Электронный каталог

Официальная поддержка и организаторы

Генеральныe информационныe партнеры

Морская политика России

Официальные информационные партнеры

Подробнее о плотинах и водохранилищах

Плотины – это гидротехнические сооружения, предназначенные для создания и поддержания подпора или напора воды. В большинстве случаев они возводятся в русловой части ручьев и рек.

Для создания водохранилищ строят водоподпорные плотины. Напорные плотины возводят для повышения и регулирования уровня воды в реке. В большинстве случаев одна плотина решает обе задачи, являясь одновременно напорной и водоподпорной.

Водоемы, созданные при помощи водоподпорных плотин, предназначены для аккумуляции водных ресурсов, используемых в различных областях и отраслях народного хозяйства. Водозабор из водоемов осуществляют объекты промышленности, жилищно-коммунальное хозяйство, мелиоративные системы сельского хозяйства. Водный транспорт использует созданную таким образом разветвленную сеть искусственных глубоководных путей для судоходства. Искусственные водоемы широко используются в рыбном хозяйстве.

В зависимости от способа пропуска воды через створ плотины подразделяют на водосбросные и глухие. В первом случае сброс воды осуществляется через тело плотины относительно широким фронтом. Во втором случае водосбросные сооружения расположены в стороне от плотины, либо в теле плотины, но имеют относительно небольшие габариты.

По высоте создаваемого напора плотины подразделяются на:

низконапорные – напор менее 25 м,
средненапорные – напор от 25 м – до 75 м
высоконапорные – с напором более 75 м.

Конструкция плотин зависит от способа перераспределения нагрузок от давления воды. Гравитационные плотины компенсируют энергию давления воды за счет сил внутреннего трения строительного материала, либо элементов конструкции с грунтами основания. В основе гравитационной плотины – насыпь из грунтового материала, либо бетонный элемент. Арочная плотина перераспределяет энергию воды на берега русловой зоны. Ее основа – железобетонный элемент.

Особенности проектирования плотин

Первичной информацией для проектирования плотины является водохозяйственный расчет, определяющий необходимые объемы и максимальные уровни водохранилища. Следующим этапом является выбор типа плотины в зависимости от топографических и инженерно-геологических или инженерно-геокриологических условий основания и берегов. Также необходимо учитывать гидрологические и климатические условия района строительства, наличие строительных материалов, сейсмичность, общую схему организации строительства и производства работ, особенность пропуска строительных расходов воды, сроки ввода объекта в эксплуатацию, условия эксплуатации плотины.

Тип и конструкцию плотины следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих технологию строительных работ, а также общую компоновку гидроузла. Сравниваемые варианты должны иметь одинаковую степень проработанности и надежности.

Результатом расчетов является определение оптимальных характеристик и геометрических размеров плотины, а так же ее конструктивных элементов.

Особенности строительства плотин

Процесс сооружения плотин отличается необходимостью одновременного выполнения различных работ, которые характеризуются значительными объемами, в сложных природных условиях. Изменчивость горизонта воды, паводки, ледоходы и другие факторы требуют организации комплекса подготовительных работ, базирующихся на детально разработанном проекте. При возведении плотин в русловой зоне появляется необходимость отвода водного потока и водопонижения в период строительства.

Для строительства грунтовых плотин используют следующие способы:

Отсыпка с последующим уплотнением грунта, планировкой и креплением гребня и откосов;
Намыв способом гидромеханизации;
Отсыпка грунта в воду без механического уплотнения;
Массовые направленные взрывы на сброс.

Строительство грунтовых плотин выполняют в следующей технологической последовательности:

Подготовка поверхности грунтов основания области строительства, разработка грунта в котловане для устройства зуба и понура, заполнение и уплотнение грунтом;
Образование тела плотины путем послойной отсыпки грунтов, разравнивания, увлажнения и уплотнения;
Планировка и крепление откосов и гребня плотины.
Строительство бетонных плотин выполняют в следующей технологической последовательности:
Подготовка поверхности грунтов основания области строительства, разработка грунта в котловане для устройства зуба и понура, заполнение и уплотнение грунтом (для нескальных грунтов основания);
Устройство котлована (для нескальных грунтов основания);
Арматурные, бетонные, монтажные работы.

Водохранилища

Основными техническими показателями искусственных водохранилищ являются характерные уровни воды и объем. В общем случае различают три уровня воды: уровень мертвого объема (УМО), нормальный подпорный уровень (НПУ), форсированный подпорный уровень (ФПУ), который, как правило, возвышается над нормальным подпорным уровнем на высоту, называемую высотой форсировки уровня воды в верхнем бьефе. Эти уровни выделяют три призмы водохранилища, образованного плотиной. Первую называют мертвым объемом, вторую – полезным объемом, третью – резервным объемом.

Мертвый объем – это запасная емкость, рассчитанная на постепенное заполнение наносами вследствие заиления водохранилища, а также на прочие надобности: зимовку рыбы, обеспечение нормальных санитарных условий, пожаротушение и др.

Полезный объем используется для различных хозяйственных целей: подачи воды на орошение, увеличения в маловодный период расходов и уровней воды в нижнем бьефе, аккумуляции паводков для борьбы с наводнениями и т.п. Необходимый полезный объем и отметка НПУ определяются в ходе проведения водохозяйственного расчета.

Форсированный подпорный уровень – это такой уровень, при котором через полностью открытые водосбросные отверстия плотины и имеющиеся береговые водосбросы проходит максимальный расчетный расход воды. Значение ФПУ устанавливается технико-экономическим расчетом, учитывающим ущерб от временного затопления земель в верхнем бьефе за период, когда уровень находится выше НПУ, и стоимость той или иной конструкции водопропускных сооружений плотины, обеспечивающих прохождение максимального расчетного расхода воды.

Реальность

Строительство плотин и создание искусственных водохранилищ приводит к затоплению территорий, изменению гидрогеологических условий прилегающих территорий, ухудшению санитарного состояния водоема, изменению флоры и фауны. Однако, это одна из неотъемлемых частей экономической, социальной, внутри- и внешнеполитической жизни общества на сегодняшний день.

Для дальнейшего использования водных ресурсов необходимо выработать новый подход, основанный в первую очередь на устранении негативного влияния, сохранении окружающей среды, не забывая при этом об экономической составляющей.