ПЛОТИНЫ
общая классификация и Назначение плотин
Плотина – напорное сооружение гидроузлов, воображающее собой стенку, преграждающую речное русло и поддерживающую уровень верхнего бьефа при определенном напоре. Как правило плотина обязана кроме этого пропускать воду из верхнего бьефа в нижний, в особенности в паводок.
Плотины классифицируются по следующим главным показателям:
а) по материалу: на земляные, набросные из камня, из сухой кладки, цементные, бетонные, древесные, железные, из смешанной конструкции и синтетических материалов. самоё широкое использование взяли древесные, цементные и бетонные плотины. Цементные и бетонные плотины возводятся в разных климатических условиях как на нескальных, так и на скальных основаниях;
б) по методу пропуска воды: на глухие и водосливные (водосбросные). Через глухие плотины не производится сброс воды в нижний бьеф, а в водосливных плотинах сброс воды сможет осуществляться через гребень (с затвором либо без затвора) и через глубинные отверстия;
в) по характеру статической работы: на гравитационные, арочные, арочно-гравитационные, контрфорсные и заанкерные плотины.
Гравитационные (массивные) плотины снабжают устойчивость внешним сдвигающим силам за счет собственного большого веса.
Арочные плотины обращены выпуклостью к сдвигающим нагрузкам и передают их через собственные устои на берега и они возводятся по большей части на скальных основаниях. Во многих случаях устойчивость сдвигающим силам достигается устройством арочно-гравитационных плотин.
В контрфорсных плотинах давление воды со стороны верхнего бьефа воспринимается перекрытиями и передается на вертикальные устои (контрфорсы), а заанкерные плотины сопротивляются внешним силам заделкой конструкции в основание;
г) по напору: на низконапорные (до десяти метров), средненапорные (10-40 м) и высоконапорные (более 40 м);
д) по капитальности: на постоянные и временные;
е) по назначению: на водохранилищные и водоподъемные.
Водохранилищные плотины самоё широкое используются в гидротехническом постройке, они разрешают накапливать большой сток воды в реке и при годичном регулировании применять его для разных водохозяйственных целей: энергетики, судоходства, водоснабжения, орошения земель и др.
Водоподъемные плотины предназначены для ответе определенной водохозяйственной цели (ирригация, судоходство, обводнение земель, лесосплав и др.), они поддерживают подпор воды в ограждаемой акватории и по длительности работы смогут быть с сезонным либо суточным регулированием затрат.
Земляные плотины, их устройство и типы
Самый древними водоподпорными сооружениями являются плотины из камня и грунта. Не утратили собственного назначения они и на данный момент. В связи с развитием гидротехнического строительства в отдаленных и неосвоенных районах как в РФ, так и за границей, число гидроузлов с земляными и каменнонабросными плотинами в последние десятилетия всегда растёт.
Земляные плотины, в большинстве случаев, строятся без водопропускных отверстий, т.е. являются глухими. Для сброса воды и подвода ее к турбинам ГЭС в гидроузле строятся из бетона водосливные и станционные плотины, каковые, примыкая к земляным плотинам, создают единый напорный фронт гидроузла. Такое сочетание плотин характерно для гидроузлов среднего и низконапорных гидроузлов напора.
В высоконапорных гидроузлах, выстроенных на скальном основании, каменнонабросная плотина абсолютно перекрывает речное русло, а вода в нижний бьеф к турбинам подводится по туннелям.
Земляная либо каменнонабросная плотина в поперечном разрезе имеет трапецивидную форму (рис. 14.1), где широкое основание опирается на речное русло, а по верхнему основанию (гребню плотины) выполняется проезд (автомобильная либо железная дорога).
Откос плотины, обращенный в сторону водохранилища, именуется верховым, а откос, обращенный в сторону нижнего бьефа, – низовым.
Так как фактически все грунтовые материалы, уложенные в тело плотины, являются фильтрующими, то при проектировании плотины решаются две задачи.
— уменьшить утраты воды на фильтрацию через основание и тело плотины;
— обеспечить фильтрационную устойчивость водоподпорного сооружения, т.е. исключить ее размыв.
Первая задача решается размещением в теле плотины, а в нужных случаях и в основании противофильтрационных элементов. Наклонный противофильтрационный элемент, примыкающий к верховому откосу, именуется экраном, вертикальный элемент именуется ядром, а при малой толщине диафрагмой. Для предотвращения фильтрации через основание экран сопрягается с горизонтальным противофильтрационным элементом – понуром, а ядро, заглубленное в основании, образует дополнительный элемент – зуб. В большинстве случаев противофильтрационные элементы выполняются из слабофильтрующих грунтов (глина, торф). В том месте, где нет таких грунтов, их изготовление производится из бетона, асфальта, железобетона, стали, полиэтиленовой пленки.
Сейчас самоё широкое использование находят вертикальные диафрагмы из асфальтобетона. Высокая надежность таких диафрагм обусловлена вязкостью, ползучестью и пластическому течению асфальта, что содействует самозалечиванию трещин, каковые смогут оказаться при деформациях плотин (осадки, смещение).
Для обеспечения фильтрационной устойчивости тела плотины осуществляется отвод и сбор фильтрующейся через тело плотины воды. С целью этого в примыкании низового откоса к основанию выполняется дренаж, что в большинстве случаев складывается из каменной призмы и наклонного обратного фильтра, включающего в себя пара слоев сыпучих материалов. К откосу каменной призмы примыкает слой гравия либо щебня, после этого идут слои более небольшого щебня либо гравия, а после этого слои песка от большого до средней крупности. Поступающая через тело плотины вода проходит через обратный фильтр в каменную призму без выноса частиц грунта, каковые задерживаются в порах между частицами обратного фильтра. Размеры дренажа рассчитываются так, дабы фильтрующаяся через тело вода вся действовала в дренаж и не выходила на низовой откос плотины.
Верховой откос плотины защищается со стороны водохранилища от действия волны бетонными плитами либо каменной наброской.