Основы гидроэнергетики. Типы плотин

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков

плотина

плотины, ж.

Запруда, сооружение из земли, камня, железа бетона и т. п., устраиваемое поперек реки для поднятия уровня воды или поперек оврага для образования искусственного пруда. У мельника вода плотину прососала. Крылов. Деревянная плотина. Бетонная плотина.

перен. Преграда, препятствие чему-н. Создать плотину против военной опасности.

Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.

плотина

Ы, ж. Сооружение перегораживающее реку, течение для подъема уровня воды. Бетонная п. Земляная, деревянная п. Водосбросная п.

прил. плотинный, -ая, -ое.

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

плотина

Сооружение, устанавливаемое поперек реки или другого водоема, преграждающее течение и обычно служащее для подъема уровня воды перед ним.

перен. То, что мешает, препятствует развитию, проявлению чего-л.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

плотина

гидротехническое сооружение, перегораживающее реку (или др. водосток) для подъема уровня воды в ней, сосредоточения напора в месте расположения сооружения или создания водохранилища. Плотина может быть глухой, лишь преграждающей течение воды, и водосбросной, предназначенной для сброса избыточной воды. По основному материалу различают земляные, каменные, бетонные, железобетонные, деревянные и другие плотины.

Плотина

гидротехническое сооружение, перегораживающее реку (или др. водоток) для подъёма уровня воды перед ним, сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища. Водохозяйственное значение П. многообразно: подъём уровня воды и увеличение глубин в верхнем бьефе благоприятствуют судоходству, лесосплаву, а также водозабору для нужд орошения и водоснабжения; сосредоточение напора у П. создаёт возможность энергетического использования стока реки; наличие водохранилища позволяет регулировать сток, т. е. увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшать максимальный расход в паводок, способный привести к разрушительным наводнениям. П. 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. П. обычно является основным сооружением гидроузла.

Плотиностроение возникло так же давно, как и гидротехника , в связи со значительным развитием искусственного орошения территорий у земледельческих народов Египта, Индии, Китая и др. стран. Возведение П. потребовалось для строительства гидросиловых установок, а затем и сооружения гидроэлектростанций. Энергетическое использование водных ресурсов явилось основным стимулом увеличения размеров и совершенствования конструкций П., появления гидроузлов на многоводных реках.

На территории СССР водяные мельницы с П. строились ещё во времена Киевской Руси. В 17≈19 вв. горнодобывающая, металлургическая, текстильная, бумажная и др. отрасли промышленности на Урале, Алтае, в Карелии и центральных областях России использовали в основном механическую энергию гидросиловых установок; их П. были незначительны по размерам и сооружались из местных материалов. Мощные гидроэлектростанции с бетонными и земляными П. больших размеров начали строить лишь при Советской власти, после принятия плана ГОЭЛРО. В 1926 была построена первая бетонная водосливная П. Волховской ГЭС. В 1932 сооружена высокая бетонная П. Днепровской ГЭС (её наибольшая высота около 55 м). Водосливная П. Нижнесвирской ГЭС ≈ первая П., построенная на слабых глинистых грунтах. В 50≈70-х гг. на многоводных реках были сооружены: намывные земляные П. на Волге у Куйбышева и Волгограда, бетонные П. Братской ГЭС на Ангаре (высота 128 м) и Красноярской ГЭС на Енисее (124 м) (рис. 1 ), высокая 300-метровая каменно-земляная П. Нурекской ГЭС на р. Вахш, арочная П. Саянской ГЭС на Енисее (высота 242 м, длина по гребню 1070 м; находится в стадии сооружения, 1975) и многие др. Проектирование и строительство П. в СССР отличаются высоким техническим уровнем, позволившим советскому плотиностроению занять одно из ведущих мест в мире.

Из П., сооруженных за рубежом, следует отметить: многоарочную П. Бартлетт, высота 87 м (США, 1939), каменную П. Парадела, высота 112 м (Португалия, 1958), земляную П. Сер-Понсон, высота 122 м (Франция, 1960), каменно-земляную П. Миборо, высота 131 м (Япония, 1961), гравитационную бетонную П. Гранд-Диксанс, высота 284 м (Швейцария, 1961).

Тип и конструкция П. определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. По назначению различают П. водохранилищные и П. водоподъёмные (предназначенные лишь для повышения уровня верхнего бьефа). По величине напора П. условно подразделяют на низконапорные (с напором до 10 м), средненапорные (от 10 до 40 м) и высоконапорные (более 40 м).

В зависимости от роли, выполняемой в составе гидроузла, П. может быть: глухой, если служит лишь преградой для течения воды; водосливной, когда предназначена для сброса избыточных расходов воды и оборудована поверхностными водосливными отверстиями (открытыми или с затворами) или глубинными водоспусками; станционной, если имеет водозаборные отверстия (с соответствующим оборудованием) и водоводы, питающие турбины ГЭС. По основному материалу, из которого возводят П., различают земляные плотины, каменные плотины, бетонные плотины, деревянные плотины.

Земляная П. возводится полностью или частично из малопроницаемого грунта. Уложенный по верховому откосу П., малопроницаемый грунт образует экран; при расположении такого грунта внутри тела П. создаётся ядро. Наличие экрана или ядра обеспечивает возможность возведения остальной части П. из проницаемого грунта или из каменных материалов (каменно-земляная П.). У подошвы низового откоса земляной П. для отвода воды, профильтровавшейся через тело и основание П., устраивают дренаж . Верховой откос П. защищают от воздействия волн бетонными плитами или каменной наброской. При возведении земляной насыпной П. грунт добывают в карьере экскаваторами, транспортируют к месту сооружения самосвалами, укладывают в тело П., разравнивают бульдозерами и уплотняют послойно катками. Возведение намывной П. включает разработку грунта землесосами или гидромониторами, транспортировку пульпы по трубам и распределение её по поверхности возводимой П., после чего вода уходит, а оседающий грунт самоуплотняется. Для подготовки основания и возведения земляной П. в русле реки её котлован ограждается перемычками, а река отводится по заранее проложенным временным водоводам, закрываемым после возведения П.

В каменной (набросной) П. экран или центральный водонепроницаемый элемент (диафрагму) выполняют из железобетона, асфальта, дерева, металла, полимерных материалов. Требование малой водопроницаемости распространяется и на основание П. Если грунт основания проницаем на большую глубину, его покрывают перед П. понуром (например, из глины), образующим с экраном одно целое. П. с ядром дополняется устройством в основании стальной шпунтовой стенки или противофильтрационной завесы. Камень в каменнонабросную и каменно-земляную П. отсыпается слоями большой высоты.

Бетонные П. обычно классифицируют по конструктивному признаку в зависимости от условий работы на сдвиг ; соответственно этому различают 3 основных типа П. (рис. 2 ) ≈ гравитационные плотины, арочные плотины, контрфорсные плотины. Осн. материалом для современных бетонных П. (преимущественно гравитационных) служит гидротехнический бетон . Один из важнейших вопросов при возведении бетонных П. ≈ снижение фильтрации воды в основании. С этой целью в основании высокой бетонной П. вблизи верховой грани устраивается противофильтрационная завеса. На остальном участке основание дренируется для уменьшения давления воды на подошву П., что повышает устойчивость сооружения. Гравитационная и контрфорсная П., во избежание образования трещин вследствие температурных колебаний, разрезаются по длине на короткие секции, швы между которыми перекрываются водонепроницаемыми уплотнениями (см. Гидроизоляция). Для предотвращения появления трещин в результате усадки бетона при твердении и снижения температурных напряжений П. бетонируют отдельными блоками ограниченных размеров, применяют искусственное охлаждение составляющих бетонной смеси и уложенного в блоки бетона посредством циркуляции охлаждающей жидкости (от холодильной установки) по системе труб, проложенных в теле П. Бетонная П. в русле реки обычно сооружается в 2 очереди под защитой ограждающих котлованы перемычек. При возведении первой очереди П. река течёт по свободной части русла; при второй ≈ через оставленные в П. отверстия (прораны), которые закрывают по окончании всех строительных работ. Если русло реки узкое, бетонная П. строится в один приём, с временным отводом реки в береговые водоводы. Распространённая в практике гидротехнического строительства низконапорная бетонная водосливная плотина , возводимая на нескальном основании и предназначенная для пропуска больших расходов воды, имеет конструкцию, показанную на рис. 3 . Основу её составляют водосливные пролёты, образованные бетонным флютбетом и быками и перекрываемые гидротехническими затворами. За водосливами устраивается массивное крепление русла ≈ водобой (иногда заглубленное в виде водобойного колодца), далее располагается более лёгкое крепление ≈ рисберма . Под водобоем устраивается дренаж. С берегами или земляными П. водосливная П. сопрягается массивными устоями. Низконапорная бетонная водосливная П. обычно строится с применением армирования, часто всего сооружения (см. Железобетонная плотина). Флютбет и быки такой П. с целью экономии материала иногда делают облегчённой ячеистой конструкции, с заполнением ячеек грунтом.

В лесных районах часто сооружают низконапорные деревянные П. свайной и ряжевой конструкции (обычно их устраивают водосливными).

Особый тип водоподпорного сооружения ≈ разборная судоходная П. Для её возведения в летнюю межень на плоском флютбете устанавливают контрфорсы из стальных ферм, по ним прокладывают мосты, на которые опирают затворы простейшей конструкции. П. подпирает уровень верхнего бьефа, а суда и плоты идут через шлюз. В многоводный период затворы и мосты убирают, фермы контрфорсов укладывают на флютбет, открывая судам и плотам путь через П.

Общая тенденция современного плотиностроения ≈ увеличение высоты П. Технически достигнутые высоты могут быть превзойдены, однако в экономическом отношении сооружение двух последовательно расположенных П. меньшей высоты часто оказывается более рациональным, чем одной высокой. Совершенствование типов П. из грунтовых материалов осуществляется при одновременном удешевлении и ускорении их строительства за счёт повышения мощности строительных механизмов и транспортных средств. Повышение экономичности бетонных П. достигается уменьшением их объёма, заменой гравитационных П. контрфорсными и более широким применением арочных П. Этой тенденции сопутствуют улучшение и специализация свойств цемента и бетона. Весьма эффективно совмещение в одном сооружении водосливной плотины и здания ГЭС, что обеспечивает сокращение бетонной (наиболее дорогостоящей) части напорного фронта гидроузла. Эта задача решается как путём размещения гидроагрегатов в полости высокой П., так и посредством использования подводного массива низконапорной ГЭС для устройства в нём водосбросных отверстий.

Лит.: Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, М., 1968; Ничипорович А. А., Плотины из местных материалов, М., 1973; Моисеев С. Н., Каменно-земляные и каменно-набросные плотины, М., 1970; Гришин М. М., Розанов Н. П., Бетонные плотины, М., 1975; Производство гидротехнических работ, М., 1970.

А. Л. Можевитинов.

Википедия

Плотина

Плоти́на - гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток для подъёма уровня воды, также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.

Плотина (Карелия)

Плоти́на - посёлок сельского типа в Лоухском районе Республики Карелия, административный центр Плотинского сельского поселения.

Плотина (Ярославская область)

Плотина - деревня в Гаврилов-Ямском районе Ярославской области. Входит в состав Великосельского сельского поселения, являясь центром Плотинского сельского округа и колхоза "Колос".

Находится недалеко от трассы Ярославль - Иваново. Граничит с деревней Шалава. Соседствует с, Сидельницы и Вострицево. Имеет магазин, который обслуживает жителей вышеперечисленных деревень, и асфальтовую дорогу.

Плотина (значения)

Плотина :

Плотина - гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоём для подъёма уровня воды.
Плотина - естественное известковое образование карстовых пещер.
Плотина - название ряда населённых пунктов:
- Плотина - село в Карелии
- Плотина - посёлок в Костромской области
- Плотина - село в Пермском крае
- Плотина - село в Ростовской области
- Плотина - посёлок в Свердловской области
- Плотина - посёлок в Тюменской области
- Плотина - село в Ярославской области
- Плотина - посёлок в Луганской области Украины
Помпея Плотина (; ум. 121/122) - жена римского императора Траяна.

Плотина (Луганская область)

Плотина - село, относится к Станично-Луганскому району Луганской области Украины.

Население по переписи 2001 года составляло 764 человека. Почтовый индекс - 93643. Телефонный код - 6472. Занимает площадь 3,71 км².

Плотина (Свердловская область)

Плоти́на - посёлок, расположенный в Невьянском городском округе Свердловской области (Россия) к северу от Екатеринбурга, к югу от Нижнего Тагила и в 28 км к югу от районного центра города Невьянска вблизи плотины на реке Аять, подпирающей Аятское озеро. Ближайшие населённые пункты - Шайдуриха, Пьянково, Кунара.

По историческим данным в списках населённых пунктов конца XIX века Плотина не значится.

Примеры употребления слова плотина в литературе.

Сейчас он дернул за эту веревку, и воющая стая гончих вырвалась наружу и смешалась с взбесившимися бычками и овцами, посреди которых восемь служителей акциза панически пытались проложить себе дорогу назад к плотине .

По плотине быстро шел человек - занятые разговором Александрийский и Лидочка увидели его, когда он подошел совсем близко.

В улее Великого Белого Братства формировались Гермес Трисмегист, влияние которого на итальянское Возрождение было неопровержимым, как и на гностицизм Принстона, Гомер, галльские друиды, Соломон, Солон, Пифагор, Плотин , Иосиф Аримафейский, Алкуин, король Дагобер, святой Томас, Бэкон, Шекспир, Спиноза, Яков Беме, Дебюсси, Эйнштейн.

От Амины Салават узнал о том, почему все так его слушали и заступились за него перед старшиной: он узнал, что разогнанные им рабочие больше уже не возвратились на место разрушенной стройки и не стали делать плотины .

А вот и арки железнодорожного моста через Волхов, бурные белопенные воды которого, переливаясь через плотину , несутся под мост.

Когда все скважины заполнились водой, бобриная бригада в момент разобрала плотину , чтобы никто не понял, откуда взялась вода.

Вскоре после полудня река стала узкой и мелкой, а затем путь преградила гигантская плотина бобров, воздух был наполнен угрожающим шлепанцем бобриных хвостов да мрачным гулом турюин.

В 1898 году в Забайкалье, на реке Бодайбо, в районе богатого Захарьевского прииска, всплывший и забивший все русло донный лед образовал плотину , вокруг которой затем возникла большая наледь.

Но, поднимая встречное теченье, Ее к плотине вынесла волна, И там она у берега осталась, Где в кегли Фландрия с Брабантом состязалась.

Возникло ощущение небывалой легкости и свободы, плотина рухнула, оказалось, что в музыку можно вклеивать любое бульканье и кряканье.

На плотине бурлаки смешались в сплошную массу, сквозь которую приходилось пробираться с большими усилиями, причем Осип Иваныч обратился опять к помощи самых отборнейших ругательств, выбор которых у него был замечательно разнообразен и приводил в изумление даже бурлаков.

В памяти осталась мощная плотина гидростанции с водопадами, перехлестывающимися через щиты, мы как раз ехали в небольшом грузовичке по нижнему бьефу, и казалось, вода клокочет и рушится на нас, а ветер сносил на дорогу брызги и пену.

Он от природы был прекрасным наездником и стрелком из лука, арбалета и ружья, частенько в одиночестве отправлялся на охоту к далекой гряде предгорий, где вода Бриса бешено неслась белым потоком сквозь плотины и бьефы старинной системы каналов.

Но каково было изумление инженера и его спутников, когда они увидели, что верфь разрушена, траншея частью засыпана, водоотлив прегражден песчаной плотиной и что, следовательно, никак невозможно впустить в Мельрир воду, прежде чем не будут сделаны основательные исправления в этом пункте!

Антлантического вала, принялись за восстановительные работы на плотинах Мене и Эдер.

По назначению плотины бывают водохранилищные, водоопускающие и водоподъёмные. Подпор уровня воды у водоподъёмных плотин невысок, целью устройства таких плотин является улучшение условий водозабора из реки, использования водной энергии и пр. Водохранилищные плотины отличаются заметно большей высотой, как следствие, большим объёмом создаваемого водохранилища. Отличительной особенностью больших водохранилищных плотин является способность регулировать сток, малые плотины, с помощью которых создают, например, пруды, сток не регулируют. Чаще всего подобное функциональное разделение плотин на водохранилищные и водоподъёмные является условным, в силу трудности определения более важной функции. Вместо этого может использоваться деление плотин по высоте подъёма воды: низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м), средненапорные (15-50 м), высоконапорные (более 50 м).

Поперек рек и речек плотины устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад , которым пользуются как механическою силою или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки.

Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются плотинами для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (реки Мста , Верхняя Волга и другие).

Плотины вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озёр и морей - для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод внутрь страны.

Классификация плотин

Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. Плотины различаются по типу основного материала, из которого они возводятся, по назначению и по условиям пропуска воды.

По типу материала

По типу основного материала различают плотины:

По способу возведения

насыпные
намывные
направленного взрыва

По способу восприятия основных нагрузок

гравитационные
арочные
контрфорсные
арочно-гравитационные

По условиям пропуска расхода воды

глухие (не допускают перелива воды через гребень)
водосбросные
фильтрующие (пропуск воды осуществляется через тело плотины)
переливные (катастрофического действия)
разборные

История

Искусство возведения плотин известно уже с глубокой древности. О водоподъёмных плотинах упоминает Геродот . Абу-л-Фида сообщает о плотине, построенной персами для отвода воды от города Тостара . Аббас I Великий соорудил близ Кашана каменную плотину длиной 36 метров, высотой 16 м и толщиной 10 м, снабженную у подошвы каналом для пропуска воды. Наконец, в древние времена строились также весьма большие плотины для ограждения местностей от наводнений, например, арабами во II столетии н. э. Подобные же работы, по рассказу Абу-л-Фиды, предприняты были Александром Македонским для предупреждения разлива озера Кадис близ сирийского города Эмесы .

Самая древняя из известных плотин датирована 3000 годом до нашей эры. Располагалась она в ста километрах от Аммана ; это была каменная стена 4,5 метра в высоту и 1 метр в толщину . В 2800 /2600 году до нашей эры в 25 километрах от Каира была возведена плотина протяжённостью 102 метра; она была вскоре разрушена ливнем . В середине III века была построена целая система рядом с индийским городом Дхолавира . Римляне строили весьма разнообразные плотины, в первую очередь - для получения водохранилищ на засушливые периоды ; самая высокая римская плотина достигала 50 метров в высоту и была разрушена лишь в 1305 году .

С 1998 года в десятках стран мира ежегодно 14 марта по инициативе организации «Международная сеть рек» отмечается «Международный день действий против плотин » (иначе: «День действий в защиту рек, воды и жизни ») . Активистам движения против плотин уже удалось добиться реальных результатов: в Соединённых Штатах были демонтированы две шестидесятиметровые плотины, а в Швеции принят закон, который запрещает строить плотины более пятнадцати метров в высоту .

Гравитационные плотины

Давление от масс воды гравитационные плотины воспринимают своей массой. Сопротивление сдвигу происходит за счёт сил трения или сцепления подошвы плотины по основанию. Вследствие этого такие плотины имеют массивный характер, чаще близкое к трапецеидальному сечение в поперечнике.

Арочные плотины

Арочные плотины давление от масс воды передают на берега ущелья (реже - на искусственные устои). В силу этого такие плотины чаще возводятся в горной местности, где берега сложены прочными породами. Часть нагрузок арочная конструкция передаёт на основание. При этом, чем шире арка, тем больше давление на основание. Это требует увеличение ширины плотины в нижней части, и приводит к появлению арочно-гравитационных плотин. Арочные плотины с контрфорсами в нижней части арки называют арочно-контрфорсными. В них работа арки ограничивается верхней частью, что позволяет применять арочные плотины в более широком диапазоне мест расположения.

Арочно-гравитационные плотины

Арочно-гравитационные плотины совмещают в себе свойства арочных и гравитационных плотин.

Контрфорсные плотины

Как и арочные плотины позволяют уменьшить массу тела плотины, её размеры за счёт более эффективной расчётной схемы. Стена в контрфорсной плотине более тонкая, чем в гравитационной благодаря её усилению с низовой стороны подпорными конструкциями (стенами).

Грунтовые плотины

Грунтовые, или земляная плотина строится из грунтовых материалов, в том числе песчаных, суглинистых, глинистых, как правило, без перелива воды через неё. Обычно форма поперечного сечения приближается к трапецеидальной . Грунтовые плотины просты по конструкции, строительство их возможно в очень широком диапазоне геологических условий. Учитывая это, а также использование при возведение плотины местных строительных материалов, почти полную механизацию труда и сокращение трудозатрат, грунтовые плотины можно считать самым распространённым типом водоподпорного сооружения. Грунтовые плотины относятся к гравитационным плотинам .

Грунтовые плотины были в числе самых первых плотин в истории человечества. С давних пор такие плотины строились и в России. Известна Змеиногорская плотина XVIII века, построенная выдающимся русским инженером Козьмой Фроловым .

Современные грунтовые плотины достигают весьма больших размеров, к примеру, Нурекская плотина достигает высоты трёхсот метров, а плотина Тарбела объёма 130 миллионов кубических метров. География плотин чрезвычайно широка: Вилюйская , Усть-Хантайская , Колымская плотины возведены в условиях вечной мерзлоты, в Средней Азии строится самая высокая в мире Рогунская плотина, существуют плотины на Кавказе - Сарсангская , Мингячевирская , известны плотины на Дальнем Востоке, Карпатах, Крыму.

Классификация грунтовых плотин

Грунтовые плотины классифицируются по материалу тела плотины, по конструкции, методу производства работ, высоте, типу противофильтрационных устройств в основании.

Низкими считаются плотины высотой до 25 метров, средними в диапазоне 25-75 метров, выше 75 метров - высокие плотины. Особо высокие плотины (более 150 м) относятся к «сверхвысоким».

Материал	Тип конструкции плотин
Материал	Однородная	С центральным ядром	с экраном	с диафрагмой
Земляная
Земляная	Способ возведения: отсыпка грунта с послойным уплотнением; намыв; наброска взрывом	Способ возведения: намыв; отсыпка	Способ возведения: намыв; отсыпка	Способ возведения: намыв; отсыпка
Каменно-земляная
Каменно-земляная		Способ возведения: отсыпка; наброска; намыв	Способ возведения: отсыпка; наброска
Каменная
Каменная	Способ возведения: наброска взрывом; отсыпка		Способ возведения:	Способ возведения: отсыпка; наброска; наброска взрывом

Расчёты грунтовых плотин

При проектирование современных грунтовых плотин проводятся расчёты с учётом напряжённо-деформированного состояния при статических и динамических воздействиях. При проведении расчётов используются компьютеры , а инженеру-проектировщику требуются знания теории упругости и пластичности , ползучести , численных методов . Работа грунта моделируется с учётом наиболее важных его свойств, и применение методов механики сплошных сред позволяет получить весьма близкие к реальности результаты расчётов. Современное проектирование грунтовых плотин учитывает иногда и реологию грунтов .

При проектировании плотин следует провести несколько групп расчётов, среди которых:

расчёты фильтрации в теле плотины;
расчёты основания плотины;
расчёты тела плотины;
расчёты, связанные с сейсмостойкостью;
расчёты устойчивости откосов плотины;
расчёты сопряжения плотины с основанием.

Расчёты фильтрации в теле плотины необходимы для проведения прочих расчётов, например, устойчивости откосов. Фильтрационный поток через плотину влияет на работу плотины в целом. Параметры фильтрационного потока определяют конструкцию как плотины, так и сопутствующих устройств. В ходе расчёта фильтрации определяются скорости движущейся грунтовой воды, фильтрационные расходы через тело плотины, строится гидродинамическая сетка движения фильтрационного потока и депрессионная поверхность (верхняя граница фильтрационного потока в теле плотины).

При расчётах основания определяются осадки основания, несущая способность грунта, прогнозируется уплотнение (консолидация) основания.

Расчёты тела плотины определяют его осадки, проверяются прочность грунтовых материалов, даётся оценка трещинообразования.

Конструкции грунтовых плотин

Конструкция плотины во многом определяется свойствами местных грунтов, имеющихся вблизи створа. Также на конструирование влияют инженерно-геологическая ситуация места строительства, гидрологические характеристики реки и стока, климатические условия, сейсмичность района, наличие парка необходимых строительных машин.

В ходе конструирования решаются следующие задачи:

назначаются габаритные размеры сооружения (высота плотины, заложение откосов, ширина гребня, размеры берм);
выбирается тип укрепления откосов и гребня;
определяются противофильтрационные устройства в теле плотины;
разрабатываются дренажные устройства;
конструируется подземный контур плотины;
назначается тип сопряжения плотины с основанием и берегами.

Разрушения плотин и обеспечение безопасности

Ущерб от разрушения плотины может быть чрезвычайно большим. Обусловлено это тем, что разрушение непосредственно конструкции плотины является, зачастую, лишь небольшой частью общего ущерба, в который включаются потери от разрушения сопутствующих сооружений (поскольку плотина почти всегда является лишь частью гидроузла), потери предприятий, производство на которых может быть парализовано в результате прекращения поступления от ГЭС, потери от разрушений, произведённых катастрофическим водосбросом в нижнем бьефе плотины.

Крупные катастрофы на плотинах

Список некоторых крупных катастроф, произошедших на плотинах .

Дата

Плотина

Место

Число погибших

Фото

12 марта 1928 года

Плотина Сент-Френсис

Каньон Сан-Францискито , Береговые хребты , США

около 600 человек

Плотина до катастрофы.

Кусок бетона из конструкции на расстоянии полмили от прорвавшейся плотины (высота куска примерно 3 метра). Вдали видна сама плотина.

18 августа 1941 года,
осень 1943 года

Днепрогэс

Запорожье , СССР

От 20 до 100 тыс. человек. Немецкое командование оценивало свои потери в живой силе в 1500 человек. . Эти числа не подкрепляются никакими документами.

Днепрогэс летом 1942 года.

Разрушения после взрыва ГЭС в 1943 году.

2 декабря 1959 года

Плотина Мальпассе

Лазурный Берег , Франция

423 человека

Остатки плотины.

9 октября 1963 года

Плотина Вайонт

Монте Ток , Беллуно , Италия

2500 человек

Конструкция плотины.

Город Лонгароне после прохождения катастрофической волны.

7 августа 1975 года

Плотина Байньцяо

Чжумадянь , Китай

171 тыс. человек

Внешние изображения
	[?url=http://img-fotki.yandex.ru/get/5816/86906606.18/0_69ee9_85d10ad5_L Плотина после разрушения.] (Арх. ист. 2012-04-30)

Обеспечение безопасности

В Российской Федерации безопасность гидротехнических сооружений регулируется Федеральным Законом «О безопасности гидротехнических сооружений», принятым Государственной Думой 23 июня 1997 года. Плотины должны проектироваться в соответствии с действующими нормативными документами: строительными нормами и правилами (СНиПами), Государственными стандартами (ГОСТами), ведомственными нормативными документами (РД).

Мероприятия по обеспечению безопасности должны выполняться начиная со стадии проектирования. В ходе возведения плотины должна производиться проверка на соответствие работ, свойств оснований и строительных материалов проектным данным. В ходе эксплуатации сооружения требуется осуществлять натурные наблюдения - мониторинг плотины с помощью контрольно-измерительной аппаратуры. Установка аппаратуры в сооружении должна предусматриваться ещё на стадии проектных работ и обеспечивать, в зависимости от класса сооружения, наблюдения за осадками, горизонтальными смещениями, параметрами фильтрационного потока в теле плотины, температурой, напряжённо-деформированным состоянием и прочим.

Помимо аппаратного мониторинга на всех плотинах следует выполнять натурные визуальные и

Плотина

гидротехническое сооружение, перегораживающее реку (или др. водоток) для подъёма уровня воды перед ним, сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища. Водохозяйственное значение П. многообразно: подъём уровня воды и увеличение глубин в верхнем Бьеф е благоприятствуют судоходству, лесосплаву, а также водозабору для нужд орошения (См. Орошение) и водоснабжения (См. Водоснабжение); сосредоточение напора у П. создаёт возможность энергетического использования стока реки; наличие водохранилища позволяет регулировать сток, т. е. увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшать максимальный расход в паводок, способный привести к разрушительным наводнениям. П. 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. П. обычно является основным сооружением гидроузла (См. Гидроузел).

Плотиностроение возникло так же давно, как и Гидротехника , в связи со значительным развитием искусственного орошения территорий у земледельческих народов Египта, Индии, Китая и др. стран. Возведение П. потребовалось для строительства гидросиловых установок, а затем и сооружения гидроэлектростанций. Энергетическое использование водных ресурсов явилось основным стимулом увеличения размеров и совершенствования конструкций П., появления гидроузлов на многоводных реках.

На территории СССР водяные мельницы с П. строились ещё во времена Киевской Руси. В 17-19 вв. горнодобывающая, металлургическая, текстильная, бумажная и др. отрасли промышленности на Урале, Алтае, в Карелии и центральных областях России использовали в основном механическую энергию гидросиловых установок; их П. были незначительны по размерам и сооружались из местных материалов. Мощные гидроэлектростанции с бетонными и земляными П. больших размеров начали строить лишь при Советской власти, после принятия плана ГОЭЛРО . В 1926 была построена первая бетонная водосливная П. Волховской ГЭС. В 1932 сооружена высокая бетонная П. Днепровской ГЭС (её наибольшая высота около 55 м ). Водосливная П. Нижнесвирской ГЭС - первая П., построенная на слабых глинистых грунтах. В 50-70-х гг. на многоводных реках были сооружены: намывные земляные П. на Волге у Куйбышева и Волгограда, бетонные П. Братской ГЭС на Ангаре (высота 128 м ) и Красноярской ГЭС на Енисее (124 м ) (рис. 1 ), высокая 300-метровая каменно-земляная П. Нурекской ГЭС на р. Вахш, арочная П. Саянской ГЭС на Енисее (высота 242 м, длина по гребню 1070 м; находится в стадии сооружения, 1975) и многие др. Проектирование и строительство П. в СССР отличаются высоким техническим уровнем, позволившим советскому плотиностроению занять одно из ведущих мест в мире.

Тип и конструкция П. определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. По назначению различают П. водохранилищные и П. водоподъёмные (предназначенные лишь для повышения уровня верхнего бьефа). По величине напора П. условно подразделяют на низконапорные (с напором до 10 м ), средненапорные (от 10 до 40 м ) и высоконапорные (более 40 м ).

В зависимости от роли, выполняемой в составе гидроузла, П. может быть: глухой, если служит лишь преградой для течения воды; водосливной, когда предназначена для сброса избыточных расходов воды и оборудована поверхностными водосливными отверстиями (открытыми или с затворами) или глубинными водоспусками; станционной, если имеет водозаборные отверстия (с соответствующим оборудованием) и водоводы, питающие турбины ГЭС. По основному материалу, из которого возводят П., различают земляные плотины (См. Земляная плотина), каменные плотины (См. Каменная плотина), бетонные плотины (См. Бетонная плотина), деревянные плотины (См. Деревянная плотина).

Земляная П. возводится полностью или частично из малопроницаемого грунта. Уложенный по верховому откосу П., малопроницаемый грунт образует экран; при расположении такого грунта внутри тела П. создаётся ядро. Наличие экрана или ядра обеспечивает возможность возведения остальной части П. из проницаемого грунта или из каменных материалов (каменно-земляная П.). У подошвы низового откоса земляной П. для отвода воды, профильтровавшейся через тело и основание П., устраивают Дренаж . Верховой откос П. защищают от воздействия волн бетонными плитами или каменной наброской. При возведении земляной насыпной П. грунт добывают в карьере экскаваторами, транспортируют к месту сооружения самосвалами, укладывают в тело П., разравнивают бульдозерами и уплотняют послойно катками. Возведение намывной П. включает разработку грунта землесосами или гидромониторами, транспортировку пульпы по трубам и распределение её по поверхности возводимой П., после чего вода уходит, а оседающий грунт самоуплотняется. Для подготовки основания и возведения земляной П. в русле реки её котлован ограждается Перемычка ми, а река отводится по заранее проложенным временным водоводам, закрываемым после возведения П.

В каменной (набросной) П. экран или центральный водонепроницаемый элемент (диафрагму) выполняют из железобетона, асфальта, дерева, металла, полимерных материалов. Требование малой водопроницаемости распространяется и на основание П. Если грунт основания проницаем на большую глубину, его покрывают перед П. Понур ом (например, из глины), образующим с экраном одно целое. П. с ядром дополняется устройством в основании стальной шпунтовой стенки или противофильтрационной завесы (См. Противофильтрационная завеса). Камень в каменнонабросную и каменно-земляную П. отсыпается слоями большой высоты.

Бетонные П. обычно классифицируют по конструктивному признаку в зависимости от условий работы на Сдвиг ; соответственно этому различают 3 основных типа П. (рис. 2 ) - гравитационные плотины (См. Гравитационная плотина), арочные плотины (См. Арочная плотина), контрфорсные плотины (См. Контрфорсная плотина). Осн. материалом для современных бетонных П. (преимущественно гравитационных) служит Гидротехнический бетон . Один из важнейших вопросов при возведении бетонных П. - снижение фильтрации воды в основании. С этой целью в основании высокой бетонной П. вблизи верховой грани устраивается противофильтрационная завеса. На остальном участке основание дренируется для уменьшения давления воды на подошву П., что повышает устойчивость сооружения. Гравитационная и контрфорсная П., во избежание образования трещин вследствие температурных колебаний, разрезаются по длине на короткие секции, швы между которыми перекрываются водонепроницаемыми уплотнениями (см. Гидроизоляция). Для предотвращения появления трещин в результате усадки бетона при твердении и снижения температурных напряжений П. бетонируют отдельными блоками ограниченных размеров, применяют искусственное охлаждение составляющих бетонной смеси и уложенного в блоки бетона посредством циркуляции охлаждающей жидкости (от холодильной установки) по системе труб, проложенных в теле П. Бетонная П. в русле реки обычно сооружается в 2 очереди под защитой ограждающих котлованы перемычек. При возведении первой очереди П. река течёт по свободной части русла; при второй - через оставленные в П. отверстия (Проран ы), которые закрывают по окончании всех строительных работ. Если русло реки узкое, бетонная П. строится в один приём, с временным отводом реки в береговые водоводы. Распространённая в практике гидротехнического строительства низконапорная бетонная Водосливная плотина , возводимая на нескальном основании и предназначенная для пропуска больших расходов воды, имеет конструкцию, показанную на рис. 3 . Основу её составляют водосливные пролёты, образованные бетонным Флютбет ом и Бык ами и перекрываемые гидротехническими затворами (См. Гидротехнический затвор). За водосливами устраивается массивное крепление русла - Водобой (иногда заглубленное в виде водобойного колодца), далее располагается более лёгкое крепление - Рисберма . Под водобоем устраивается дренаж. С берегами или земляными П. водосливная П. сопрягается массивными устоями. Низконапорная бетонная водосливная П. обычно строится с применением армирования, часто всего сооружения (см. Железобетонная плотина). Флютбет и быки такой П. с целью экономии материала иногда делают облегчённой ячеистой конструкции, с заполнением ячеек грунтом.

Особый тип водоподпорного сооружения - разборная судоходная П. Для её возведения в летнюю межень на плоском флютбете устанавливают контрфорсы из стальных ферм, по ним прокладывают мосты, на которые опирают затворы простейшей конструкции. П. подпирает уровень верхнего бьефа, а суда и плоты идут через шлюз. В многоводный период затворы и мосты убирают, фермы контрфорсов укладывают на флютбет, открывая судам и плотам путь через П.

Общая тенденция современного плотиностроения - увеличение высоты П. Технически достигнутые высоты могут быть превзойдены, однако в экономическом отношении сооружение двух последовательно расположенных П. меньшей высоты часто оказывается более рациональным, чем одной высокой. Совершенствование типов П. из грунтовых материалов осуществляется при одновременном удешевлении и ускорении их строительства за счёт повышения мощности строительных механизмов и транспортных средств. Повышение экономичности бетонных П. достигается уменьшением их объёма, заменой гравитационных П. контрфорсными и более широким применением арочных П. Этой тенденции сопутствуют улучшение и специализация свойств цемента и бетона. Весьма эффективно совмещение в одном сооружении водосливной плотины и здания ГЭС, что обеспечивает сокращение бетонной (наиболее дорогостоящей) части напорного фронта гидроузла. Эта задача решается как путём размещения Гидроагрегат ов в полости высокой П., так и посредством использования подводного массива низконапорной ГЭС для устройства в нём водосбросных отверстий.

Лит.: Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, М., 1968; Ничипорович А. А., Плотины из местных материалов, М., 1973; Моисеев С. Н., Каменно-земляные и каменно-набросные плотины, М., 1970; Гришин М. М., Розанов Н. П., Бетонные плотины, М., 1975; Производство гидротехнических работ, М., 1970.

А. Л. Можевитинов.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Плотина" в других словарях:

На озере Гордон У этого термина существуют и другие значения, см. Плотина (значения). Плотина гидротехническое сооружение, перегораживающее … Википедия

ПЛОТИНА, барьер, построенный поперек потока, реки, устья или части моря. Плотина накапливает воду, а также регулирует подачу воды для целей орошения. Плотины служат также для предупреждения наводнений и как основа для работы гидроэлектростанций.… … Научно-технический энциклопедический словарь

Дамба, запруда, мол, насыпь, преграда, гать. ... .. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. плотина дамба, запруда, мол, насыпь, преграда, гать; перемычка; гидроплотина, плотинка … Словарь синонимов

Плотина - Братской ГЭС. ПЛОТИНА, гидротехническое сооружение, перегораживающее реку (или другой водоток) для подъема уровня воды в ней, сосредоточения напора в месте расположения сооружения, создания водохранилища. Плотины могут быть глухие и водосбросные; … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ПЛОТИНА, плотины, жен. 1. Запруда, сооружение из земли, камня, железа, бетона и т.п., устраиваемое поперек реки для поднятия уровня воды или поперек оврага для образования искусственного пруда. «У мельника вода плотину прососала.» Крылов.… … Толковый словарь Ушакова

плотина - Водоподпорное сооружение, перегораживающее водоток и его долину для подъема уровня воды [ГОСТ 19185 73] плотина Водоподпорное сооружение, перегораживающее водоток и (иногда) долину водотока для подъема уровня воды. [СО 34.21.308 2005] плотина… … Справочник технического переводчика

плотина - Гидротехническое сооружение из намывного грунта (земляная плотина), камня, бетона (бетонная плотина), предохраняющее берега рек и морей от размыва и затопления, а также создающее подпор на водохранилищах. → Рис. 80 Syn.: дамба … Словарь по географии