5. Гидротехнические сооружения в городах

Гидротехнические сооружения – это сооружения, подвергающиеся воздействию водной среды, предназначенные для использования и охраны водных ресурсов, предотвращения вредного воздействия вод, в том числе загрязненных жидкими отходами, включая плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек; сооружения (дамбы), ограждающие золошлакоотвалы и хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, сооружения морских нефтегазопромыслов и т.п.;

Гидротехнические сооружения подразделяют на:

• Постоянные;

• Временные. (сооружения, используемые только в период строительства и ремонта постоянных сооружений).

Постоянные гидротехнические сооружения в зависимости от их назначения подразделяют на:

• Основные;

• Второстепенные.

К основным следует относить гидротехнические сооружения, повреждение или разрушение которых приводит к нарушению или прекращению нормальной работы электростанций; прекращению или уменьшению подачи воды для водоснабжения и орошения; затоплению и подтоплению защищаемой территории; прекращению или сокращению судоходства, деятельности речного и морского портов, судостроительных и судоремонтных предприятий; может привести к прекращению добычи или к выбросу нефти и газа из морских скважин, хранилищ, трубопроводов.

К ним относятся:

- плотины – гидротехнические сооружения, преграждающие водный поток, в целях создания водохранилища или поднятия уровня воды потока

Схема водосливной плотины с водобоем: 1 — водослив; 2 — водобой;

3 — водобойный колодец; 4 — водобойная стенка; 5 — гасители.

- устои и подпорные стены, входящие в состав напорного фронта;

- дамбы обвалования - невысокие вспомогательные плотины, применяемые часто при обваловании реки и устройстве каналов.

Рисунок 54. Дамба обвалования. Конструктивное сечение. М 1:50.

- берегоукрепительные, регуляционные и оградительные сооружения;

Выправительные и берегоукрепительные сооружения закрепляют принятые очертания русла реки и устраняют размывы и образование отмелей. Эти гидротехнические сооружения чаще всего выполняются в виде каменных, фашинных и др. дамб и различных укреплений русла и берегов.

Черт. 55. Типы берегоукрепительных сооружений

а-г - откосного типа; д, е - полуоткосного типа; 1 - каменная наброска из сортированного камня; 2 - обратный фильтр; 3 - упор (каменный банкет); 4 - засыпка (песок, песчано-гравелистый грунт др.); 5 - каменная наброска из несортированного камня; 6 - профиль переформирования; 7 - бетонная или железобетонная плита; 8 - упор (массив); 9 - выкладка камнем массой не менее 100 кг; 10 - упор (обыкновенный или пустотелый массив);

11 - каменная постель; 12 - разгрузочная каменная призма; 13 - шпунт или сплошной ряд свай; 14 - оголовок, 15 - анкерная тяга; 16 - анкерная плита

- водосбросы, водоспуски и водовыпуски;

- водоприемники и водозаборные сооружения;

- каналы деривационные, судоходные, водохозяйственных и мелиоративных систем, комплексного назначения и сооружения на них (например, акведуки, дюкеры, мосты-каналы, трубы-ливнеспуски и т. д.);

- туннели;

- трубопроводы;

- напорные бассейны и уравнительные резервуары;

- здания гидравлических и гидроаккумулирующих электростанций и насосных станций;

- отстойники;

- судоходные сооружения (шлюзы, судоподъемники и судоходные плотины);

- рыбопропускные сооружения, входящие в состав напорного фронта;

- гидротехнические сооружения портов (набережные, пирсы), судостроительных и судоремонтных предприятий, паромных переправ, кроме отнесенных к второстепенным;

- гидротехнические сооружения ТЭС и АЭС;

- гидротехнические сооружения, входящие в состав комплексов инженерной защиты населенных пунктов и предприятий;

- гидротехнические сооружения инженерной защиты сельхозугодий, территорий санитарно-защитного назначения, коммунально-складских предприятий, памятников культуры и природы;

- гидротехнические сооружения морских нефтегазопромыслов;

- гидротехнические сооружения средств навигационного оборудования;

- сооружения (дамбы), ограждающие золошлакоотвалы и хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций.

В отстойниках осаждаются наносы, вследствие, гл. обр., уменьшения скорости движения воды до 20 - 30 ^см/_сек. Отстойники бывают либо с непрерывной, либо с периодической промывкой осевших наносов (рис. 56). Промывником называют донную галерею под регулятором для промывки наносов, отложившихся перед регулятором

Рис. 56. Схема продольного разреза отстойника с периодической промывкой: I - отстойник; II - промывник; III - головной регулятор; 1 - 2 - 3 - щиты

К второстепенным следует относить гидротехнические сооружения, разрушение или повреждение которых не влечет за собой указанных последствий.

К ним относятся:

- ледозащитные сооружения;

- разделительные стенки;

- отдельно стоящие служебно-вспомогательные причалы;

- устои и подпорные стены, не входящие в состав напорного фронта;

- берегоукрепительные сооружения портов;

- рыбозащитные сооружения;

- сооружения лесосплава (бревноспуски, запани, плотоходы) и другие, не перечисленные в составе основных гидротехнических сооружений.

Типы сооружений, их параметры и компоновку следует выбирать на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов и с учетом:

• функционального назначения сооружений;

• места возведения сооружений, природных условий района (топографических, гидрологических, климатических, инженерно-геологических, гидрогеологических, геокриологических, сейсмических, биологических и др.);

• условий и методов производства работ, наличия трудовых ресурсов;

• развития и размещения отраслей хозяйства, в том числе развития энергопотребления, изменения и развития транспортных потоков и роста грузооборота, развития объектов орошения и осушения, обводнения, водоснабжения, судостроения и судоремонта, комплексного освоения участков морских побережий, включая разработку месторождений нефти и газа на шельфе;

• водохозяйственного прогноза изменения гидрологического, в том числе ледового и термического, режима рек в верхнем и нижнем бьефах; заиления наносами и переформирования русла и берегов рек, водохранилищ и морей; затопления и подтопления территорий и инженерной защиты расположенных на них зданий и сооружений;

• воздействия на окружающую среду;

• влияния строительства и эксплуатации объекта на социальные условия и здоровье населения;

• изменения условий и задач судоходства, лесосплава, рыбного хозяйства, водоснабжения и режима работы мелиоративных систем;

• установленного режима природопользования (сельхозугодья, заповедники и т. п.);

• условий быта и отдыха населения (пляжи, курортно-санаторные зоны и т. п.);

• мероприятий, обеспечивающих требуемое качество воды: подготовки ложа водохранилища, соблюдения надлежащего санитарного режима в водоохранной зоне, ограничения поступления биогенных элементов (азотосодержащих веществ, фосфора и др.) с обеспечением их количества в воде не выше предельно допустимых концентраций (ПДК);

• условий постоянной и временной эксплуатации сооружений;

• требований экономного расходования основных строительных материалов;

• изменения термического режима и криогенного строения грунтов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов;

• возможности разработки полезных ископаемых, местных строительных материалов и т.п.;

• технологии разработки нефтегазопромысловых месторождений в акватории морских шельфов, сбора, хранения и транспортировки нефти и газа; технологии демонтажа конструкций при завершении эксплуатации и ликвидации промысла;

• обеспечения эстетических и архитектурных требований к сооружениям, расположенным на берегах водотоков, водоемов и морей.

Общий комплекс сооружений на реке называют гидроузлом, а комплекс сооружений, связанных с забором воды из реки (плотина, шлюз-регулятор, отстойники, промывники), водозаборным узлом. На рис. 57 показана схема размещения гидротехнических сооружений на оросительной системе, питающейся водой из реки;[5]

Рис.57. Схема размещения гидротехнического сооружения на ирригационной системе: 1 - река; 2 - плотина; 3 - головной шлюз-регулятор; 4 - ГЭС; 5 - судоходный шлюз; 6 - магистральный канал; 7 - шлюз-регулятор; 8 - подпорный шлюз; 9 - сбросной шлюз; 10 - аварийный сброс; 11 - шлюз-водомер; 12 - акведук; 13 - перепад; 14 - овраг; 15 - распределитель; 16 - групповой ороситель; 17 - сборный канал; 18 - коллектор. Головной регулятор пропускает воду из водохранилища или реки в магистральный канал, проводящий воду на орошаемую территорию. По конструкции головные регуляторы весьма разнообразны и в наст. время комбинируются с различными системами отстойников и промывников.

Рис.58. Схема узла гидротехнического сооружения при орошении на местном стоке: 1 - водохранилище; 2 - земляная плотина; 3 - русло реки; 4 - водозаборное сооружение; 5 - магистральный канал; 6 - подводящий канал; 7 - сбросной шлюз; 8 - сбросной канал; 9 - быстроток