ТАСС-ДОСЬЕ. 19 октября 2019 года близ поселка Щетинкино (Курагинский район Красноярского края) на реке Сейба прорвало каскад дамб на золотодобывающем прииске. В результате ЧП, по последним данным, 17 человек погибли, трое числятся пропавшими без вести.
ТАСС рассказывает о том, что такое дамба и как она устроена.
Дамба — гидротехническое сооружение в виде грунтовой насыпи или вала (аналогично грунтовой плотине). В отличие от плотины, возводимой на реке для удержания воды с одной стороны на более высоком уровне, чем с другой (так называемый подпор), основная функция дамбы — оградительная. Дамбы размещаются вдоль границы защищаемой территории или акватории. Обычно выполняются из местных материалов (грунт, камни), однако при строительстве также могут использоваться бетонные блоки, железобетонные сваи и другое. Временные дамбы сооружаются из мешков с песком.
Дамбы могут быть незатопляемыми и затопляемыми, глухими или оборудованными судо- и водопропускными сооружениями (шлюзами, трубами).
Термин «дамба» происходит от голландского dam («дам»). Названия ряда нидерландских городов включают в себя это слово. Например, Амстердам дословно переводится как «дамба на реке Амстел», Роттердам — «дамба на реке Ротте».
Крупнейшей дамбой в РФ является комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений, возведенный в 1981-2011 годах. Он состоит из 11 каменно-земляных защитных дамб общей протяженностью 25,4 км и шириной в основании до 80 м. По дамбам проходит шестиполосная автомагистраль — западный сегмент петербургской Кольцевой автомобильной дороги. По оценкам Минрегионразвития РФ, 29 октября 2016 года закрытием створок судопропускных сооружений комплекса удалось предотвратить катастрофическое наводнение высотой до 2,6 м, ущерб от которого мог составить 19,2 млрд рублей.
Содержание
Классификация дамб
По своему устройству дамбы делятся на напорные и безнапорные.
Напорные дамбы предназначены для противостояния напору воды. К ним применяются те же требования водонепроницаемости, прочности и устойчивости, что и к плотинам. Такие дамбы делятся на:
— дамбы обвалования — служат для защиты речных и морских прибрежных низменностей от затопления паводками, приливами, ветровыми нагонами и др.;
— защитные дамбы — для защиты акватории портов, шлюзовых каналов и других сооружений от волн, наносов, ледохода и др.;
— сопрягающие дамбы — требуются для сопряжения подпорных гидротехнических сооружений с берегами;
— перемычки — ограждают места строительства других гидротехнических сооружений;
— дамбы искусственных бассейнов — используются при прокладке русел каналов, а также при сооружении бассейнов электростанций различных типов, включая атомные (ГЭС, ГАЭС, ТЭС и АЭС).
Безнапорные дамбы (используются там, где нет риска высокого напора воды) подразделяются на:
— регулирующие — сооружаются для регулирования и выправления русел;
— почвозащитные — служат для уменьшения поверхностного стока и задержания грунта поймы, который сносится в результате ливневого стока;
— струенаправляющие — улучшают условия судоходства и работу водопропускных и водозаборных гидротехнических сооружений;
— транспортные — для прокладки дорог через поймы рек и заливы водохранилищ.
Дамбы комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга в обычное время безнапорные, но при сильных нагонах водо- и судопропускные сооружения в них закрываются, делая дамбы напорными.
Дамбы близ поселка Щетинкино
При добыче рассыпного золота распространен метод так называемого кучного выщелачивания (с орошением руды цианистым растровом), который требует наличия технологического водоема — пруда-отстойника. Он может ограждаться напорными защитными дамбами. По данным СМИ, дамбы на реке Сейбе, прорванные 19 октября 2019 года, ограждали технологический водоем такого рода. При этом, согласно сообщению Следственного комитета РФ, целью возведения дамб служил «отвод грунтовых вод».
Как построить дамбу для пруда. Как сделать плотину
Для орошения дач и садов требуется много воды, но не всегда поблизости имеются естественные водоемы. Если взяться дружно всем вместе, то можно устроить общий пруд, соорудив плотину.
Вам понадобится
- — Глина;
- — Грунт;
- — Торф;
- — Дернина.
Инструкция
Сначала необходимо выбрать место под пруд. По карте или на местности определите, место, которое будет иметь большую емкость и большую площадь водосбора. Водосборная площадь — это территория, с которой стекают ливневые и талые воды, чем она больше, тем больше будет прибывать воды в пруд. Хорошо если большая емкость достигается глубиной при малом зеркале и малом размере плотины.
Дно и берега пруда должны состоять из водонепроницаемого или малопроницаемого для воды грунта — глины, суглинка. Берега не должны быть слишком пологими, так как образуется много мелких мест, которые зарастают травой — вода портится, пруд мелеет. Слишком крутые берега быстро размоются. Очень хорошо, если на дне пруда или выше его будут бить родники, которые пополнят водоем свежей водой.
Плотину начинайте делать в самом узком месте ручья, балки или оврага — так вам придется меньше вести земляных работ. Чтобы они не размывали плотину, в непосредственной близости от нее не должно быть родников.
Сначала в месте расположения плотины проройте ров и заполните его хорошо утрамбованной глиной — это замок плотины. Затем делается глиняная стенка, которая заглубляется в дно и стенки оврага — это экран плотины, а часть, заглубленная в дно, называется зубом.
Грунт для строительства плотины используйте суглинистый или супесчаный, с содержанием глины 30-40%. Определить пригодность грунта можно таким способом — возьмите стакан и наполните его грунтом до половины, хорошо размешайте, через 2-3 часа муть отстоится и песок осядет на дно. Измерьте слой песка и слой глины, если слой песка равен 30 мм, а слой глины 20 мм, то это значит, что в грунте приблизительно 40% глины.
Гребень плотины должен быть выше самого высокого предполагаемого уровня воды на один метр. Ширина плотины рассчитывается из того, будет она пешеходной или проезжей. Ширина пешеходной плотины высотой 4 метра будет примерно 3 метра. Крутизна откосов зависит от типа грунта — с большим содержанием глины они более крутые.
Плотину не стоит делать при морозе и дожде. Следите за попаданием в грунт корней деревьев, когда они сгниют, образуются отверстия, через которые будет уходить вода. Поверхность плотины укрепите дерниной с плотно сросшейся мелкой травой. Со стороны пруда вместо дернины лучше взять торф — он представляет собой прочную негниющую покрышку.
Обратите внимание
Дернину и торф пришивают к плотине ивовыми прутьями.
Полезный совет
У дна плотины вырывается логовище для того, чтобы туда помещалась рыба при спуске воды.
Как запрудить ручей. Как своими руками сделать пруд в овраге
Многие дачники всячески стараются украсить свой участок, выкапывая пруды. Сделать это несложно, если знать технологию действий. Главное: не торопиться. В этой статье вы узнаете, как сделать пруд в саду без усилий, а также особенности обустройства дамбы.
Как выкопать пруд в овраге своими руками
Чтобы выкопать пруд в овраге своими руками, необходимо выбрать подходящее место. Выбирайте участки, которые находятся вдали от растений и деревьев. Опавшие листья и ветки не должны загрязнять водоём. Следует также выбирать такие места, которые хорошо освещаются солнцем. Однако на них не должны попадать прямые солнечные лучи.
Знаете ли вы? Самой высокой дамбой в мире считается дамба Диккенс, которая находится в Швейцарии. Её высота — 285 м.
Старайтесь располагать водоём в низине, чтобы после осадков и сходящего снега влага стекала в пруд, а не разливалась по всей территории участка. Довольно часто водоём копают рядом с логом, тогда он будет наполняться благодаря ручью.
Следует учитывать и другие особенности:
- оптимальная почва — суглинок;
- угол наклона к берегу — 45°;
- глубина не должна быть одинаковой: с северной стороны — глубже, а с южной — на 50 см мельче;
- оптимальное направление — по направлению ветра, чтобы вода насыщалась кислородом.
Планировка
В первую очередь, нужно провести планировку участка. Если сделать водоём глубоким, то он будет чересчур холодным. Выкапывание мелкого прудика приводит к тому, что он начинает цвести.
Советуем узнать об использовании тюльпанов и нарциссов в ландшафтном дизайне .
Опытные садоводы рекомендуют делать водоём шириной 2,5 м и глубиной 1,3 м. Чтобы облегчить процесс работы, можно воспользоваться специальной техникой.
Процесс работы
Технология работы заключается в следующем:
- Выкопайте яму нужного размера.
- Сделайте гидроизоляцию с использованием глины. Для этого покройте ею стенки пруда (должно быть 2–3 слоя, толщиной 15 см каждый).
- Выложите несколько слоёв мелких камней и засыпьте их песком.
- Через 2–3 дня, когда наполнение осядет, заливайте воду.
Как сделать пруд из ручья в овраге
Если вы решили запрудить ручей в овраге, то придерживайтесь следующей инструкции:
- Выкопайте обводную канаву.
- Пустите ручей по новому руслу, чтобы появилось место, позволяющее сделать отстойник и прудик.
- Выкопайте яму глубиной 60 см.
- В верхней части сделайте 2 небольших щита из осины.
- Насыпьте песок и покройте его несколькими слоями полиэтиленовой плёнки.
- Поверх бросьте ещё несколько вёдер песка.
- По стенкам уложите бутовый камень.
- Заложите перелив, который прикройте небольшой сеткой, чтобы он не засорялся листьями и мусором.
- Пустите ручей по старому руслу, прикопав обводную яму.
Как оформить овраг под пруд
Чтобы оформить овраг под пруд, необходимо срезать все отвесные стенки. Лучше всего это делать до возведения насыпи, чтобы предотвратить попадание земли в воду.
Важно! Осиновые щиты необходимы для того, чтобы со временем земля не сползала обратно в водоём.
Настоящая насыпь должна быть немного выше, чем было установлено по плану. Оптимальная величина расхождения — 8%.
Как сделать дамбу
Лучше всего, во время выкапывания, сразу делать дамбу. Для этого можно использовать ручей или водосбор. Перегораживать водоём рекомендуется в самой узкой части.
Технология заключается в следующем:
- Выкопайте ров и выложите дно жирной глиной.
- Возведите стенку из глины, углубляя её края.
- Гребень дамбы возвысьте на 1 м от воды.
Ширина насыпи должна быть 1–1,5 м. Это необходимо, чтобы сооружение выдержало поток воды. Запруду можно заполнять после того, как дамба постоит несколько дней, для закрепления конструкции.
Итак, теперь вы знаете, как в домашних условиях можно сделать красивый пруд. Старайтесь правильно выбирать место для работ, чтобы избежать неприятных ситуаций. Если все действия будут выполнены верно, то вы сможете украсить свой сад необычными водоёмами.
Укрепление дамбы пруда. Габионами
Проведение работ с габионами отличается простотой и экономичностью. К достоинствам использования подобных конструкций относят следующее:
- Материал эффективно сопротивляется натиску воды.
- Отличается продолжительным периодом эксплуатации. Он составляет более 100 лет.
- Считается доступным методом, который связан с незначительными затратами. При потребности можно сделать демонтаж.
- Готовое сооружение считается экологически чистым и привлекательным.
Сделать такую конструкцию несложно. При этом стоит соблюдать такие рекомендации:
- монтировать сооружение в проблемной области и наполнить камнями;
- правильно рассчитать число габионов и подобрать метод их установки – это зависит от параметров высоты откоса;
- на завершающем этапе сделать декоративную отделку, используя грунт и семена растений, – это поможет укрепить сооружение.
Габионная конструкция достигает максимальных параметров прочности через 5 лет использования. За этот период времени береговая линия становится одним целым с ландшафтом.
Коробчатые
Габионы допустимо сделать самостоятельно. Для этого применяют металлическую сетку и проволоку. В таком случае удастся сэкономить. При этом процесс изготовления требует времени. Для укрепления берега прекрасно подойдет коробчатая конструкция. При изготовлении габионов можно использовать сварные соединения или связать их проволокой. Первые считаются прочными. Они могут быть достаточно большими.
При выборе второго метода соединения стоит делать меньшее изделие.
По высоте конструкцию делают 30-40 сантиметров. Ее длина должна составлять 1,5-2 метра, а ширина – 1. При изготовлении своими руками все процедуры стоит делать в предполагаемом месте расположения габиона. Там же его рекомендуется заполнять камнями. При покупке готовых габионов потребуется специальная техника.
Цилиндрические
Для изготовления цилиндрических габионов используется более мягкая сетка. Для этой цели подойдет сталь двойного кручения. В результате получается конструкция, напоминающая так называемую конфету. Цилиндрические габионы делаются быстрее, чем коробчатые. По длине их делают 2-4 метра, в диаметре – 65-95 сантиметров. Полученные конструкции располагают вдоль линии берега, делая из них своеобразную насыпь. Обычно хватает 2-3 ярусов, наполненных камнями.
Габион-матрица
Под этим термином понимают плоские и широкие сооружения. Они отличаются удобством и высокой эффективностью. Укладывать подобные габионы следует в 1-2 слоя. Для этого стоит выполнить следующее:
- Сделать на проблемном участке песчаную отсыпку. Ее толщина должна составлять 10 сантиметров. Слой стоит выровнять, увлажнить и уплотнить. Для этого подойдет виброплита или любое тяжелое приспособление.
- Постелить геотекстиль. Полотна должны перекрывать друг друга на 10-15 сантиметров.
- Уложить габионы.
- Укрепить их по углам колышками. Они могут быть изготовлены из деревянных брусков. Также отлично подойдет арматура. Это поможет избежать смещения габиона при наполнении камнями.
- Заполнить свободное пространство камнями, закрыть крышки и зафиксировать их.
Спустя 1-2 года наблюдается уплотнение камней. В итоге в конструкции появятся пустоты. Также есть риск провисания сетки. Справиться с проблемой поможет подсыпка новых камешков. Стоит грамотно подобрать их размеры. Это делают с учетом размеров ячейки.
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
- грунтовые
- бетонные
- каменные
- металлические
- тканевые
- деревянные
- железобетонные
- габионные
По способу возведения
- насыпные
- намывные
- направленного взрыва
По способу восприятия основных нагрузок
- гравитационные
- арочные
- контрфорсные
- арочно-гравитационные
- контр-регулирующие
По условиям пропуска расхода воды
- глухие (не допускают перелива воды через гребень)
- водосбросные
- фильтрующие (пропуск воды осуществляется через тело плотины)
- переливные (катастрофического действия).
* * * * *
Грунтовые плотины, в т.ч. с ядром — плотина, возводимая из грунтовых материалов (песчано-глинистых, суглинистых, глинистых и др.) и имеющая в поперечном сечении трапецеидальную или близкую к ней форму. Грунтовые плотины сооружают, как правило, глухими (без перелива воды через гребень); простота устройства и эксплуатации способствовала их широкому распространению во многих странах. Грунтовые плотины можно строить практически на любых основаниях (кроме сильно разжиженных илистых грунтов). Водонепроницаемая часть плотины (экран, ядро, диафрагма) со скальным основанием обычно соединяется зубом или бетонной шпонкой, под которыми в трещиноватой породе устраивается противофильтрационная завеса. При нескальном основании, если водоупор (глина, скала) расположен на приемлемой глубине, водонепроницаемую часть плотины сопрягают с водоупором грунтовым зубом, шпунтовой стенкой или завесой. При глубоком залегании водоупора устраивают понур или висячие зуб и шпунтовую стенку. Грунтовые плотины относятся к гравитационным плотинам.
Грунтовые плотины классифицируются по материалу тела плотины, по конструкции, методу производства работ, высоте, типу противофильтрационных устройств в основании.
Основные типы земляных плотин:
а — из однородного грунта; б — из разнородных грунтов (с водонепроницаемой верховой призмой);
в — с экраном из грунтового материала; г — с экраном из негрунтового материала (бетона, железобетона, металла и др); д — с ядром; в — с диафрагмой.
Бетонные плотины — наиболее распространённый в современном гидротехническом строительстве тип плотины, основные конструкции которой выполнены из бетона. К бетону плотин предъявляются специальные требования в отношении его состава, способов приготовления и укладки. Бетонные плотины сооружают глухими (не пропускающими воду) и водосбросными, они могут быть гравитационными, арочными и контрфорсными. Для уменьшения расхода бетона и стоимости сооружения массивные гравитационные бетонные плотины в ряде случаев заменяются облегчёнными конструкциями с расширенными швами и продольными полостями у основания, снижающими фильтрационное давление на подошву плотины и улучшающими условия её работы. Применяют также анкеровку бетонных плотин стальными тяжами в скальное основание, а также конструкции, в которых бетон внутренних зон частично заменен камнем или грунтом.
Бетонные плотины обычно классифицируют по конструктивному признаку в зависимости от условий работы на сдвиг; соответственно этому различают 3 основных типа плотин – гравитационные плотины, арочные плотины, контрфорсные плотины. Основным материалом для современных бетонных плотин (преимущественно гравитационных) служит гидротехнический бетон. Один из важнейших вопросов при возведении бетонных плотин – снижение фильтрации воды в основании. С этой целью в основании высокой бетонной плотины вблизи верховой грани устраивается противофильтрационная завеса. На остальном участке основание дренируется для уменьшения давления воды на подошву плотины, что повышает устойчивость сооружения.
Железобетонные плотины сооружаются в основном из железобетона, обеспечивающего прочность конструкции. По условиям пропуска воды железобетонные плотины могут быть глухими (главным образом при высоких напорах) и водосбросными с поверхностными или глубинными отверстиями (при различных напорах). По конструктивному признаку различают железобетонные плотины гравитационные, контрфорсные и арочные. Железобетонная плотина гравитационного типа представляет собой ячеистую или ряжевую конструкцию, секции которой заполняются балластным грунтом. Вес грунта, а также устранение фильтрационного давления на подошву плотины (благодаря отсутствию сплошной фундаментной плиты) позволяют сэкономить значительную часть объёма бетона и обеспечивают устойчивость сооружения против сдвига. Контрфорсная железобетонная плотина выполняется в виде тонкостенной конструкции с небольшим объёмом железобетона. Недостающий для устойчивости плотины вес компенсируется весом воды над её напорным перекрытием (плоским или сводчатым), наклоненным к горизонту под углом 45-55°. Арочные железобетонные плотины сооружают редко; по сравнению с бетонными арочными плотинами они в ряде случаев менее экономичны вследствие значительного расхода стали.
Схемы бетонных плотин:
а — гравитационной; б — арочной; в — контрфорсной; 1 — верховая грань; 2 — бык; 3 — затвор; 4 — гребень водослива; 5 — носок; 6 — водоспуск; 7 — низовая грань; 8 — плоское напорное перекрытие; 9 — контрфорс; 10 — балки жёсткости; 11 — противофильтрационная завеса; 12 — дренаж.
Каменная плотина — плотина, основные конструктивные элементы которой выполнены из каменных материалов без применения вяжущих. В практике современного гидротехнического строительства различают: каменно-набросные (насыпные), полунабросные, из каменной сухой кладки. Каменные плотины строят, как правило, глухими с пропуском воды через водосбросы в берегах, реже — в теле плотины. Основные материалы для тела плотин: камень рваный (из карьеров), галька, гравий, щебенистые грунты. Камень для наброски и сухой кладки должен обладать достаточной прочностью и стойкостью против выветривания, действия мороза и разрушения фильтрационным потоком. Лучшие материалы для наброски — изверженные породы (гранит, сиенит, диорит, базальт и др.), из осадочных пород — плотные известняки и доломиты, кварциты. Существенное значение имеют размеры и формы камня, а также способы уплотнения наброски, влияющие на пустотность наброски, величину осадки тела плотины и крутизну откосов. В качестве основания для каменных плотин пригодны практически все виды скальных пород; из нескальных пород — гравелисто-галечные, крупнозернистые пески, глины и плотные суглинки.
Возможность использования местных материалов определяет экономичность каменных плотин, их широкое применение в различных географических районах.
Типы каменных плотин:
а, б — каменно-набросные; в — из каменной сухой кладки; г — полунабросная (с напорной частью из сухой кладки и низовой — из каменной наброски); д — набросная (с бетонной напорной стенкой).
В стальных (металлических) плотинах, которые по существу являются контрфорсными, наклонная напорная грань выполнена из стали, а контрфорсы или сквозные фермы, являющиеся опорными конструкциями, выполняются, как из стали, так и из железобетона.
Опорные конструкции стальных плотин могут быть: подкосного типа, стоечнораскосного типа и типа сквозных ферм. Контрфорсы или сквозные фермы заанкериваются в фундаментную плиту или непосредственно в скальное основание.
Преимущества стальных плотин: наиболее полное использование механических свойств материала, быстрота возведения за счет возможности укрупненной сборки элементов плотины в заводских условиях и возможности производства работ практически при любых погодных условиях, относительно невысокая стоимость плотины. К недостаткам стальных плотин можно отнести: необходимость проведения дополнительных работ по защите стали от коррозии и большой расход металла, стоимость которого в последние годы постоянно растет. Данные недостатки не способствовали строительству данного типа плотин за последние десятилетия.
Примерами построенных и эксплуатируемых достаточно большой период времени стальных плотин могут служить головная плотина Караязской оросительной системы на реке Куре, плотины АшФорк, Хаусер-Лейк и Редридж. В последние 20 лет XX в. несколько стальных плотин было построено в Австралии.
В целом, металлические плотины (щитовые, разборно-щитовые) строят крайне редко из-за дороговизны металла, который широко используется в гидротехническом строительстве в виде проката (для затворов, закладных элементов, трубопроводов, резервуаров и т.д.) и в качестве арматуры в железобетонных конструкциях (армопакеты, армофермы, каркасы, сетки).
Деревянная плотина – плотина, основные конструкции которой, воспринимающие нагрузку, выполнены из дерева преимущественно хвойных пород (сосна, ель). Деревянные плотины строятся для небольших напоров (2-4 м, реже 4-8 м), обычно водосливными; по конструкции флютбета они делятся на свайные, ряжевые, свайно-ряжевые и контрфорсные. Отверстия плотин ограничиваются береговыми устоями; при большой длине водосливного фронта он разделяется на несколько отверстий промежуточными опорами: быками, контрфорсами, стойками. Перекрываются отверстия деревянными щитами, обычно в несколько рядов по высоте. Для подъёма и опускания щитов служат простые подъёмники – вороты (стационарные или передвижные).
В лесных районах часто сооружают низконапорные деревянные плотины свайной и ряжевой конструкции (обычно их устраивают водосливными). Деревянные плотины, как правило, устраиваются водосбросными (водосливными), глухие деревянные плотины, даже в местностях богатых строительным лесом, оказываются дороже, чем земляные или каменнонабросные.
Одно из достоинств деревянных плотин использование для их строительства дерева, как местного строительного материала. Основной породой дерева используемой при строительстве деревянных плотин является сосна, наиболее распространенная и стойкая в условиях переменной влажности порода. Другими стойкими против загнивания породами являются дуб и лиственница, однако вследствие их дороговизны, они используются лишь в особо ответственных частях сооружений.
Габионные плотины представляют собой кладку из сетчатых ящиков (габионов), которые заполняются каменным материалом. Ящики изготавливаются из высокопрочной проволоки со специальным антикоррозийным покрытием и конструкция их такова, что позволяет полностью использовать прочностные свойства металла. Фирмы, выпускающие габионные конструкции, гарантируют безопасную и надежную их работу до 50 лет. Этот тип плотин в последнее время получил широкое распространение за рубежом при строительстве плотин высотой 10-12 м на горных реках.
В зависимости от того, как устроена кладка габионов, такие плотины бывают: многоступенчатого, трапецеидального и прямоугольного профилей. Надежность габионных плотин может быть повышена устройством сверху асфальтобетонных покрытий.
Тканевые плотины с напором до 5 метров при соответствующем технико-экономическом обосновании могут выполняться из резинотканевых, пленочно-тканевых и пленочных материалов, используемых для создания мягкой, гибкой, заанкерованной в основании оболочки, заполняемой водой, воздухом или водой и воздухом.
Теоретическими и в основном экспериментальными работами (Б.И. Сергеев, О.Г. Затворницкий) было доказано, что так называемые мягкие конструкции могут широко применяться при строительстве плотин малых напоров,
Установить мягкую оболочку можно как на флютбете незначительной высоты, так и на гребне плотины.
По конструкции мягкие подпорные сооружения подразделяются на сооружения наполняемые водой, воздухом или водой и воздухом, мембранные и комбинированные. Конструкции этих сооружений состоят из несущей мягкой оболочки, анкерных конструкций, для закрепления оболочек в основании, системы трубопроводов и насосно-вентиляторного оборудования, позволяющего осуществлять наполнение или опорожнение оболочек, датчиков, позволяющих контролировать работу конструкции, а также систему управления питанием, служащей для наполнения или опорожнения оболочки.
Крепление оболочки к флютбету или к водосливу осуществляется с помощью анкерного приспособления состоящего из металлической плиты, на которой с помощью бруса и стяжных болтов зажимаются края оболочек.
Система наполнения оболочки водой и её опорожнения может быть самотечной, принудительной или комбинированной.
К несомненным преимуществам тканевых плотин можно отнести их относительную дешевизну, технологичность при их изготовлении и монтаже и короткие сроки строительства, особенно, в сравнении со сроками строительства плотин из бетона и железобетона. Недостатками оболочек является их старение под атмосферными воздействиями, истираемость льдом, а также недостаточный опыт их строительства и эксплуатации.
Насыпные плотины. По конструктивным признакам различаются следующие основные типы земляных насыпных плотин: 1) плотины из однородного грунта; 2) плотины из неоднородного грунта; 3) плотины с наружной (верховой) маловодопроницаемой или водонепроницаемой противофильтрационной преградой в виде экрана, выполненного из маловодопроницаемого грунта, асфальтобетона, полиэтиленовой пленки и т.п.; 4) плотины с внутренней (центральной) маловодопроницаемой или водонепроницаемой преградой в виде ядра, образованного маловодопроницаемым грунтом или диафрагмы из негрунтовых материалов – бетона, тона, полиэтиленовой пленки, металла и т. п.
В зависимости от способа производства работ различают земляные насыпные плотины: 1) уплотняемые механическими средствами без применения отсыпки грунта в воду («сухой способ»); 2) возводимые путем отсыпки грунта в воду (также в некоторой мере уплотняемые механическими средствами).
Земляные насыпные плотины имеют трапецеидальное поперечное сечение. Гребень глухой земляной плотины намечают так, чтобы он возвышался над нормальным подпорным уровнем (НПУ) и форсированным подпорным уровнем (ФПУ) на высоту, несколько большую высоты наката ветровой волны на верховой откос плотины. Ширина плотины поверху задается такой, чтобы на ее гребне можно было разместить проезжую дорогу.
Намывными называют плотины, доставку и укладку грунта в тело которых проводят средствами гидромеханизации. Преимущества намывных плотин – механизация всего процесса по разработке и укладке грунта, ведение работ при любых погодных условиях и некоторое сокращение затрат.
В зависимости от материала и способов возведения намывные плотины подразделяют на однородные и неоднородные. Для намыва применяют связные и несвязные грунты. Для намыва целесообразно использовать песчаные грунты I и II групп. Супеси III группы, суглинки IV группы, гравийные и галечниковые грунты V группы применяют при технико-экономическом обосновании. Гравийные грунты следует использовать для упорных призм, а суглинки и глины – для ядра.
Намыв проводят по картам, которые обваловывают по периметру грунтовыми дамбочками первичного и попутного обвалования (первичное обвалование выполняют для первой карты, примыкающей к основанию плотины).
Различают надводный и подводный намыв. Надводный намыв ведут на пойменных участках при отсутствии воды в русле реки. Подводный намыв характерен для русловых участков рек, где можно получить только однородные плотины с заложением откосов, соответствующих углу естественного откоса в воде. Его выполняют без подготовки основания под плотину; илистые наносы в рыхлом состоянии можно при намыве отжать за пределы контура плотины.
Плотина направленного взрыва. Направленные взрывы в гидротехническом строительстве используют для возведения плотин, дамб, перемычек, упорных призм в каменно-набросных плотинах, а также при прокладке каналов.
Взрывонабросные плотины возводят однородными и с противофильтрационными устройствами. Основная часть тела взрывонабросной плотины – навал, образованный после взрыва, не имеет геометрического очертания, соответствующего заданному профилю. Учитывая это, затем выполняют работы по приведению навала до проектных размеров и проводят планировку откосных плоскостей с заданным заложением.
Преимущества возведения сооружений направленным взрывом: возведение сооружений происходит в короткое время; работа требует минимального числа механизмов и рабочих; работы можно осуществлять в любое время года; более низкая стоимость сооружений по сравнению с другими способами возведения; возможность применения в условиях, когда другие способы очень сложны; для возведения сооружений можно использовать любые грунты и каменные породы; работы по выполнению взрывов можно проводить без предварительного перекрытия русла реки; возведение сооружений направленным взрывом подтверждено практикой и оправдано с технической и экономической стороны. Недостатки возведения плотин направленным взрывом: увеличение объема работ по сравнению с проектными решениями; выполнение горных выработок для размещения зарядов ВВ; трудность выполнения противофильтрационных устройств.
Гравитационная плотина – бетонная или каменная плотина, устойчивость которой по отношению к сдвигающим силам (давление воды, льда, волн и пр.) обеспечивается в основном силами трения по основанию, пропорциональными собственному весу плотины.
Гравитационная плотина – весьма распространённый тип плотин, применяемый как на скальных (Бухтарминская, Красноярская ГЭС), так и на нескальных (водосливные плотины волжских гидроузлов) грунтах. Наиболее экономичные формы очертания поперечного профиля гравитационной плотины близки к треугольнику или трапеции.
Основной параметр гравитационной плотины – отношение толщины плотины по основанию к её высоте – зависит от характера грунта или пород основания и изменяется от 0,6 (скала) до 1,2 (глина). Наибольшая высота существующих гравитационных плотин (1970) — 284 м (плотина Гран-Диксанс в Швейцарии).
Наличие значительного запаса прочности у гравитационных плотина позволяет облегчать их конструкции путём устройства широких температурных, осадочных швов (Братская ГЭС), пустот, заполняемых балластом, или без балласта (Боткинская ГЭС), продольных полостей и осуществления других инженерных мероприятий, улучшающих условия работы плотин и уменьшающих их стоимость.
Арочная плотина – криволинейная в плане плотина, прочность которой обеспечивается в основном работой её как свода с передачей горизонтального давления воды почти полностью берегам или устоям. Арочные плотины сооружают преимущественно из бетона при наличии прочного (скального) основания и скалистых берегов. Арочные плотины могут быть глухими, т. е. без сброса воды, или водосбросными. В зависимости от отношения толщины b плотины понизу к её высоте h арочные плотины подразделяются на собственно арочные (b/h = 0,35) и гравитационно-арочные (b/h = 0,35-0,6). Толщина арочной плотины зависит от формы поперечного сечения долины в створе плотины (наиболее благоприятна близкая к треугольной, наименее –прямоугольная) и отношения ширины долины (В) на уровне гребня плотины к её высоте (B/h). Это отношение обычно изменяется от 0,5 до 3,5 (в некоторых случаях достигает 8 и более).
Кроме того, различают:
- Арочная плотина с защемленными пятами – арочная плотина, сопрягающаяся с берегами посредством глубокой врезки, заполняемой бетоном в распор. Глубина врезки составляет не менее половины толщины арки в месте опирания
- Арочная плотина с периметральным швом – арочная плотина, опирающаяся на седло, отделенная от плотины периметральным швом.
- Гравитационно-арочная плотина – криволинейная в плане плотина из бетона или каменной кладки, устойчивость и прочность которой обеспечивается (в основном) действием собственного веса и (частично) работой плотины как свода с передачей нагрузки на скальные берега. Гравитационно-арочная плотина является переходным типом между гравитационной и арочной плотиной.
Контрфорсная плотина, плотина, в которой давление воды верхнего бьефа, воспринимаемое напорным перекрытием (в виде плит, сводов и т. п.), передаётся контрфорсам и через последние – основанию. Контрфорсные плотины сооружают преимущественно из бетона и железобетона. Контрфорсы бывают двух типов: массивные (бетонные и бутобетонные) и тонкие (бетонные и железобетонные) сплошные или сквозные. Для обеспечения устойчивости тонких контрфорсов между ними располагают балки жёсткости (распорки), препятствующие выпучиванию (продольному изгибу) контрфорсов. По типу напорного перекрытия различают: массивно-контрфорсные, выполняемые из бетона, с массивными консольными выступами (оголовками), примыкающими друг к другу и образующими напорное перекрытие; с плоскими перекрытиями из железобетонных плит; многоарочные (с арочными или сводчатыми бетонными и железобетонными перекрытиями; с перекрытиями двоякой кривизны, в частности типа купола (называются многокупольными). Контрфорсные плотины строят как глухими, так и водосбросными. По сравнению с массивными гравитационными плотинами контрфорсные плотины (особенно многоарочные) дают экономию в бетоне и стоимости, достигающую 40% и более, в зависимости от конструкции и местных условий: высота их иногда превышает 100 м.
Типы контрфорсных плотин:
а — массивно-контрфорсная; б — с плоскими перекрытиями; в — многоарочная.
Арочно-гравитационная плотина – криволинейная в плане плотина из бетона или каменной кладки, устойчивость и прочность которой обеспечивается (в основном) действием собственного веса и (частично) работой плотины как свода с передачей нагрузки на скальные берега. Гравитационно-арочная плотина является переходным типом между гравитационной и арочной плотиной.
Контррегулирующая плотина – это плотина, подпирающая участок реки ниже основной плотины с водохранилищем (регулятором) с ГЭС, его нижний бьеф. Плотина-контррегулятор может также называться буферной плотиной или контрплотиной. Основная ее задача – уменьшать нежелательный для всех размах колебаний уровня воды, обусловленных неравномерностью работы мощной ГЭС – осуществление той простой мысли, что нижний бьеф плотины-регулятора с ГЭС должен быть подперт.
По сути своей, это типичная контррегулирующая плотина, призванная сглаживать в своем водохранилище изменения сбросов с вышележащей крупной ГЭС, и таким образом избавлять нижнее течение реки от неудобств, связанных с быстрым и резким изменением уровня воды в реке. Функция контррегулятора – ликвидация возможных зимних подтоплений в нижнем течении и сглаживание колебания уровня реки в нижнем бьефе (контррегулирование).
Глухие плотины не имеют водосбросных отверстий и служат только для создания необходимого напора. По конструкции глухие плотины бывают бетонными и земляными. В прежние времена на гидроэлектростанциях, сооружаемых на равнинных реках, широко применялись глухие земляные плотины как наиболее простые и дешевые.
Водосливными устройствами являются водосливные части глухих плотин и разборные плотины различных конструкций, плотины Шаноана и Дефонтена, водоспуски ступенчатые.
На приплотинной ГЭС здание сооружают за глухой плотиной, поэтому оно не воспринимает напора воды.
Глухая плотина не имеет каких-либо сооружений для сброса лишней воды и полного осушения водоема. Лишняя вода в весеннее время может сбрасываться через отводной канал.
Водосбросная плотина – плотина или ее часть, выполняющая функции водосбросного сооружения. Все водосбросные плотины можно разделить на две большие группы: водосбросные плотины на нескальных основаниях и плотины на скальных основаниях.
Водосбросные плотины на нескальных основаниях входят в состав практически всех равнинных гидроузлов на многоводных реках. Их основные плотины – земляные, но сбрасывать излишки воды через них нельзя. Поэтому, строятся специальные водосбросные бетонные плотины, в ряде случаев весьма внушительных размеров, высотой до 40-50 м. Особенностью плотин этого типа является «распластанный» профиль, с развитыми противофильтрациоными устройствами. В целях экономии бетона, плотины часто облегчают устройством внутренних полостей либо совмещением водосбросной плотины со зданием ГЭС.
Существует следующие виды водосбросных плотин на нескальном основании: водосливная; с глубинными водосбросами; двухъярусная. Водосбросные гравитационные и контрфорсные плотины в большинстве случаев водосливные с поверхностными водосбросами, часто с отбросом струи носком-трамплином и гашением большей части энергии потока за счет аэрации струи и при необходимости с креплением дна для уменьшения размыва или устройством ковша (ямы) гашения на участке падения струи. В ряде случаев сопряжение с нижним бьефом выполняется путем устройства водобойных колодцев для гашения энергии потока. На водосбросных плотинах также используются глубинные водосбросы, во многих случаях вместе с поверхностными.
Фильтрующая плотина – плотина, в теле и основании которой (или только в ее теле) имеет место в процессе эксплуатации плотины фильтрационный поток воды; такая плотина иногда называется талой. После строительства такой плотины и наполнения водой водохранилища в теле плотины (и ее основании) возникает фильтрационный поток. Фильтрующие плотины строят на скальных и полускальных основаниях. Обычно в этих условиях используют каменно-земляной тип плотины с глинистым экраном или ядром с цементационной завесой. Как известно, каменная наброска и отсыпка крупнообломочного материала могут осуществляться как в летний, так и в зимний период. Сложность создания фильтрующей плотины заключается в устройстве глинистого экрана (или ядра) в рассматриваемых суровых климатических условиях. Дополнительно под зубом экрана (или ядра) приходится создавать цементационную завесу. В некоторых случаях плотины из камня, выполняемые без каких-либо противофильтрационных устройств, обеспечивают пропуск расчетного расхода воды в нижний бьеф только за счет фильтрации потока сквозь тело плотины (фильтрующая плотина).
Существуют переливные плотины, в которых расчетные расходы воды пропускают в нижний бьеф через поверхностные водосборы или через укрепленные откосы плотины.
Особенностью конструкций грунтовых переливных плотин является наличие в пределах их гребня и низового откоса специальных устройств крепления, позволяющих осуществлять пропуск паводковых расходов без разрушения водоподпорного грунтового сооружения.
Данная конструкция включает порог, низовой откос и элементы крепления, размещенные по низовому откосу. Элементы крепления выполнены из железобетонных плит. Конструкция допускает перелив воды через гребень и низовой откос. При этом поток воды в период паводка переливается через плотину без размыва низового откоса, поскольку откос защищен уложенными по нему железобетонными плитами.