Общие понятия о гидротехнических сооружениях

Сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов (рек, озер, морей, грунтовых вод) или для борьбы с разрушительным действием водной стихии называются гидротехническими.Они могут бытьобщие, применяемые почти для всех видов использования вод, испециальные, возводимые для какой-либо отрасли водного хозяйства.

К общимгидротехническим сооружениям относят:

· водопроводные сооружения – создают напор или разность уровней воды перед сооружением и за ним (плотины, дамбы, запруды и т.д.);

· водопроводящие (водоводы) – для переброски воды в заданные пункты : каналы, гидротехнические туннели, лотки, трубопроводы;

· регуляционные (выправительные) – для изменения и улучшения естественных условий протекания водотоков и защиты русел рек от размывов, отложения наносов, воздействие льда и др.;

· водозаборные (водоприемные) – устраивают для забора воды из водоисточника и направления ее в водовод;

· водосбросные – служат для пропуска излишков воды из водохранилищ, каналов и напорных бассейнов.

К специальнымгидротехническим сооружениям относят:

· сооружения для использования водной энергии – здания гидроэлектрических станций, напорные бассейны и др.;

· сооружения водного транспорта – судоходные шлюзы, судоподъемники, маяки и др., сооружения по обстановке судового хода, плотоходы, бревноспуски и пр.;

· мелиоративные – магистральные и распределительные каналы, шлюзы – регуляторы на оросительных и осушительных системах;

· рыбохозяйственные – рыбоходы, рыбоподъемники, рыбоводные пруды т.п.

При осуществлении водохозяйственных мероприятий гидротехнические сооружения, объединенные общей целью и располагаемые в одном месте, составляют комплексы, называемые узлами гидротехнических сооружений или гидроузлами. Несколько гидроузлов образуют водохозяйственные системы: энергетические, воднотранспортные, ирригационные, водозаборные и т.д., например, Днепровский каскад гидроэлектростанций, характеристика которых показана в приложении 15.

Сооружения, входящие в состав гидроузла, подразделяются на основныеивспомогательные. Основные сооружения в свою очередь делятся на:

· общиесооружения, обеспечивающие необходимые напор и емкость водохранилища, а также для поддержания гидравлических условий, режима реки (плотины, поверхностные и глубинные водосбросы, сооружения для удаления льда, наносов, шуги, регуляционные, сопрягающие и др.);

· специальныесооружения, выполняющие те функции, для которых был создан гидроузел (ГЭС, судоходные шлюзы, судоподъемники, бревноспуски, плотоходы, рыбоходы).

К вспомогательным сооружениям относятся жилые и производственно- вспомогательные здания и их комплексы с соответствующими инфра-структурами.

Место расположения гидроузла, т.е. тех его сооружений, которые образуют, так называемый, напорный фронт, называют створом.

Основным сооружением гидроузла является плотина– это гидротехническое сооружение, которое перегораживает русло реки (или другого водотока) для подъема уровня воды перед ним, сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.

С точки зрения жизнеобеспечения, водохозяйственное значение плотин многообразно:

· подъем уровня воды и увеличение глубины в верхнем бъефе благоприятствуют судоходству, лесосплаву, а также водозабору для нужд орошения и водоснабжения;

· сосредоточение напора у плотины создает возможность энергетического использования стока реки;

· наличие водохранилища позволяет регулировать сток, т.е. увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшает максимальный расход в паводок, способный привести к разрушительным наводнениям.

Бъеф– это часть водоема, реки или канала, примыкающая к водоподпорному сооружению (плотине). Различают: верхний бъеф, распо-ложенный выше по течению, перед водоподпорным сооружением (плотиной, шлюзом) и нижний бъеф, который находится ниже по течению, по другую сторону водоподпорного сооружения (плотины или шлюза) (см. рис. 11).

Плотины могут быть земляные, каменные, каменно-земляные, бетонные. Станционная, шлюзовая, рыбоходная и водосбросная части плотины выполняются, как правило, из гидротехнического бетона, остальная часть – бетонная или земляная, каменно-земляная.

Водохранилище– искусственный водоем, образованный, как правило, в долине реки водоподпорным сооружением (плотиной) для накопления и хранения воды в целях ее хозяйственного использования. Для водохранилища характерны возрастание глубины по направлению к плотине, весьма замедленные, по сравнению с рекой, водообмен и скорость течения, неустойчивость летней термической и газовой стратификации (распределение плотности и температуры воды по вертикали).

На водохранилище различают:

· нормальный подпорный уровень (НПУ) или нормальный подпорный горизонт (НПГ) – высший подпорный уровень, который плотина может поддерживать в течение длительного времени при обеспечении нормальной эксплуатации всех сооружений гидроузла;

· форсированный подпорный уровень (ФПУ) – наивысший подпорный уровень, который плотина может поддерживать недолгое время в период пропуска паводка, обеспечивая сохранность сооружений;

· сниженный подпорный уровень (СПУ) или уровень мертвого объема (УМО) – минимальный уровень, допустимый в условиях нормальной эксплуатации (см. рис. 11).

Плотина и водохранилище существенно воздействуют на реку и прилегающие территории:

· изменяются режим стока реки, температура воды, продолжительность ледостава; затрудняется миграция рыбы; берега реки в верхнем бьефе затопляются;

· меняется микроклимат прибрежных территорий;

· уменьшаются половодья, в результате чего ухудшаются условия нереста рыб и произрастание трав на пойменных лугах;

· уменьшение скорости течения вызывает выпадение наносов и заиливание водохранилища;

· биомассы в водохранилище образуются интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны и т.п.