Probabilistisk metode for beregning av hydrauliske konstruksjoner. Løsning av hydraulikktekniske problemer i probabilistisk substitusjon.

sammendrag, lagt til 01.11.2014

Klassifisering av hydrauliske strukturer og deres anvendelse. Lete- og utviklingsboring. Øykonstruksjoner, plattformer for dybder på mer enn 50 m. Design av produksjonssystemer under vann. Erfaring med drift av isbestandige olje- og gassfeltstrukturer.

sammendrag, lagt til 02.12.2012

Oppsett av hydraulikkenheten, valg av spesifikk strømningshastighet. Design av en vannbrønn. Velge antall og bredde på damspenn. Utforming av dreneringsprofil. Design og bruk av flate ventiler. Teknisk sikkerhet for hydrauliske konstruksjoner.

kursarbeid, lagt til 29.07.2012

Kjennetegn på området der vannkraftkomplekset skal bygges. Valg av hoveddamprofildimensjoner. Bestemmelse av toppmerket i dypvannssonen. Bakker, bermer og dreneringsanordninger. Filtreringsberegning av en jorddam. Design av en vannutløpskonstruksjon.

kursarbeid, lagt til 25.04.2015

Fysiografiske forhold ved dannelse av avrenning. Vannforekomster i Krasnodar-territoriet: elver, innsjøer, elvemunninger, reservoarer. Forurensning av vannforekomster. Problemet med ikke-sentraliserte vannforsyningskilder. Nåværende tilstand av hydrauliske strukturer.

avhandling, lagt til 20.07.2015

Geografisk plassering av Berezovsky-reservoaret. Teknisk-geologiske og hydrogeologiske forhold på gjenoppbyggingsstedet. Fastsettelse av volumer jordarbeid og organisering av konstruksjon av utformede strukturer under rekonstruksjonen av reservoaret.

kursarbeid, lagt til 25.01.2015

Beregning av hovedkanalen til en hydraulisk struktur, bestemmelse av jevn væskebevegelse ved hjelp av Chezy-formelen. Bestemmelse av hydraulisk beste kanalseksjon og dybder for gitte strømningshastigheter. Beregning av flertrinns differensial.

kursarbeid, lagt til 07.12.2009

Sporing av lineære strukturer. Mål for tekniske og geodetiske undersøkelser for lineære strukturer. Geodetisk arbeid ved utforming av lineær kommunikasjon og ved legging av ruter for strukturer. Fastsettelse av vegens plassering i lengdeprofilet.

test, lagt til 31.05.2014

Hydrologiske egenskaper ved designområdet. Bestemmelse av nyttige, tvungne og døde volumer av et reservoar. Valg av damplass og kulvertrute. Bygging av plan og tverrsnitt av dammen. Beregning av inngangshodet.