שלח את העבודה הטובה שלך במאגר הידע הוא פשוט. השתמש בטופס למטה

סטודנטים, סטודנטים לתארים מתקדמים, מדענים צעירים המשתמשים בבסיס הידע בלימודיהם ובעבודתם יהיו אסירי תודה לכם מאוד.

מתארח בכתובת http://www.allbest.ru

1. הוראות כלליות

ענף המדע והטכנולוגיה שבאמצעות הפיתוח מתחמים מיוחדיםמבנים, ציוד ומכשירים עוסקים בשימוש במשאבי מים ונלחם בהשפעותיהם המזיקות, נקרא הנדסה הידראולית.

בהנדסה הידראולית נקבעו הענפים העיקריים הבאים של היישום שלה:

השימוש באנרגיית מים, שבה האנרגיה של מים נעים (נופלים) מומרת למכני, ולאחר מכן לחשמל;

השבחת קרקעות (השבחה) של קרקעות על ידי השקיה (השקיה) של שטחים יבשים וניקוז שטחי ביצות, וכן על ידי הגנה מפני השפעות מזיקות של מים (הצפות, שקיעה, סחף וכו');

תחבורה מים - שיפור תנאי הניווט של נהרות ואגמים, בניית נמלים, מנעולים, תעלות וכו';

אספקת מים וביוב של אזורים מיושבים ו מפעלים תעשייתיים.

כל הענפים המפורטים של הנדסת הידראולית אינם מבודדים, אלא קשורים זה בזה ושזורים זה בזה בפתרון המורכב של בעיות ניהול מים.

על פי מטרתם, מבנים הידראוליים מחולקים לכללי ומיוחד. הראשונים, המשמשים בכל ענפי ההנדסה ההידראולית, כוללים: מבנים להרמת מים היוצרים לחץ ושומרים עליו - סכרים, סכרים וכו'; גשרונים המשרתים צריכת מים שימושית או הזרמה של עודפי מים; נושאי מים - תעלות, מגשים, צינורות ומנהרות; רגולטורי - להסדרת ערוצים, להגן על בנקים מפני שחיקה וכו'; צימוד, הגשה להצמדה של בריכות ומבנים הידראוליים שונים - טיפות, זרמים מהירים, תומכים, שוורים נפרדים; פריקת קרח ורפש והסרת ננו. מבנים הידראוליים מיוחדים המשמשים רק בתנאים מסוימים כוללים: כוח מים - מבני מכונות של תחנות כוח הידרואלקטריות, מבני הסחה; הובלת מים - מנעולים, תעלות, מתקני נמל; הידרו-reclamation - צריכת מים, צינורות, מתקני טיפול.

מבנים הידראולייםמוקם בדרך כלל בצורה של קומפלקס של מבנים, כולל הרמת מים, גשר, תפיסה, תחבורה, אנרגיה וכו'. קומפלקס כזה של מבנים נקרא קומפלקס הידרואלקטרי. בהתאם למטרה, ייתכן שיהיו מתקנים הידרו-אלקטריים אנרגיה, השקיה או ניווט (הובלה). עם זאת, ברוב המקרים נבנים מתקנים הידרואלקטרים מורכבים הפותרים בו זמנית מספר בעיות בניהול מים.

בנייה הידרוטכנית יוצרת השפעה הנדסית אינטנסיבית על התנאים הטבעיים, משנה את מיקומו של בסיס השחיקה של השטח שמסביב באתר המאגר, גורמת לשינוי בתנאי האספקה והתנועה של מי התהום, הפעלת תהליכי מדרון (מפולות), שינוי מיקרו אקלים של האזור וכו'. בנוסף, יצירת מאגרים עם אספקת מים גדולה עלולה לגרום להצפה קטסטרופלית של עמק הנחל מתחת למבנה במקרה של תאונה. כל זה מצריך מחקר קפדני במיוחד של האזור בו נמצאים מתקנים הידרואלקטרים.

בתהליך התכנון, בהתבסס על מטרת המבנים ותנאי הסביבה הספציפיים, היישור הרציונלי ביותר של מיקום המבנים העיקריים של המתחם ההידרואלקטרי, פריסתו, בחירת סוג ופרמטרים של מבני מים, עומק הכנסה ותמיכה על סלעי הבסיס, ממשק עם מסת הסלע בצמתים עם צידי העמק, כמו גם תוכניות לייצור עבודות בנייה.

ההיסטוריה של הסכרים מלמדת שמי שהרסם גרם לקטסטרופות נוראיות קרסו ב-2/3 מהמקרים, לא בגלל טעויות בחישובים או בבחירת החומר, אלא בגלל פגמים ביסודות - על קרקעות דלות, לרוב רוויות מים. , שהייתה תוצאה של חוסר מודעות לתנאים הגיאולוגיים וההידרוגיאולוגיים של קרקעות היסוד. דוגמה לכך היא התאונה במאגר Vaiont באיטליה.

בשנת 1959, בקונגרס השישי על סכרים גדולים, המהנדסים ההידראוליים האיטלקיים L. Semenza, N. Biadene, M Panchini דיווחו על סכר הקשת הגבוה בעולם בנהר. Vaiont, גובה 265.5 מ' (70 ק"מ צפונית לוונציה). הדו"ח כיסה את מאפייני התכנון של הסכר בפירוט רב. כדי להזרים מי שיטפונות על פסגת הסכר, הותקן שפך עם 10 חורים, כל אחד באורך 6.6 מ', שתי מנהרות ושפך תחתון אחד. לחיזוק יסוד הסכר ניתנת דיוס שטחי של הסלע בנפח קידוח של 37,000 מ"ק. למניעת חלחול מתחת לסכר ובגדות, הותקן מסך לדיס בנפח קידוח של 50,000 מ"ק. חישוב הסכר בוצע ב-4 שיטות אנליטיות (קשתות עצמאיות, עומסי בדיקה וכו'). בנוסף, עיצוב הסכר נחקר בשני דגמים במכון בברגמו (קנה מידה 1:35). בדיקות מודל אפשרו להבהיר את הסכר עקב הפחתה מסוימת בעוביו. על התנאים הגיאולוגיים נאמר רק שעמק Vayont מורכב מאבני גיר ודולומיטים, האופייניים לאלפים המזרחיים, שהשכבות נופלות במעלה הנהר והדבר מועיל לתמיכה בסכר (איור 1).

בניית הסכר הסתיימה ב-1960, וב-9 באוקטובר 1963 התרחש אחד האסונות הקשים בתולדות ההנדסה ההידראולית, שבעקבותיו מתו למעלה מ-2,600 בני אדם. הסיבה הייתה מפולת שפגעה במאגר. סכר הקשת הדק הגבוה בעולם שרד, כל החישובים של המעצבים התבררו כנכונים. כפי שהראה ניתוח החומרים לאחר האסון: גיאולוגים לא לקחו בחשבון את העובדה ששכבות אבן גיר יוצרות קפל סינקליני, שצירו חופף לכיוון העמק. במקביל, האגף הצפוני מנותח על ידי תקלה. בשנת 1960 נוצרה בגדה השמאלית ליד הסכר מפולת בנפח של מיליון מ"ק.

בשנים 1960-1961. מנהרת שפך קטסטרופלית באורך 2 ק"מ נפרצה אם יתחדשו מפולות. כדי לעקוב אחר התפתחות תהליכי מפולות, הונחה רשת של אמות מידה גיאודטיות, אך כפי שהתברר, המדד לא חתך את משטח ההזזה הראשי. בין השנים 1961-1963 נצפתה זחילה כבידה מתמשכת. בשעת ערב מאוחרת ב-9 באוקטובר 1963, עברו למאגר 240 מיליון מ"ק של אדמה תוך 30 שניות, במהירות של 15-30 מ"ש. גל ענק בגובה 270 מטר תוך 10 שניות חצה את מאגר המאגר באורך 2 קילומטרים, עלה על הסכר וסחף את כל מה שנקרה בדרכו, קרס אל העמק. רעידות סיסמיות נרשמו בווינה ובבריסל.

אורז. 1. חתך גיאולוגי של עמק הנחל. Vaiont (איטליה): 1 - קרטיקון עליון; 2 - גיר תחתון; 3 - מאלם; 4 - דוגר; 5 - לאיות. מספרים במעגלים: 1 - משטח הזזה ראשי; 2 - בלוק שמוט; 3 - תקלה; 4 - תחתית העמק הקרחוני; 5 - כיוון של סדקים עתיקים; 6 - כיוון של סדקים צעירים; 7 - מאגר

2. מפעל מים

תחנת כוח הידרואלקטרית על נהר שטוח כוללת תחנת כוח הידרואלקטרית. כדי שהטורבינות של תחנת כוח הידרואלקטרית יפעלו, נדרשת לא רק זרימה רציפה של מים, אלא גם ראש - ההבדל במפלסים בין הבריכה העליונה לתחתית, כלומר. קטעי הנהר במעלה ומורד הזרם של תחנת הכוח ההידרואלקטרית. הלחץ מתרכז במקום נוח לשימוש כתוצאה מבניית סכר או מבנה אחר אוגר מים ומילוי המאגר. שני אלמנטים אלה הם מרכיבים חשובים של המכלול ההידרואלקטרי. המאגר נחוץ גם כדי לווסת את הזרימה הלא אחידה של הנהר, תוך התאמתו לצריכת המים, כלומר. במקרה זה, עם לוח הזמנים של העומס החשמלי של תחנת הכוח ההידרואלקטרית. תחנות כוח הידרואלקטריות על נהרות שפלת מים גבוהים ממוקמות בערוץ שלהן ונקראות בלחץ נמוך או קרוב לסכר, אם הלחץ גדול מספיק.

מאחר ואין כדאיות כלכלית לצבור הצפות נדירות של מים גבוהים במאגר, ומאחר וצריכת אנרגיה חשמלית, דהיינו. השימוש במאגר המים עלול להיפסק עקב תאונה, במתחם ההידרואלקטרי חייבת להיות שפך להעברת מים ממעלה הזרם למורד הזרם, בנוסף לטורבינות, על מנת למנוע הצפת המאגר והצפת מים דרך הסכר עם ההשלכות ההרסניות שלאחר מכן. מעבר מים למורד הזרם, בנוסף לטורבינות, במקרה של עצירת יחידות של תחנת כוח הידרואלקטרית, עשוי להיות נחוץ גם כאשר המאגר אינו מלא, אם ללא זרימת מים אלו, משתמשי מים יתמקמו למטה הנהר - תחנות כוח הידרואלקטריות, הובלת מים, מערכות השקיה וכו' ייפגעו. כדי לפתור בעיה זו נבנים כחלק מהמתחם ההידרואלקטרי גשרים עם חורים עמוקים - יציאות מים.

מעבר מים למורד הזרם עשוי להידרש גם לצורך ריקון המאגר לצורך בדיקה ותיקון של המתקנים ההידרואלקטרים. לאחר מכן, בהרכבו, יש לספק שקעים עם חורים עמוקים או תחתונים. על מנת לספק כמות גדולה של מים למטרה העיקרית שלה - לטורבינות של תחנת כוח הידרואלקטרית, לאחר שניקו אותה תכלילים מסוכנים- קרח, בוצה, משקעים, פסולת וכו', יש צורך במתקנים מיוחדים - צריכת מים.

תחנת כוח הידרואלקטרית יכולה להיות ממוקמת על נהר הררי לא בסכר, אלא במורד הזרם על החוף; מים מסופקים לו מכניסת המים על ידי צינור מיוחד ומופנים ממנו אל הנהר גם על ידי צינור מיוחד, שיחד נקראים גזירה, ולחוד - נגזרות פתח ויציאה. מטרת התקן הגזירה זהה לבניית הסכר, ריכוז הלחץ לשימוש נוח בו. בנהרות הרים, המים נופלים בשיפוע גדול של פני השטח, ומפזרים את האנרגיה הפוטנציאלית שלהם. תעלה המונחת לאורך החוף בשיפוע מינימלי מביאה מים לתחנת כוח הידרואלקטרית במפלס פני השטח השונה מעט ממפלס במעלה הנהר.

כתוצאה מכך, התחנה משתמשת בלחץ גדול יותר, נפילה של קטע גדול יותר מהנהר, לא רק בגלל גב המים של הסכר, אלא גם בגלל ההבדל בשיפועים של הנהר והערוץ. תפקידה של הסטת הגזירה דומה; מפלס המים בו שונה מעט ממפלס המים בנחל בסוף הגזירה, כך שבתחילת גזירת ההטיה ליד תחנת הכוח ההידרואלקטרית, המפלס נמוך מהסמוך בנחל זורם מקביל. כך, התחנה מקבלת לחץ גדול עוד יותר, תוך שימוש בנפילה של קטע נוסף של הנהר. למתקנים הידרואלקטריים נגזרים יש היקף גדול ולכן הם כוללים יחידת ראש עם סכר, שפך וכניסת מים, יחידת תחנה עם אגן לחץ המשלים את גזירת הכניסה, צינורות המספקים מים לטורבינות ומבנה הידרואלקטרי. ומרכיבי הגזירה שהוזכרו קודם לכן.

אורז. 2. מתחם הידרואלקטרי בלחץ נמוך בנחל עם תחנת כוח הידרואלקטרית ומנעול שילוח

על איור. 3 מציגה תחנת כוח הידרואלקטרית עם תעלת הטיה קצרה על נהר הררי. היחידה הראשית כוללת סכר שפך בטון, כניסת מים עם בור שיקוע. צומת התחנה כולל אגן לחץ ושפך סרק. על איור. 9 מציגה, בחלקה בחתך, תחנת כוח הידרואלקטרית תת-קרקעית עם הטיית מנהרה. נראים סכר שפך גבוה, כניסת מים עמוקה וכן מאגר שוויון בקצה כניסת הלחץ של הגזירה.

אורז. 3. מפעל הידרואלקטרי עם תעלת הסחה

בנוכחות סכר, קומפלקס הידרואלקטרי צריך לכלול שפכים, כמו גם יציאות מים הדרושים לניווט. שתי הפונקציות הללו משולבות לרוב במבנה אחד. כתוצאה מהקמת הסכר נוצר הבדל (הפרש מפלסים) בין הבריכות, כדי להתגבר על אילו ספינות, הן במעלה הזרם והן היורדות במורד הזרם, זקוקות למתקני ניווט (מנעולים, מעליות ספינות. לעיתים קרובות נבנה נמל ליד המתחם ההידרואלקטרי עם אזור מים מוגן מגלי סערה, רציפים, מים אחוריים לחורף של ספינות.

ערוצי ההתקרבות למעבר הניווט, במעלה ובמורד הזרם, יוצרים מעין גזירה שלאורכה יוצאות ספינות, אך מעט מים זורמים, רק כדי למלא ולרוקן את תא המנעול בתהליך נעילת הספינות. לעיתים הערוצים הללו מקבלים אורך לא מבוטל, אם יש צורך לעקוף קטע מהנחל שאינו נוח לשיט - יישרו עיקול תלול, עוקפים את המפלים. תעלות באורך רב עם מנעולים רבים מחברות זו עם זו נהרות שונים.

השימוש במשאבי מים להשקיית אדמות חקלאיות והשקיית שטחים צחיחים מחייב בניית מתחמים משלו של מבנים הידראוליים, מטיל דרישות משלו על ויסות זרימת הנהר. שטח הקרקע המושקה הוא בדרך כלל גדול מאוד, והמבנים ההידראוליים הממוקמים עליו כה רבים עד שלא ניתן לכנות את המכלול שלהם כמתחם הידרואלקטרי, הם נקראים מערכת השקיה. חלק מהמבנים במיקום קומפקטי על הנהר המשומש, כחלק מסכר המהווה מאגר לוויסות זרימת הנחל, שפך למעבר שיטפונות, כניסת מים ובור לשקיעת משקעים ממים הנלקחים להשקיה, נקרא צומת הראש של מערכת ההשקיה.

מצומת הראש לאדמות מושקות, המים מסופקים על ידי צינור מים ראשי, לרוב תעלה. אורכו נמדד בעשרות ומאות קילומטרים, מפיצים מסתעפים ממנו בדרך, ומתזים מהם. שאריות מים מהשדות לא מנוצלות נאספים על ידי קולטים ומוזרמים לאפיק המים. אם חלק מהאדמות המושקות נמצא מעל מפלס המים בתעלה הראשית, המים לאדמות אלו מסופקות בתחנות שאיבה. רגולטורים, טיפות, מתקני פסולת וכדומה נמצאים על רשת ההשקיה עצמה.

מערכות ניקוז באזורים של לחות יתר של הקרקע, התפשטות ביצות, כמובן, אינן מחייבות הקמת סכרים. מכלול המבנים של מערכות אלו כולל ניקוז, תעלות קטנות וגדולות, מבנים שונים ברשת הניקוז; מתבצעות עבודות יישור בנתיבי מים (יישור, פינוי, העמקה, סכרי חוף). מערכת הניקוז עשויה להיות מוזנת באמצעות כוח הכבידה, אולם אם השטח שטוח מדי, ייתכן שיידרשו תחנות שאיבה ברשת ולשאיבת מים לאפיק המים.

המערכות המורכבות של אספקת מים - סילוק מים (ביוב) מורכבות ומגוונות מאוד. הגיוון תלוי בעיקר בסוג צרכן המים - אספקת מים ביתית או תעשייתית. תעשיות רבות דורשות אספקה רציפה של מסות גדולות של מים, כגון עיסת נייר, תחנות כוח מתכות, כימיות, תרמיות (וגראניות) (לקירור מעבים). לפני ששאר המים הללו, המשונים באיכותם (מי שפכים), יוזרמו לאפיק המים או חזרו לייצור (אספקת מים במחזור), יש לנקותם, לחטאם, לקררו וכדומה. כחלק מאספקת מים משולבת ו מערכת תברואה, בנוסף לצומת ראש המתקנים בנחל ורשת תעלות המים אצל הצרכן, קיימות תחנות שאיבה ומערכת לטיפול במים הנלקחים מאפיק המים, וכן מערכת מורכבת יותר לטיפול במים. מהצרכן.

3. מאגרים

מאגר - מאגר מלאכותי בעל קיבולת ניכרת, הנוצר בדרך כלל בעמק הנהר על ידי מבנים אוגרי מים כדי לווסת את זרימתו והמשך השימוש בכלכלה הלאומית. בשולחן. 1 מציג את המאגרים הגדולים בעולם.

שולחן 1. המאגרים הגדולים ביותרשָׁלוֹם

האלמנטים והאזורים העיקריים הבאים מובחנים במאגר (איור 4).

אורז. 4. אלמנטים ואזורים עיקריים של המאגר. המרכיבים העיקריים של המשטר: 1 - מפלס מים נמוך עד גבים; 2 - מפלס שיטפון לגבים; 3 - רמת שמירה נורמלית; 4 - מפלס שיטפון בתנאי מי גב

כושר התפוקה של מתחם הידרואלקטרי (הטורבינות שלו, פתחי הדליפה, פתחי התחתית, המנעולים) מוגבל מסיבות כלכליות ולעתים פחות טכניות. לכן, כאשר ישנה זרימה בתדירות נדירה ביותר במאגר (אחת למאה, אלף או אפילו עשרת אלפים שנה), המכלול ההידרואלקטרי אינו מסוגל לעבור את כל מסת המים הזורמת לאורך הנהר. במקרים אלו עולים מפלס המים במאגר כולו ובסכר, ומגדילים את נפחו, לעיתים במידה ניכרת; במקביל, הקיבולת של המתחם ההידרואלקטרי עולה. עלייה כזו במפלס מעל ה-FSL במהלך מעבר של שיטפונות גבוהים בתדירות נדירה נקראת כפיית מפלס המאגר, והמפלס עצמו נקרא שמירה כפויה (FPU). במאגרים המשמשים להובלת מים או רפטינג עצים, ירידת המפלס בתקופת הניווט מוגבלת לרמה שבה צי הנהר יכול להמשיך בפעילות רגילה עקב מצב המעמקים. רמה זו, הממוקמת בין ה-NPU ל-ULV, נקראת רמת הניווט הניווט (ONS). מפלס המים, במיוחד ב-FSL ו-FPU, בסכר, באזור האמצעי והעליון של המאגר אינם זהים. אם המפלס בסכר מתאים לסימן FSL, אז ככל שמתרחקים ממנו, הוא עולה תחילה בסנטימטרים ולאחר מכן בעשרות סנטימטרים. תופעה זו נקראת עקומת המים האחוריים.

בנוסף ליתרונות הגדולים וללא ספק שמביאים מאגרים, לאחר מילוים, ישנן השלכות נלוות, לרוב שליליות. אלה כוללים את הדברים הבאים. הנזק הגדול ביותר לכלכלה הלאומית נגרם מהצפה מתמדת של שטחים עם יישובים הממוקמים עליהם, מפעלי תעשייה, אדמות חקלאיות, יערות, תת-קרקע, מסילות ברזל וכבישים, קווי תקשורת ומתח, מונומנטים ארכיאולוגיים והיסטוריים וחפצים נוספים. אזורים מוצפים לצמיתות הם אזורים הממוקמים מתחת לרמת השמירה הרגילה. הצפה זמנית של שטחים הנמצאים על גדות מאגרים הנעים בין רמות שמירה כפויות גורמת אף היא לנזק, אך מתרחשת לעיתים רחוקות (פעם אחת ב-100 - 10,000 שנים).

עלייה במפלס מי התהום בשטח הסמוך למאגר מובילה להצפה שלו - הצפה, הצפה של מבנים תת קרקעיים ותקשורת, שגם היא לא משתלמת.

רפורמה (עיבוד) של גדות המאגרים על ידי גלים וזרמים יכולה להוביל להרס של שטחים גדולים של שטח שימושי ומפותח. תהליכי מפולות מתרחשים או הופכים פעילים יותר לאורך גדות המאגרים. תנאי הניווט והרפטינג בעץ על הנהר משתנים באופן קיצוני, הנהר הופך לאגם, העומקים גדלים, המהירויות יורדות. מידות התת-גשר הנדרשות להובלת מים מצטמצמות.

משתנה הרבה מצב חורףנהרות, ההקפאה במאגר מתארכת, הבוצה נעלמת, אם הייתה. העכירות פוחתת ככל שמשקעים שוקעים במאגר.

בין האמצעים לפיצוי על הנזקים הנגרמים מהצפות ותת-הצפה של קרקעות, הם מבצעים העברה ושיקום של ערים, יישובי עובדים, אחוזות חקלאיות קיבוציות ומפעלי תעשייה במקומות חדשים שאינם מוצפים. הם נושאים קטעי דרכים נפרדים, בונים את הבד שלהם, מחזקים את מורדות הסוללות וכו'. העבר או הגן על אנדרטאות היסטוריה ותרבות, ואם זה לא אפשרי, למד ותאר אותם. מוטות גשרים מורמות ומעברי גשרים נבנים מחדש. סירות הנהר מוחלפות בצי אגמים, רפטינג שומות מוחלף בגרירת רפסודות. לייצר כריתת עצים וטיהור יער של שטח המאגר. הם משלימים את הפיתוח של מינרלים (למשל, פחם, עפרות, חומרי בניין וכו') או מספקים את האפשרות לפיתוחם לאחר מכן בנוכחות מאגר. לעיתים מתברר כי יש כדאיות כלכלית במקום הוצאת מתקנים ויישובים כלכליים מאזור השיטפונות של המאגר, ליישם אמצעים להגנתם ההנדסית.

מכלול האמצעים ההידרוטכניים והטיוב הקרקע, המאוחדים בשם הגנה הנדסית, כולל סוללה או גידור של חפצים וקרקעות יקרות ערך, ניקוז שטחים מוצפים או סוללים בעזרת ניקוז ושאיבת מים, חיזוק הגדות בחלקים מסוימים של הקרקע. מאגר וכו'.

4. סכרים

סכר הוא מבנה החוסם מסלול מים, אשר תומך מים לרמה גבוהה מזו של משק בית, וכך מרכז במקום אחד לחץ נוח לשימוש, כלומר ההבדל במפלסי המים לפני הסכר ומאחוריו. הסכר תופס מקום חשוב בהרכבו של כל מתחם הידרואלקטרי לחץ.

סכרים נבנים בתנאים אקלימיים וטבעיים שונים - בקווי הרוחב הצפוניים ובאזורי הקרח, כמו גם בדרום, באזורים טרופיים וסובטרופיים, עם טמפרטורות חיוביות גבוהות. מיקומם הוא נהרות שפלה עתירי מים הזורמים בערוצים המורכבים מקרקעות שאינן סלעיות - חולות, חולות חוליות, טיטות וחרסיות, וכן נהרות הרים הזורמים בנקיקים סלעיים עמוקים, בהם רעידות אדמה חזקות חוזרות לעיתים קרובות. מגוון תנאי הטבע, מטרת יצירת הסכרים, קנה המידה והציוד הטכני של הבנייה הובילו למגוון סוגים ועיצובים שלהם. בדומה למבנים אחרים, ניתן לסווג סכרים לפי קריטריונים רבים כמו גובה, החומר ממנו הם בנויים, יכולת מעבר מים, אופי עבודתם כמבני שמירה וכו'.

מבנים הידראוליים אוגרי מים, הכוללים סכרים, תופסים כוחות ממקור, אופי ומשך שונים, שהשפעתם הכוללת גדולה ומורכבת הרבה יותר מהשפעת הכוחות על מבנים ומבנים מסוג תעשייתי-אזרחי.

כדי להבין את תנאי העבודה של מבנים אוגרי מים, שקול את התוכנית של סכר בטון עם העומסים העיקריים הפועלים עליו. כמו כל מבני בטון מורחב, הסכר נחתך לקטעים עם תפרים המאפשרים לקטעים להתעוות בחופשיות תחת השפעות טמפרטורה, התכווצות ומשקעים, מה שמונע היווצרות סדקים. הכוחות הבאים פועלים על כל קטע של הסכר באורך L, גובה H ורוחב לאורך בסיס B.

משקלו של קטע הסכר G נקבע על פי מידותיו הגיאומטריות והמשקל הסגולי של הבטון g=rґg (כפי שאתם יודעים, המשקל הסגולי של חומר שווה למכפלת צפיפותו והאצת הנפילה החופשית).

אורז. איור 5. פרופילים רוחביים של סכרים מודרניים בהשוואה לצלליות של מבנים אחרים (מידות במטרים): 1 - דנייפר; 2 - בוכתרמה; 3 - קרסנויארסק; 4 - אחים; 5 - צ'רבק; 6 - פירמידת צ'אופס; 7 - טוקטוגול; 8 - Chirkeyskaya; 9 - Sayano-Shushenskaya; 10 - חסימת Usoi; 11 - נורק; 12 - אוניברסיטת מוסקבה; 13- אינגורי

לחץ סינון המים למרגלות הסכר נוצר עקב זרימת מים תת קרקעית הזורמים בלחץ דרך הנקבוביות והסדקים בקרקע של בסיס הסכר ממעלה הזרם למורד הזרם. הערך המשוער של כוח זה, הנקרא לחץ אחורי, הוא:

U=ґgBL,

כאשר H1, H2 הם עומקי המים בבריכות; g הוא המשקל הסגולי של מים; a הוא גורם הפחתה שלוקח בחשבון את ההשפעה של התקנים אטומים וניקוז בבסיס הסכר.

לחץ המים ההידרוסטטי מהצד העליון והמורד של הזרם נקבע על ידי הנוסחאות:

W1=gH12L/2; W2=gH22L/2.

הכוחות המפורטים לעיל שייכים לקטגוריית החשובים ביותר הפועלים ללא הרף. בנוסף אליהם, במקרים הכרחיים, על פי נוסחאות מיוחדות, נלקחים בחשבון הלחץ הדינמי של הגלים, לחץ הקרח, המשקעים המופקדים במאגר וכן כוחות סיסמיים. השפעה נוספת על חוזק סכר בטון מופעלת על ידי תנודות טמפרטורה לא אחידות. הקירור של משטחי הסכר גורם למתחי מתיחה בהם, ויכולים להיווצר סדקים בבטון המתנגד להם בצורה חלשה. בתנאי הכוחות המפורטים ולחץ המים, על הסכר להיות חזק, עמיד בפני גזירה ואטום למים (דרישה זו חלה גם על יסודו). בנוסף, הסכר חייב להיות חסכוני, כלומר. מבין כל האפשרויות העומדות בדרישות לעיל, יש לבחור באפשרות המאופיינת בעלות המינימלית.

מקום מיוחד בהנדסה הידראולית תופסים נושאים הקשורים לסינון המים ממעלה הזרם למורד הזרם. תופעה זו היא בלתי נמנעת, ומשימת ההנדסה ההידראולית היא לחזות ולארגן אותה, ולמנוע השלכות מסוכנות או לא רווחיות בעזרת אמצעים הנדסיים. נתיבי זרמי הסינון יכולים להיות: גוף המבנה, גם אם הוא בנוי מבטון; יסוד המבנה, במיוחד כאשר הוא סלע לא סלעי או שבור; חופים במקומות שבהם צמודים אליהם מבני לחץ. ההשפעות המזיקות של הסינון הן הפסדים לא פרודוקטיביים של מים ממאגרים, אשר לפיכך אינם משמשים למטרות כלכליות לאומיות, לחץ גב, אשר מפחית את מידת היציבות של המיכל, והפרעות סינון או עיוותים של גוף סכר אדמה או לא. -יסוד סלע, בפרט, בצורה של ספוג או התרוממות.

סופוזיה נקראת בדרך כלל סילוק חלקיקים קטנים על ידי זרימת הסינון דרך הנקבוביות בין חלקיקים גדולים יותר; היא מתרחשת בקרקעות לא מלוכדות (רופפות) - חוליות לא שוות, חוליות-חצצות. במהלך ספיגה כימית, מלחים המופקדים בסלעים מומסים. במעלה הזרם היא סילוק על ידי נחל תת קרקעי המסנן מתחת למבנה לחץ אל מורד הזרם של נפחים משמעותיים של אדמת בסיס, המורכבת מסלעים מלוכדים, כגון אדמה, חרסית וכו'.

כדי להבטיח את פעולתו הרגילה של המבנה וביטול תופעות מסוכנות, תכנון המבנה מספק מעגל תת קרקעי רציונלי (איור 6). זה מושג על ידי הגדלת נתיב הסינון מתחת למבנה, יצירת ציפוי אטום למים במעלה הזרם (פונורה) ושבירת מים עוצמתית במורד הזרם, הנחת יריעות או וילונות אחרים, שיניים או אמצעים אחרים.

אורז. 6. תכנית סכר על בסיס מסנן (לפי S.N. Maksimov, 1974): 1 - גוף סכר, 2 - הפסקת מים, 3 - סינר, 4 - פונור, 5 - ייעול, 6 - כלונסאות.

סכרים מחומרי אדמה.

סוג עתיק של מבנים הידראוליים בלחץ הם סכרים העשויים מחומרי אדמה. בהתאם לאדמות המשמשות, הסכרים הם הומוגניים או הטרוגניים; בפרופיל הרוחבי, הגוף של האחרון מורכב מכמה סוגים של קרקעות. לבניית סכר אדמה הומוגנית, נעשה שימוש בקרקעות שונות ודל-חדירות - חול, מורנה, לס, חולית, חולית וכדומה. מבחינת עיצוב הסכר והממשק שלו עם הבסיס, זהו הסוג הפשוט ביותר. של מבנה לחץ.

סכרי עפר הטרוגניים, בתורם, מחולקים לסכרים עם מסך עשוי אדמה בעלת חדירות נמוכה, המונחים מצד המדרון העליון של הסכר, וסכרים בעלי ליבה, שבתוכם נמצאת אדמה בעלת חדירות נמוכה. של פרופיל הסכר. במקום ליבת אדמה ניתן להשתמש בדיאפרגמות שאינן קרקע העשויות מבטון אספלט, בטון מזוין, פלדה, פולימרים ועוד, ניתן לייצר מסכים גם מחומרים שאינם אדמה אלו.

בהתאם לשיטת העבודה, סכרי אדמה הם בתפזורת, עם דחיסה מכנית של האדמה שנשפכה, וסחף, המוקמים בעזרת הידרומכניזציה; השיטה האחרונה של הקמת סכרי אדמה, בתנאי שמתקיימים תנאים מתאימים (אספקת מים, אנרגיה וציוד, זמינות הרכב קרקע מתאים וכו'), מאופיינת בתפוקה גבוהה, שמגיעה עד 200 אלף מ"ק ליום.

סכרי סלע ואדמה מוקמים בחלקו העיקרי של הכרך מקרע אבן; עמידותם למים מושגת על ידי בניית מסך או ליבה המונחים מקרקעות נמוכות חדירה (חוטות וכו'). בין האבן לאדמה העדינה מסודרים מסנני החזרה - שכבות מעבר של חול וחצץ עם עדינות הולכת וגוברת לכיוון האבן, על מנת למנוע ספיגה של האדמה של המכשירים האטומים.

סכרים כאלה נמצאים בשימוש נרחב במפעלי מים בלחץ גבוה על נהרות הרים. אז, גובה הסכר של תחנת הכוח ההידרואלקטרית נורק על הנהר. וכש היא 300 מ'.

היתרון שלהם, בהשוואה לסוגי סכרים אחרים, הוא שימוש באבן ובאדמה הקיימים באתר הבנייה, אפשרות למיכון נרחב של סוגי העבודות העיקריות (זריקת סלעים ומילוי קרקע) וכן עמידות סיסמית מספקת. בהשוואה לסוגים אחרים של סכרי אדמה, סכרי סלע ואדמה מאופיינים בשיפוע תלול יותר, כלומר. פחות חומר.

הרוחב הקטן של המגע הנמוך-חדיר של סכר הסלע והאדמה עם היסוד מסבך את העיצוב של הממשק העמיד למים שלהם. בקרקעות שאינן סלעיות נדרשת כלונסאות או הנחת שלוחת בטון, ובקרקעות סלעיות מתקינים וילון לדיס באמצעות הזרקת טיט מלט דרך בארות קדומות לתוך סדקי סלע. ממשקים כאלה מונעים תופעות סינון מסוכנות בבסיס מבני לחץ.

סכרים למילוי סלעים נבנים על ידי זריקת או מילוי אבנים, ועמידותם למים מובטחת על ידי מסך במדרון העליון או דיאפרגמה באמצע הפרופיל, הבנויה מחומרים שאינם קרקע (בטון מזוין, עץ, בטון אספלט, פלדה, פלסטיק וכו'). סכרי אבן בנויים מבנייה יבשה, המצריכה גם בילבול, או מבנייה מרוטשת. סכרים אלה נבנים כעת לעתים רחוקות.

סכרים עשויים מחומרים מלאכותיים.

סכרי עץ הם אחד מסוגי מבני הלחץ העתיקים ביותר, שראשיתו מאות רבות של שנים. בסכרים אלו, העומסים העיקריים נתפסים על ידי אלמנטים מעץ, ויציבותם כנגד גזירה וציפה מובטחת על ידי קיבוע מבני עץ בבסיס (למשל על ידי הנעת כלונסאות) או העמסת אבן או נטל אדמה (במבנים ארוגים). סכרי עץ בנויים לראשים קטנים, מ-2 עד 20 מ'.

סכרי בדים החלו להיבנות יחסית לאחרונה עקב הופעתם של חומרים סינתטיים עמידים למים. המרכיבים המבניים העיקריים של סכרי בדים הם המעטפת עצמה, המלאה במים או באוויר וממלאת תפקיד של שער (דום), מכשירי עיגון לחיבור המעטפת לחליל הבטון, מערכת צנרת וציוד שאיבה או מאוורר למילוי ו לרוקן את הקליפה. אזור היישום של סכרי בד רק לעתים רחוקות עובר את גבול הלחץ של 5 מ'.

סכרי בטון נמצאים בשימוש נרחב בבנייה הנדסית הידראולית. הם בנויים בתנאים טבעיים שונים ומאפשרים למים לעלות על גדותיהם דרך משטחים מיוחדים על פסגתם (סכרי שפך), דבר בלתי אפשרי או לא הגיוני בסכרים העשויים מחומרי אדמה. הצורות המבניות שלהם שונות מאוד, מה שתלוי בגורמים רבים. הגובה הגבוה ביותר של סכר הבטון מסוג גראנד דיקסנס (שוויץ) הוא 284 מ'. ברוסיה, סכר סאינו-שושנסקאיה מסוג קשת כבידה על ה-Yenisei הוא בגובה 240 מ'. לסכר יש יסוד סלעי. סכרי השפכים של מפלי סביר והוולגה נבנו על יסוד לא סלעי בתנאים גיאולוגיים קשים. סכרי בטון קלים הופיעו מאוחר יותר מאשר מסיביים והם נדירים יחסית ברוסיה. לפי התכנון, סכרי בטון מחולקים לשלושה סוגים: כוח הכבידה, קשת ותומכת. הסוג המפורסם ביותר של סכרים אלו הם סכרי תמיכה. היתרון שלהם על מסיביים הוא כמות קטנה יותר של עבודת בטון. יחד עם זאת, הם דורשים בטון עמיד יותר, ומחזקים אותו בחיזוק.

סכרי כבידה, כשהם נחשפים לכוחות העיקריים של לחץ הידרוסטטי, מספקים עמידות מספקת לגזירה, בעיקר בשל משקלם העצמי הגדול. על מנת להילחם בסינון המים בבסיס הסכר, מסדרים וילונות דיוס (ביסודות סלעיים), רוקעים כלונסאות (ביסודות שאינם סלעיים). כדי להגביר את יציבות הסכר, ניקוז מאורגן, חללים מסודרים להפחתת לחץ הגב, וננקטים אמצעים נוספים.

סכרים מקושתים הם בתוכנית עקמומית עם קמור לכיוון מעלה הזרם; הם מתנגדים לפעולת לחץ הידרוסטטי ועומסי גזירה אופקיים אחרים, בעיקר בשל היצמדותם לגדות הערוץ (או הסמכים). בעת בניית סכרי קשת, דרישה חובה היא נוכחותם של סלעים חזקים מספיק ומעט גמישים במפולות. סכרים אלו אינם מצריכים, כמו סכרי כבידה, משקל משמעותי של בנייה בבטון, הם חסכוניים יותר מסכרי כבידה. רדיוסי העקמומיות של האלמנטים המקושתים שלהם גדלים מלמטה למעלה.

סכרי חוט מורכבים ממספר תומכים, שצורתם בחזית הצדדית קרובה לטרפז, הממוקם במרחק מסוים זה מזה; תומכים נתמכים על ידי רצפות ראש לחץ, אשר קולטות את העומסים הפועלים מהצד במעלה הזרם. משטחי מעבר הגשר נשענים על התומכות מלמעלה. בתורו, התומכים מעבירים את העומס לבסיס. הזנים הבאים של סכרי תמיכה מוכרים ביותר: תמיכה מסיבית, בעלת תקרות שטוחות, רב-קשתות. סכרי התמיכה הם גם חירשים וגם נשפכים. הם בנויים על קרקע סלעית ולא סלעית; במקרה האחרון, יש להם אלמנט מבני נוסף בצורת לוח יסוד, שמטרתו להפחית את הלחצים באדמת היסוד. כדי להעניק התנגדות סיסמית גדולה יותר לתומכות בתנאים סיסמיים רוחביים (מעבר לנהר), לפעמים הם מחוברים זה לזה על ידי קורות מסיביות.

מאפיין של סכרי תמיכה הוא הרוחב המוגדל לאורך הבסיס והשיפוע של החזית העליונה, מה שמוביל לעובדה שמועבר מרכיב אנכי משמעותי של לחץ המים אל האחרון, לוחץ את הסכר לבסיס ומספק לו גזירה. יציבות, למרות המשקל המופחת. לחץ הגב בסכרים כאלה קטן מאשר בסכרי כוח משיכה מסיבי.

סכרי תמיכה דורשים פחות נפחי בטון מסכרי כבידה, אך עלות שיפור איכות הבטון, חיזוק וסיבוך העבודה הופכת אותם לקרובים למדי זה לזה מבחינת מדדים כלכליים. סכר התמיכה הגבוה ביותר (רב-קשתות) דניאל-ג'ונסון בגובה 215 מ' נבנה בקנדה.

5. פתחים

כחלק מהמתחם ההידרואלקטרי, בנוסף לסכר העיוור, יש חשיבות רבה למפלים, דהיינו. מכשירים להטלת מי שיטפונות עודפים או העברת הוצאות למטרות אחרות. ישנם מספר פתרונות שונים למיקומם של שפכים במתחם ההידרואלקטרי.

ניתן לארגן משטחי שפך בפסגה של סכר בטון בערוץ או במישור ההצפה של הנהר; אז המבנה יקבל צורה של סכר שפך. ניתן לסדר את השפך ללא תלות בסכר בצורת מבנה מיוחד הממוקם על מדרון החוף ולכן נקרא שפך החוף.

הן בגוף הסכר והן במדרון הגדה ניתן למקם שפכים קרוב לפסגת הסכר או עמוק מתחת למפלס המים. הראשון נקרא משטח, השני - שפכים עמוקים או תחתונים.

מרחבי השטח של סכרי שפכים עשויים להיות פתוחים (ללא שערים), אך בדרך כלל יש להם שערים לשלוט על מפלס המים במעלה הזרם. כדי למנוע את הצפת המאגר, השערים נפתחים באופן חלקי או מלא, ומונעים את עליית מפלס המים מעל סימון מפלס האחזקה הרגיל (NSL). כדי לשפר את תנאי מעבר המים דרך הסכר, ניתן לפסגה קו מתאר חלק ומעוגל, שהופך לאחר מכן למשטח טבילה תלולה, המסתיים בסמוך למפלס מי הזנב עם עיגול הפוך נוסף, המכוון את הזרימה לאפיק הנחל. . כל אורך השפך מחולק על ידי שוורים לסדרה של טווחים. השוורים, בנוסף, קולטים את לחץ המים מהשערים, ומשמשים גם כתמיכות לגשרים המיועדים לשירות מנגנוני הרמה ושערים וקישורי תחבורה בין הגדות.

למים המוזרמים דרך הסכר יש אספקה גדולה של אנרגיה פוטנציאלית, המומרת לאנרגיה קינטית. האנרגיה ההרסנית של הזרם המוזרם דרך הסכר נלחמת בדרכים שונות. מאחורי סכר השפך על לוח בטון מסיבי שובר מים, מסודרים בולמי אנרגיה בצורת מסות בטון נפרדות - דמקה, מזחים או קורות בטון מזוין. לפעמים, במורד סכר שפך, מאורגן משטר עילי על ידי סידור מדף ואצבע בחלק התחתון של השפך, מתנתקים ממנו במהירות גבוהה יותר, הזרימה מתרכזת על פני השטח, ומתחתיו רול נוצר עם מהירויות הפוכות מתונות ליד התחתית.

מאחורי סכרי השפכים, שבבסיסם יש סלעים לא סלעיים, מאחורי שוברי המים, יוצר סינר - קטע חדיר מבוצר של אפיק הנהר.

בדרך כלל, שפכים ממוקמים על החוף במתקנים הידרואלקטרים עם סכרים העשויים מחומרי קרקע שאינם מאפשרים למים לזרום בפסגה, וכן במתקנים הידרואלקטרים עם סכרי בטון בנקיקים צרים, שבהם התעלה תפוסה על ידי כוח הידרואלקטרי. תחנה ליד הסכר. הסוגים שלהם מגוונים מאוד. הנפוץ ביותר בשימוש הם שפכים עיליים, שבהם הנחל המוזרם זורם לאורך פני החוף בשקע פתוח. הם ממוקמים על גדה אחת או שתיים, לעתים קרובות ליד סכר, ויש להם את המרכיבים הבאים: תעלת כניסה, שפך עם שפכים, מזחים ושערים (או פעולה אוטומטית ללא שערים), תעלת פריקה בצורת צום. זרם או ירידה מדורגת (בשימוש נדיר). השפכי החוף מושלמים באמצעות אמצעים לשבירת מים, בדומה לאלו המסודרים במורד סכרי שפכים - באר מים.

אם התנאים המקומיים מונעים מעקב אחר ערוץ הטיה, אזי ניתן להחליפו במנהרת הסחה; יתקבל שפך חוף מסוג מנהרה. לשפכי החוף של המנהרה יש את המרכיבים הבאים: תעלת כניסה הממוקמת בגובה גבוה של מדרון החוף במעלה הזרם, מבנה היציאה עצמו עם שערים ומנהרת הזרמה המסתיימת בקטע מהערוץ ומתקן לשבירת מים.

שפכים עמוקים ותחתונים ממוקמים בגבהים הקרובים לתחתית נחל שעליו נבנית תחנת הכוח הידרומית. הם ערוכים למטרות הבאות: העברת זרימת הנהר במהלך בניית הסכר באפיק הנחל (שפכי בנייה), ובמקרים מסוימים לעבור את ההזרמה כולה או חלקה. הזנים העיקריים שלהם הם מנהרה וצינורות שפכים. מנהרות שפך ממוקמות במסבי חוף סלעיים, עוקפות את הסכר, אורכן הוא כמה מאות מטרים, ממדי החתך נקבעים על פי קצב הזרימה. צורת החתך של שפכי בנייה היא בדרך כלל בצורת פרסה. למנהרות הנותרות, הפועלות בלחץ גבוה, יש חתך עגול.

שפכים צינוריים ממוקמים במתחם ההידרואלקטרי בהתאם לסוג הסכר. אם הסכר הוא בטון (כבידה, תמיכה או מקושת), אזי שפכים הם צינורות החותכים את גופו ממעלה הזרם למורד הזרם ומצוידים בשערים. אם הסכר הוא עפר, אזי שפכים צינוריים מסודרים מתחת לסכר, ומעמיקים אותם לתוך הבסיס. הם מגדל שממנו נובעים צינורות פלדה או בטון מזוין בחתך עגול או מלבני, בהתאם ללחץ. הם יכולים להיות בודדים או מורכבים למעין "סוללות" בהתאם לזרימה. שערים ומנגנוני בקרה ממוקמים בחלקי הכניסה והיציאה של הצינורות.

שערים ומעליות. השערים הראשיים משמשים לוויסות זרמי זרימה ומפלסי מים בבריכה העליונה, וכן למעבר במקרים מסוימים יערות, קרח, פסולת, משקעים. הם יכולים לסגור לחלוטין או חלקית גשרים. עיצוב השערים תלוי במיקומם; תריסים של פתחי פני השטח, לרוב גדולים, תופסים לחץ הידרוסטטי קטן יחסית; שסתומי חורים עמוקים, שהם הרבה יותר קטנים, חווים לחץ הידרוסטטי גבוה. שערים עשויים לרוב מפלדה, עם לחצים קטנים ומרווחים של חורים חסומים - מעץ, במבנים לא קריטיים בלחץ נמוך עם טווחים גדולים - מחומרי בד (סכרי בד). השערים הנפוצים ביותר בשימוש במבנים הידראוליים הם שערים שטוחים, שהם מבנה מתכת בצורת מגן הנעים בחריצים אנכיים של שוורים ותומכים. המרכיבים של שער שטוח הם: מעטפת עמידה למים הקולטת את לחץ המים במעלה הזרם, לאחר מכן מערכת קורות, מסבכים ומבני תמיכה שמתגלגלים או מחליקים לאורך מסילות מיוחדות המוטבעות בחריצים. המסה של החלק הנייד של התריסים משמעותית למדי, בגבהים ובמרווחים היא עולה על 100 טון, מה שמצריך מנגנוני הרמה חזקים. כדי להפחית את כוח ההרמה של מנגנונים, משתמשים בשערים סגמנטליים, שכאשר הם מורמים ומונמכים, מסתובבים סביב צירים המוטבעים בשוורים ותומכים. שסתומים כאלה נמצאים גם בשימוש נרחב, אך העלות שלהם עולה על העלות של שסתומים שטוחים.

6. כניסות מים

מאגר רגיל של סכר הידרואלקטרי

מטרת צריכת המים. צריכת מים נקראים חלקים ממבני צריכת מים, שמטרתם העיקרית היא צריכת מים מנחל מים (נהר, תעלה) או מאגר (אגם, מאגר); הפעולה שלשמה הם מיועדים יכולה להיקרא צריכת מים.

הצרכן בדרך כלל מווסת את זרימת המים. יש להקפיד על צריכת מים בכל רמת שמירה - מהרגיל (NCL) ועד הנמוך ביותר - רמת נפח מת (DSL).

התפקידים של מתקן צריכת המים כוללים טיהור מים מזיהומים וגופים זרים.

מבני צריכת מים. העיצוב והציוד של צריכת המים תלויים במידה רבה בסוג מפעל המים ובסוג צינור המים - לחץ או אי לחץ. לכן, תיאור המבנים והציוד של פתחי מים והפעלתם אפשרי רק בנפרד עבור כל סוג. מידות צריכת המים מתאפיינות במידות של קטע הכניסה שלו, שבו ממוקמות הסורגים האשפה (לעיתים קרובות הם נקראים שמירה על אשפה). כדי להקל על הניקוי של הסורגים ולהפחית את הפסדי הלחץ על הסורגים, ההנחה היא שמהירות הזרימה בכניסה היא לא יותר מ-1.0 מ"ש. שטח הכניסה של כניסות המים של טורבינות גדולות נמדד במאות מטרים רבועים.

צריכת המים מסוג זה, אינדיבידואלית לכל טורבינה, היא חור מלבני במסת הסכר, המצטמצם בהדרגה והופך לקטע עגול של צינור הטורבינה.

החלק העליון של הכניסה נסגר בקיר בטון מזוין - מצחייה מונמכת מתחת ל-ULV. המצחייה קולטת את לחץ הקרח, מעכבת חפצים צפים. מול הכניסה לכניסת המים מותקנת סורג 1 של מוטות פלדה ברצועה לשמירת פסולת תלויה במים שעלולה לפגוע בטורבינה. במהלך הפעולה, הפסולת שהצטברה בכניסת המים ועל השבכה מוסרת עם מגרפה מכנית, תופסת, שכן כאשר השבכה נסתם, ההתנגדות שלה לזרימת מים תגדל באופן משמעותי.

מאחורי הסורג בשוורים מסודרים חריצים להתקנת השער 3 ולעצירת אספקת המים לתעלת הטורבינה. על מנת להצליח לתחזק ולתקן את התריס המהיר, מסודרים לפניו חריצים 2 לתריס התיקון. ניתן להגיע לתריס לבדיקה ותיקון דרך פתח הבדיקה 6. תריס התיקון פשוט יותר, אינו דורש מהירות, אינו נופל לנחל אלא למים רגועים. מאחורי השער מסודרת תעלת אוויר 7 - צינור לאספקת אוויר לתעלת הטורבינה, המחליף את המים היוצאים דרך הטורבינה במקרה שכניסת המים נסגרת על ידי שער תיקון חירום. לנוחות התפעול מוקם מעל כניסת המים בניין המצויד במנוף הרכבה עילי. בתנאי אקלים נוחים, המבנה אינו בנוי ונעשה שימוש במנוף גג.

השער הראשי מסדיר את זרימת המים בהתאם ללוח הזמנים של צריכת המים. תנועת התריס מתבצעת באמצעות כונן הידראולי.

עם תנודות קטנות במפלס הבריכה העליונה, מבנה צריכת המים ממוקם בגבהים גבוהים של החוף, זהו מה שנקרא צריכת מי החוף העילי. עם מגוון רחב של רמות הפעלה של המאגר, יש צורך לארגן צריכת מים חוף עמוקה, הצבתו מעט מתחת ל- ULV.

7. תעלות מים

מטרת צינורות. את המים הנכנסים לצריכת המים ומטוהרים מזיהומים יש להשאיר לצרכן בהתאם ללוח הצריכה. אחת הדרישות העיקריות לצינורות (לחץ ואי לחץ) היא אטימות המים של הקירות שלהם. אסור לאבד מים בדרך, ואסור להפסדים אלה להטביע את הסביבה. עבור תחנת כוח הידרואלקטרית, יש צורך גם שהאנרגיה הפוטנציאלית של הזרימה תאבד בדרך כמה שפחות, השיפוע של המשטח החופשי או הפיאזומטרי שלה צריך להיות קטן. לשם כך, קירות הצינור חייבים להיות חלקים, מאופיינים בהתנגדות נמוכה לזרימה. דרושים קירות חלקים עבור תעלות מים ומערכות השקיה ומערכות אספקת מים – ככל שהמים מובאים גבוה יותר, כך קל יותר להבטיח את זרימת הכבידה שלהם לצרכנים, כך עלויות האנרגיה להפעלת תחנות שאיבה נמוכות יותר. רק עבור ערוצי שילוח, החספוס של הקירות אינו משנה, שכן המהירויות בהם קטנות או שוות לאפס.

אין לשטוף את קירות הצינורות במהירויות הזרם והגלים (גלים מתרחשים, למשל, כאשר ספינות נעות לאורך תעלות).

מידות החתך של הצינור נקבעים על בסיס חישובים טכניים וכלכליים. סוג ועיצוב הצינור נקבעים גם על בסיס השוואות טכניות וכלכליות. בהתאם לייעוד הצינור, גודלו, תנאיו הטבעיים ותנאי הבנייה והתפעול, ניתן להשתמש בתעלות, מגשים, צינורות, מנהרות כצינור. שני הסוגים הראשונים הם ללא לחץ, השלישי הוא לחץ; המנהרה יכולה להיות גם בלחץ וגם בלי לחץ (אם היא לא מלאה במים עד למעלה). לעתים קרובות הפתרון האופטימלי מושג על ידי שילוב עקבי של סוגים שונים של קטעי צינור.

הסוג הפשוט והזול ביותר של צינור הוא בדרך כלל תעלה. ערוצים נפוצים בכל תחומי ההנדסה הידראולית. רצוי להניח את תוואי התעלה בתכנית כך שהמים בו יהיו בשקע, גובה הסכרים קטן. צורת החתך היא טרפזית (לעיתים בעלת צורה מורכבת יותר), תלילות המדרונות נקבעת על פי יציבותם; אסור שהקרקע תחליק.

באדמה סלעית, חתך התעלה מתקרב למלבני. רוחב חתך התעלה גדול מעומקו על מנת לצמצם אובדן מים עקב סינון מהערוץ, להגביר את קצב הזרימה ולהפחית את ההתנגדות לזרימה, דהיינו. שיפוע המשטח, תחתית ומדרונות התעלה מכוסים בחיפוי, לרוב בטון או בטון מזוין. שכבת אדמה גסה (חצץ) מונחת מתחת לבטנה כניקוז.

המנהרה היא סוג הצינור היקר ביותר ליחידת אורכה. אם המנהרה מונחת בקרקעות חלשות ולא סלעיות, אזי העלות שלה עולה במיוחד. בהקשר זה, ניתן להעדיף סוגי גזירה משטחים רק אם היא קצרה בהרבה, מאפשרת ליישר את המסלול, או אם מדרון החוף שלאורכו ניתן להניח את המסלול אינו מועיל לגזירה משטחית - שטח קשה מאוד , תלילות גבוהה, מפולות, מפולות שלגים.

מתארח ב- Allbest.ru

...

מסמכים דומים

סיווג של מבנים הידראוליים תעשייתיים. תכנון מבנים הידראוליים. השפעה של גורמים שונים על איכות הבנייה. חומרי בניין מודרניים. אמצעים להבטחת איכות המים הנדרשת.

תקציר, נוסף 21/03/2012

מושג הרמוניזציה - מתודולוגיה שיטתית לתכנון מבנים הידראוליים. עקרונות בסיסיים ומתודולוגיה של חישובים הנדסיים. שיטה הסתברותית לחישוב מבנים הידראוליים. פתרון בעיות הנדסיות הידראוליות בהחלפה הסתברותית.

תקציר, נוסף 01/11/2014

סיווג מבנים הידראוליים ויישומם. קידוחי חיפוש ופיתוח. מבני אי, פלטפורמות לעומקים יותר מ-50 מ' מבנים של מערכות ייצור תת-מימיות. ניסיון בהפעלת מתקני נפט וגז עמידים לקרח.

תקציר, נוסף 02/12/2012

הפריסה של המתחם ההידרואלקטרי, הבחירה בזרימה ספציפית. עיצוב באר מים. בחירת מספר ורוחב משטחי הסכר. עיצוב פרופיל ווייר. המכשיר והיישום של תריסים שטוחים. בטיחות טכנית של מבנים הידראוליים.

עבודת קודש, נוספה 29/07/2012

מאפייני אזור הבנייה של המתחם ההידרואלקטרי. בחירת המידות העיקריות של פרופיל הסכר. קביעת סימן הרכס באזור המים העמוקים. מדרונות, משטחים והתקני ניקוז. חישוב סינון של סכר עפר. עיצוב שקע מים.

עבודת קודש, נוספה 25/04/2015

תנאים פיזיים וגיאוגרפיים של היווצרות נגר. גופי מים של טריטוריית קרסנודר: נהרות, אגמים, שפכים, מאגרי מים. זיהום גופי מים. הבעיה של מקורות אספקת מים לא מרכזיים. מצב נוכחימבנים הידראוליים.

עבודת גמר, נוספה 20/07/2015

מיקומו הגיאוגרפי של מאגר ברזובסקי. תנאים הנדסיים-גיאולוגיים והידרוגיאולוגיים של אתר השיקום. קביעת נפח עבודות העפר וארגון בניית המבנים המתוכננים במהלך שחזור המאגר.

עבודת קודש, נוספה 25/01/2015

חישוב התעלה הראשית של מבנה הידראולי, קביעת תנועה אחידה של נוזל לפי נוסחת Chezy. קביעת הערוץ של הקטע המועיל ביותר מבחינה הידראולית, עומקים עבור קצבי זרימה נתונים. חישוב ההפרש הרב-שלבי.

עבודת קודש, נוספה 07/12/2009

מעקב אחר מבנים ליניאריים. המטרות של סקרים הנדסיים וגיאודטים עבור מבנים ליניאריים. עבודה גיאודטית בתכנון תקשורת לינארית ובהנחת מסלולים למבנים. קביעת מיקום הדרך בפרופיל האורך.

מבחן, נוסף 31/05/2014

מאפיינים הידרולוגיים של אזור העיצוב. קביעת נפחים שימושיים, מאולצים ומתים של המאגר. בחירת יישור הסכר, תוואי גשר. בניית התכנית והפרופיל הרוחבי של הסכר. חישוב מכסת הקלט.

מבנים הידראוליים (HTS) כוללים מבני חזית לחץ וסכרים טבעיים (סכרים, מנעולים, סכרים, מערכות השקיה, סכרים, סכרים, תעלות, ביוב סערה ועוד) היוצרים הבדל במפלסי המים לפניהם ואחריהם, המיועדים לשימוש במים. משאבים, כמו גם להילחם בהשפעות המזיקות של מים.

סכר - מבנה אוצר מים מלאכותי או מכשול טבעי (טבעי) בדרך נחל, היוצר הבדל מפלסים במעלה והנחל שלו לאורך אפיק הנחל; הוא סוג חשוב של מבנה הידראולי נפוץ עם גשרים והתקנים אחרים שנוצרו איתו.

סכרים מלאכותיים נוצרים על ידי האדם לצרכיו שלו; אלו סכרים של תחנות כוח הידרואלקטריות, צריכת מים במערכות השקיה, סכרים, סכרים, סכרים שיוצרים מאגר בבריכה העליונה שלהם. סכרים טבעיים הם תוצאה של פעולות של כוחות טבעיים: מפולות, זרימות בוץ, מפולות שלגים, קריסות, רעידות אדמה.

בריכה - קטע של נהר בין שני סכרים סמוכים בנהר או קטע של תעלה בין שני מנעולים.

במעלה הסכר הוא החלק של הנהר שמעל למבנה התומך (סכר, סכר).

במורד הזרם - חלק מהנחל מתחת למבנה התומך.

ריסברמה - קטע מבוצר של אפיק הנחל במורד הזרם של מבנה הידראולי שפך, מגן על הערוץ משחיקה, מיישר את קצב הזרימה.

מאגרים יכולים להיות לטווח ארוך או לטווח קצר. מאגר מלאכותי לטווח ארוך הוא, למשל, מאגר המים הראשיים של Iriklinskaya GRES. מאגר טבעי לטווח ארוך נוצר עקב חסימת נהרות על ידי קריסת סלע קשה (טיאן שאן, פמיר וכו').

סכרים מלאכותיים לטווח קצר נבנים כדי לשנות זמנית את כיוון אפיק הנהר במהלך בניית תחנת כוח הידרואלקטרית או מבנים הידראוליים אחרים. הם נוצרים כתוצאה מחסימת הנהר באדמה רופפת, שלג או קרח (גודש, עצירות).

ככלל, לסכרים מלאכותיים וטבעיים יש ניקוז: עבור סכרים מלאכותיים - מכוונים, עבור טבעיים - נוצרים באופן אקראי (ספונטני). ישנם מספר סיווגים של מבנים הידראוליים. לפי המיקום של ה-GTS, הם מחולקים ל:

ביבשה (בריכה, נהר, אגם, ים);
צינורות תת קרקעיים, מנהרות.

על פי אופי ומטרת השימוש, נבדלים הסוגים הבאים של GTS:

מים ואנרגיה;
לאספקת מים;
משפר;
בִּיב;
הובלת מים;
דקורטיבי;
התכת עץ;
ספורט;
דיג.

לפי פונקציונלי מינוי ה-GTSמסווגים כדלקמן:

מבנים אוגרי מים היוצרים לחץ או הבדל במפלסי המים בחזית המבנה ומאחוריו (סכרים, סכרים);
מבנים מעבירי מים (צינורות מים) המשמשים להעברת מים לנקודות מוגדרות (תעלות, מנהרות, צינורות, צינורות, מנעולים, אמות מים);
מבנים רגולטוריים (יישור) שנועדו לשפר את התנאים לזרימת מקווי מים ולהגן על ערוצי וגדות הנהרות (מגנים, סכרים, סכרים למחצה, הגנה על גדות, מבנים מובילי קרח);
מבני שפכים המשמשים למעבר עודפי מים ממאגרים, תעלות, אגני לחץ, המאפשרים ריקון חלקי או מלא של מאגרים.

IN קבוצה מיוחדתלהקצות מבנים הידראוליים מיוחדים:

HTS לשימוש באנרגיית מים - מבני HPP ואגני לחץ;
GTS להובלת מים - מנעולי משלוח, השקות יומן;
GTS משפר - ערוצי עיקריים והפצה, מנעולים, רגולטורים;
דיג GTS - מעברי דגים, בריכות דגים;
GTS מורכב (מתקנים הידרואלקטרים) - GTS, בשילוב רשת משותפתסכרים, תעלות, מנעולים, תחנות כוח וכו'.

פרק 9 תאונות הידרודינמיות

9.1. מבנים הידראוליים

מבנים הידראוליים וסיווגם

ל מבנים הידראוליים (TTC)כולל מבני חזית לחץ

ו סכרים טבעיים (סכרים, מנעולים, סכרים, מערכות השקיה, סכרים, תעלות, ביוב סערה ועוד) היוצרים הבדל במפלסי המים לפניהם ואחריהם, המיועדים לניצול משאבי מים, וכן להילחם בהשפעות המזיקות של המים. .

בריכה - קטע של נהר בין שני סכרים סמוכים בנהר או קטע של תעלה בין שני מנעולים.

במעלה הזרם של הסכרחלק מהנהר מעל מבנה התומך (סכר, מנעול). במורד הזרם - חלקנהר מתחת למבנה התומך.

ריסברמה - קטע מבוצר של אפיק הנחל במורד הזרם של מבנה הידראולי שפך, מגן על הערוץ משחיקה, משווה את קצב הזרימה.

ככלל, לסכרים מלאכותיים וטבעיים יש ניקוז: עבור סכרים מלאכותיים - מכוונים, עבור טבעיים - נוצרים באופן אקראי (ספונטני).

ישנם מספר סיווגים של מבנים הידראוליים.

לפי המיקום של ה-GTS מחולקים ל:

ביבשה (בריכה, נהר, אגם, ים);

צינורות תת קרקעיים, מנהרות.

על ידי אופי ומטרת השימושניתן להבחין בין הסוגים הבאים של GTS:

מים ואנרגיה;

לאספקת מים;

משפר;

V. A. Makashev, S. V. Petrov. "מצבים מסוכנים בעלי אופי מעשה ידי אדם והגנה מפניהם: ספר לימוד"

בִּיב;

הובלת מים;

דקורטיבי;

התכת עץ;

ספורט;

דיג.

על ידי מטרה פונקציונלית GTS מסווגים כדלקמן:

מִפְעָלֵי מַיִם,יצירת לחץ או הבדל במפלסי המים בחזית המבנה ומאחוריו (סכרים, סכרים);

מבני אינסטלציה(צינורות מים) המשמשים להעברת מים לנקודות מוגדרות (תעלות, מנהרות, צינורות, צינורות, מנעולים, אמות מים);

מבנים רגולטוריים (מתקנים),נועד לשפר את התנאים לזרימת מקווי מים ולהגן על ערוצים וגדות הנהרות (מגנים, סכרים, סכרים למחצה, הגנה על גדות, מבני מדריכי קרח);

מִפְעָלֵי מַיִם,משמש להעברת עודפי מים ממאגרים, תעלות, אגני לחץ, המאפשרים ריקון חלקי או מלא של מאגרים.

IN קבוצה נפרדתמבנים הידראוליים מיוחדים:

HTS לשימוש באנרגיית מים - מבני HPP ואגני לחץ;

GTS להובלת מים - מנעולי משלוח, השקות יומן;

GTS משפר - תעלות ראשיות והפצה, מנעולים,

דיג HTS - מעברי דגים, בריכות דגים;

מבנים הידראוליים מורכבים (יחידות הידראוליות) - מבנים הידראוליים המאוחדים על ידי רשת משותפת של סכרים, תעלות, מנעולים, תחנות כוח וכו'.

מחלקות של מבנים הידראוליים

בהתאם להשלכות האפשריות של הרס שלהם, מבנים הידרוטכניים של חזית הלחץ מחולקים למחלקות: תחנות כוח הידרואלקטריות בעלות הספק של 1.5 מיליון קילוואט או יותר שייכות לדרגה I, ואלו בעלות קיבולת קטנה יותר שייכות למעמד II-IV. מתקני טיוב קרקע בשטח של השקיה וניקוז מעל 300,000 דונם שייכים לסוג I, ואלה ששטחם 50,000 דונם או פחות שייכים לסוג II–IV.

המעמד של מבני הקבע העיקריים של חזית הלחץ תלוי גם בגובהם ובסוג קרקעות היסוד (טבלה 16).

טבלה 16

כיתות של המבנים ההידראוליים הקבועים העיקריים של חזית הלחץ, בהתאם לגובהם וסוג אדמת היסוד שלהם

V. A. Makashev, S. V. Petrov. "מצבים מסוכנים בעלי אופי מעשה ידי אדם והגנה מפניהם: ספר לימוד"

מבנים הידראוליים

מבנים שנועדו להשתמש במשאבי מים (נהרות, אגמים, ים, מי תהום) או להילחם בהשפעות ההרסניות של יסוד המים. תלוי במיקום של ג' עם. יכול להיות ים, נהר, אגם, בריכה. הבדיל גם קרקע ומחתרת ג' של עמוד. בהתאם לענפי השירות של משק המים ג.ש. ישנם: כוח מים, טיוב, הובלת מים, רפטינג עצים, דיג, לאספקת מים וביוב, לשימוש במשאבי מים, לשיפור ערים, למטרות ספורט וכו'.

הבדיל ג' עם. כללי, משמש כמעט לכל סוגי השימוש במים, ומיוחד, שנבנה עבור כל ענף אחד של ניהול המים. לג' הכללי של עמוד. כוללים: שמירה על מים, אספקת מים, רגולציה, צריכת מים ושפך. מבנים אוגרי מים יוצרים לחץ או הבדל במפלסי המים לפני המבנה ומאחוריו. אלה כוללים: סכרים (הסוג החשוב והנפוץ ביותר של סכר הידרואלקטרי) החוסמים ערוצי נהרות ועמקי נהרות המעלים את מפלס המים המצטבר במעלה הנחל; גידור שטח החוף ומניעת הצפתו בעת שיטפונות ושיטפונות בנהרות, בזמן גאות וסערות בים ובאגמים.

מבני אספקת מים (צינורות מים) משמשים להעברת מים לנקודות מוגדרות: תעלות, מנהרות הידרותכניות (ראה מנהרה הידרוטכנית), צינורות (ראה מגש), צינורות. חלק מהן, כגון תעלות, בשל התנאים הטבעיים של מיקומן, הצורך בחציית קווי תקשורת והבטחת בטיחות הפעולה, מצריכים בניית מערכות אחרות של G. Block, Gate, Spillway s, Shugosbros s וכו'. .).

רגולטורי (מתקן) ג' עם. נועד לשנות ולשפר את התנאים הטבעיים של זרימת מקווי המים ולהגן על אפיקי נחל וגדות מפני שחיקה, משקעים, קרח וכו', מבנים מובילים ומחזיקי קרח.

מבני צריכת מים (צריכת מים) מסודרים לקחת מים ממקור מים ולכוון אותם לצינור מים. בנוסף להבטחת אספקה רציפה של מים לצרכנים בכמות הנכונה ובזמן הנכון, הם מגנים על מתקני אספקת המים מפני חדירת קרח, בוצה, משקעים וכו'.

מבני הזרמה משמשים להעברת עודפי מים ממאגרים, תעלות, אגני לחץ וכו'. הם יכולים להיות ערוציים וחופים, עיליים ועמוקים, ומאפשרים ריקון חלקי או מלא של מאגרים. כדי לשלוט על כמות המים המשוחררים (הנשפכים), השפכים מסופקים עם שערים הידראוליים (ראה שער הידראולי). במקרה של הזרמת מים קטנה, נעשה שימוש גם במפלים אוטומטיים, הנדלקים אוטומטית כאשר מפלס הבשר העליון עולה מעל לרמה שנקבעה מראש. אלה כוללים דלמים פתוחים (ללא שערים), שפכים עם שערים אוטומטיים, שפכים עם סיפון.

מיוחד G. עם. - מבנים לשימוש באנרגיית מים - מבנים של תחנות הידרואלקטריות (ראה תחנה הידרואלקטרית), פנסים וכו'; מבנים להובלת מים - מנעולים ניתנים לשיט, מעלית אוניות, מגדלור וכו'. מבנים לפי מצב המעבר של הספינה, סירות, שיגורי עץ וכו'; מתקני נמל - שומות, שוברי גלים, רציפים, עגינות, רציפים, Ellings, Slips וכו'; משפר - תעלות עיקריות והפצה, מווסת חלונות על מערכות השקיה וניקוז; דיג - מעברי דגים, מעליות דגים, בריכות דגים וכו'.

במספר מקרים, מבנים כלליים ומיוחדים משולבים במתחם אחד, למשל, שפך ומבנה תחנת כוח הידרואלקטרית (מה שנקרא תחנת כוח הידרואלקטרית משולבת) או מבנים אחרים לביצוע מספר פונקציות בו זמנית. ביישום אמצעי ניהול מים, G. s., המאוחדים במטרה משותפת וממוקמים במקום אחד, מרכיבים מתחמים הנקראים יחידות של G. s. או מפעל מים (ראה מפעל מים). מספר יחידות הידרו יוצרות מערכות ניהול מים, למשל אנרגיה, הובלה, השקיה וכו'.

בהתאם לחשיבותם לכלכלה הלאומית של ג' עם. (אובייקטים של בנייה הידרוטכנית) בברית המועצות מחולקים לפי הון ל-5 מחלקות. הקבועים העיקריים של G. של עמוד שייכים למחלקה 1. תחנות כוח הידרואלקטריות בעלות קיבולת של יותר ממיליון ק"ו;ל-2 - הקמת תחנות כוח הידרואלקטריות בנפח של 301 אלף - מיליון מ"ק. קילוואט, מבנים על נתיבי מים פנימיים סופר-ראשיים (לדוגמה, על נהר הוולגה, תעלת וולגה-דון על שם V. I. Lenin וכו') ומבנים של נמלי נהר עם מחזור מטענים ניווט של יותר מ-3 מיליון קונבנציונליים ט; למחלקות 3 ו-4 - בניית תחנות כוח הידרואלקטריות בהספק של 300 אלף טון. קילוואטופחות, מבנים בנתיבי מים פנימיים ראשיים ובנתיבים מקומיים, מבנים של נמלי נהרות עם מחזור מטען של 3 מיליון מותנה טופחות. זמני ז' של עמוד שייך לכיתה ה'. גם חפצי בנייה של טיוב קרקע מחולקים ל-5 מחלקות לפי גודל ההון. בהתאם למעמד בפרויקטים, נקבעת מידת האמינות של תחנת שאיבת הדלק, כלומר נקבעים שולי החוזק והיציבות שלהם, צריכת המים המקסימלית המשוערת, איכות חומרי הבניין וכו'. בנוסף, לפי מעמד ההון של ג' ס. הנפח וההרכב של עבודת הסקר, התכנון והמחקר נקבעים.

מאפיינים אופייניים של G. של עמוד. קשורים להשפעה על G. של הדף. זרימת מים, קרח, משקעים וגורמים נוספים. השפעה זו יכולה להיות מכנית (עומסים סטטיים והידרודינמיים, ספיגה של אדמה וכו'), פיזיקוכימית (שחיקה של משטחים, קורוזיה של מתכות, שטיפת בטון), ביולוגית (נרקבון של מבני עץ, בלאי עץ על ידי אורגניזמים חיים וכו'). . תנאים לבניית ג.ס. מסובכים על ידי הצורך לעבור דרך המבנים במהלך בנייתם (בדרך כלל במשך מספר שנים), מה שנקרא. עלויות בנייה של הנהר, קרח, עץ רפסוד, ספינות וכו' לבניית ג' עם. יש צורך במיכון נרחב של עבודות הבנייה. נעשה שימוש בעיקר במבנים מונוליטיים ומונוליטיים טרומיים, לעתים רחוקות יותר טרומיים ואופייניים, אשר נובע משילובים שונים שאינם חוזרים על עצמם של תנאים טבעיים - טופוגרפי, גיאולוגי, הידרולוגי והידרוגיאולוגי. השפעתן של מערכות הידרוגיאולוגיות, בעיקר שומרות מים, משתרעת על פני שטח עצום, שבתוכו מוצפים שטחי קרקע מסוימים, מפלס מי התהום עולה, גדות קורסות וכו'. לכן, בניית מתקנים כאלה דורשת עבודה באיכות גבוהה ואמינות גבוהה של מבנים, כי. תאונותיו של ג' עם. לגרום לתוצאות חמורות - נפגעים אנושיים ואובדן ערכים חומריים (לדוגמה, תאונות סכר מלפסה בצרפת ומאגר Vayont באיטליה הובילו לנפגעים אנושיים, הרס ערים, גשרים ומבני תעשייה).

השיפור של ג' עם. קשור להמשך הפיתוח של הנדסה הידראולית (ראה הנדסה הידראולית), במיוחד מחקרים תיאורטיים וניסיוניים של השפעת המים על מבנים ויסודותיהם (הידראוליקה של זרימות ומבנים, סינון), עם חקר ההתנהגות של סלע ולא קרקעות סלעיות כבסיס וכחומר למבנים (מכניקת קרקע, גיאולוגיה הנדסית) עם פיתוח סוגים ועיצובים חדשים של G. s. (סכרים קלים בלחץ גבוה, תחנות כוח הידרוגיות של גאות וכדומה), הדורשים פחות זמן וכסף לבנייתם.

V. N. Pospelov.

האנציקלופדיה הסובייטית הגדולה. - מ.: האנציקלופדיה הסובייטית. 1969-1978 .

ראה מה זה "מבנים הידראוליים" במילונים אחרים:

מבנים הידראוליים- מבנים הידראוליים: מבנים חשופים לסביבה המימית, שנועדו להשתמש ולהגן על משאבי המים, למנוע את ההשפעות המזיקות של מים, לרבות אלה המזוהמים בפסולת נוזלית, לרבות סכרים, ... ... מילון-ספר עיון במונחים של תיעוד נורמטיבי וטכני

מבנים הידראוליים- סכרים, מבנים של תחנות כוח הידרואלקטריות, שפכים, יציאות מים ויציאות מים, מנהרות, תעלות, תחנות שאיבה, מנעולי שילוח, מעליות אוניות; מבנים שנועדו להגן מפני שיטפונות, הרס של החוף והקרקעית ... ... טרמינולוגיה רשמית

מילון אנציקלופדיות גדול

מבנים הידראוליים- מבנים המיועדים להשתמש במשאבי מים או למנוע את ההשפעות המזיקות של מים על הסביבה, למשל, סכר, מאגר. מבנים הידראוליים סוגים שוניםמבנים (סכרים, תעלות, צינורות, ... ... מילון גיאוגרפיה

ראה מבנים הידראוליים EdwART. מילון מונחים של משרד מצבי חירום, 2010 ... מילון חירום

סכרים, מבנים של תחנות כוח הידרואלקטריות, שפכים, יציאות מים ויציאות מים, מנהרות, תעלות, תחנות שאיבה, מנעולי שילוח, מעליות ספינות; מבנים שנועדו להגן מפני שיטפונות והרס חופי ... ... מילון אקולוגי

מבנים הידרוטכניים- (טיפול בהם) בחוות דגים בדיקה שיטתית של מבנים, כמו גם הגנתם מפני נזק והרס, המתבצעת על ידי מהנדס הידראולי וחוקל דגים. מדי שנה ג' עם. בודק את הוועדה המרכיבה את הפגום ... ... גידול דגי בריכות

מיועד לשימוש במשאבי מים, כמו גם להילחם בהשפעה ההרסנית של אלמנט המים. ישנם מבנים הידראוליים: שמירה על מים (סכרים, סכרים וכו'), נושאי מים (תעלות, צינורות, מנהרות וכו'), ... ... מילון אנציקלופדי

השימוש במשאבי מים תמיד היה אחד התנאים הבסיסיים לשמירה על חיי אדם. הצורך בהם נקבע לא רק על ידי צורכי שתייה, אלא גם על ידי כלכליות, וכיום יותר ויותר על ידי משימות תעשייתיות. ויסות השימוש במקורות מים מסופק על ידי מבנים הידראוליים שיש להם צורות שונותותוכן פונקציונלי.

מידע כללי על הנדסה הידראולית

במובן כללי, אובייקט הידרוטכני יכול להיות מיוצג ככל מבנה או מבנה פונקציונלי המקיים אינטראקציה עם מים בצורה כזו או אחרת. אלה יכולות להיות לא רק מערכות הנדסיות מעשה ידי אדם, אלא גם מווסתים טבעיים, שנוצרו במקור על ידי הטבע, אבל מאוחר יותר מנוצל על ידי אנשים. אילו משימות מבוצעות על ידי חפצים מודרניים של מבנים הידראוליים? את העיקריים שבהם ניתן לייצג באופן הבא:

מבנים המיועדים לשימוש במשאבי מים. ככלל, אלה הם חפצים עם תקשורת וציוד אספקת מים.
מתקנים להגנת מים. מתחמים, שבתשתיתם ניתן לבצע מספר משימות. הנפוצות ביותר עבור חפצים כאלה הן הגבלות על השימוש וההשפעה על הסביבה ההידרולוגית על מנת למנוע השפעות מזיקות עליה.
מבני תעשייה. מערכות הנדסיות בהן ניתן להשתמש במחזור המים כמקור אנרגיה.

כמובן, זה רק חלק מהפונקציות שהנדסה הידראולית מבצעת. זה קורה לעתים רחוקות כאשר מטלות אחת או שתיים מוקצות למבנים כאלה. בדרך כלל, מתחמים גדולים תומכים במספר זרימות עבודה בו-זמנית, כולל איכות הסביבה, הגנה, רגולציה וכו'.

מבנים ראשיים ומשניים של הנדסה הידראולית

מלכתחילה, כדאי לקבוע את הסיווג הבסיסי, שבו ישנם סוגים קבועים של מבנים הידראוליים, וזמניים. על פי התקנות, הקבוצה הראשונה כוללת את החפצים העיקריים והמשניים. לגבי המבנים העיקריים, הם מובנים כתשתית טכנית, שהרס או נזקיה עלולים להוביל להפסקת התפקוד התקין של המשק המשרת על ידי משאבי הידרו. זה עשוי להיות השבתה של אספקת המים של מערכת ההשקיה, הפסקת תחנות כוח, הפחתה בשילוח וכו'. חשוב לקחת בחשבון שהאנרגיה של טורבינות הידרולוגיות יכולה לשרת מפעלים שלמים (ימי, תיקון אוניות, חימום) . בהתאם לכך, הפסקת אספקת המים תשבש את הביצועים של מתקנים כאלה.

הקטגוריה של מבנים משניים כוללת הנדסה הידראולית, שהרס או נזקם לא יגרור את ההשלכות לעיל. לדוגמה, אם המבנים ההידראוליים העיקריים מספקים לארגונים משאבי ייצור, המשניים יכולים להשתתף ברגולציה של תהליך זה מבלי להשפיע באופן משמעותי על התוצאה.

ראוי גם להזכיר את התכונות של מבנים ארעיים המשמשים בתקופות של פעולות תיקון. אם התרחשה ירידת לחץ באותו מתקן אספקת מים ראשי, למשל, צוות התחזוקה עם המתכנן יצטרך ליצור תנאים טכניים כדי לחסל את הבעיה. הפתרון לבעיה זו יכול להיות ארגון העבודה של מתחם הידרואלקטרי זמני.

סיווג בדרך של אינטראקציה עם המשאב

ניתן לבצע את אותה משימה דרכים שונות. כפי שכבר צוין, קומפלקס אחד מסוגל לתמוך במספר תהליכים פונקציונליים, אך תנאי האינטראקציה עם מאגר או ניקוז הם שונים מהותית, ובהתאם, אופי הביצוע של פונקציה מסוימת. על פי תכונות אלה, נבדלים המבנים הבאים:

שמירה על מים. מיועד לחסימת נתיב מים, גידור מאגר או בריכה עקב אימוץ לחץ מים. בהערכת הנחל מצוין המפלס מעל תחנת המים (במעלה הזרם), ומתחת - במורד הזרם. ההבדל בין הרמות הללו נקרא הלחץ על המבנה ההידרולוגי.
תחנות שיפור רב תכליתיות. אלה יכולים להיות שקעים, מנעולים, סכרים ומפרידי מים. בתוך קבוצה זו ניתן גם סיווג של מבנים הידראוליים, לפיו מבחינים מתחמי ממשק וחסימה.
אינסטלציה. בדרך כלל תשתית רשת שנוצרת על ידי ערוצים, מנהרות, צינורות, מגשי מים. המשימה שלהם פשוטה - מסירת משאב מנקודת האיסוף למאגר או למקום השימוש הסופי במים.
צריכת מים. הם אוספים משאב מאותם כוננים להובלה לצרכנים.
שפך. בניגוד למבני הכנסה, תחנות כאלה מסירות רק עודפי מים. חפצים אלה כוללים שפכים עמוקים, תעלות ניקוז, יציאות מים וכו'.
רגולטורים. הם שולטים באינטראקציה של הזרימה עם הערוץ, מונעים יציאת מים מעבר לגדר, שחיקה ושקיעה.

מתקנים הידראוליים מסוכנים

קבוצת מבנים זו עשויה לכלול נציגים של כל המתקנים ההידראוליים, ללא קשר למטרה. תחנה מסוכנת יכולה לנבוע מסיכון גבוה לתאונה, מצב חסר בעלים, הימצאות באזור סיכון עקב השפעת גורמי צד שלישי וכו'. רשימות עם חפצים מסוכנים נוצרות על ידי מומחים ממשרד מצבי חירום ו עובדי Rosprirodnadzor. לכל אזור מתבצעת ביקורת מקיפה עם זיהוי עצמים המהווים איום. מבנים הידראוליים מסוכנים מזוהים לאחר ביצוע ההליכים הבאים:

המאפיינים המורפומטריים של האובייקט מזוהים ומצוינים.
נקבעים מצבו הטכני של המבנה ומידת הבטיחות שלו.
נקבע כמות הנזק הפוטנציאלית שעלולה להתרחש במקרה של תאונה (לדוגמה, לאחר הרס גוף הסכר).
ייעוד השטח סביב האובייקט מתבצע בשטח שיהיה תלוי במידת הסיכון והאיום ממבנה מסוים.

לאחר זיהוי החפץ כמסוכן, מתארגנת התצפית בו, ונקבע לוח זמנים לעבודות תחזוקה, תיקון טכני ושיקום שמטרתן להעלים או למזער את האיום.

מתקנים הידראוליים כלליים ומיוחדים

מתקנים כלליים מובנים כרוב המתקנים ההנדסיים הידראוליים הקשורים לרגולציה, אספקת מים, צריכת מים ותחנות שפכים. הם מאוחדים על ידי עיקרון אחד של ביצוע תפקידיהם, שניתן לכפות עליו מבחינה טכנולוגית תנאים שוניםמבצע.

בתורו, אובייקטים הנדסיים הידראוליים מיוחדים מיועדים לשימוש באזורים צרים שבהם יש צורך לקחת בחשבון את הפרטים של יישום הציוד. זה חל על ניואנסים עיצוביים, דרישות בנייה, כמו גם פעולה ישירה של מבנים הידראוליים. דוגמאות לאובייקטים כאלה מוצגות היטב על ידי התשתית של תחבורה מים:

מנעולי משלוח.
מתקנים לתחזוקת ציוד ימי.
ספינות ומעגנים.
לסוספוסקי.
מעליות אוניות.
אלינגס.
רציפים.
שוברי גלים וכו'.

בתעשיית הדגים משתמשים בבריכות דגים, מעליות דגים וכרטיסי דגים. בתשתית החברתית והבידורית, אלו יכולים להיות פארקי מים עם בריכות שחייה ואקווריומים. בכל מקרה, לפעילויות השירות יהיו מאפיינים משלהם, הנלקחים בחשבון אפילו בשלב פיתוח הפרויקט. עם זאת, יש לשקול בנפרד את תנאי ההתייחסות לבניית הנדסה הידראולית.

תכנון מתקנים הידראוליים

חֵלֶק תיעוד הפרויקטכולל חישובים טכניים של מבנים, מאפיינים של הציוד המשמש, כמו גם תוצאות של תצפיות בשטח של תנאי ההפעלה של המבנה העתידי לזיהוי בזמן של תהליכים שליליים והופעת פגמים אפשריים. יש להעריך את הסביבה בצורה מקיפה ומקיפה על מנת לחזות ואולי למנוע את איום התאונות מלכתחילה.

בפרט, הפרויקט למבנה הידראולי כולל את הנתונים הבאים:

רשימת אינדיקטורים אבחוניים וניתנים לניהול של האובייקט ובסיסיו, כולל קריטריוני אבטחה.
רשימת פעולות ועומסים מבוקרות על מבנים מהצד סביבה.
הרכב תצפיות חזותיות ואינסטרומנטליות.
תוצאות ותנאי הפעלה של ציוד בקרה ומדידה.
פתרונות טכניים ומבניים ותרשים בלוקים של מצב האלמנטים של האובייקט, כמו גם מידע עם חיזוי התנהגות המבנה בעת אינטראקציה עם גורמים מעשה ידי אדם וגורמים טבעיים.

תשומת לב מיוחדת מוקדשת לקריטריוני בטיחות, שעל בסיסם מתקבלות החלטות גם לגבי השימוש בציוד בעל מאפיינים מסוימים. בנוסף, הסוגים העיקריים של מבנים הידראוליים לתפעול קבע מתווספים בפרויקטים של פעולת חירום. תיעוד זה, במיוחד, מתאר אמצעים שמטרתם מניעה מצבי חירום.

דרישות אבטחה

מרגע פיתוח התכנון ולאורך כל תקופת הפעילות מובטחת בטיחות מתקן הידראולי על בסיס דרישות ההצהרה הרלוונטית. זהו המסמך המרכזי המציין את הסיכונים, האיומים והניואנסים התפעוליים שיש לקחת בחשבון על ידי אנשי התחזוקה. הדרישות העיקריות לבטיחות של מבנים הידראוליים כוללים את הדברים הבאים:

שמירה על מידה מקובלת של סיכון לתאונות.
אבחון שוטף של מבנים וציוד עם התאמות לאחר מכן להצהרת הבטיחות.
הבטחת רציפות הפעילות של המתקן.
תחזוקת אמצעים לארגון אמצעי הגנה ובקרה טכנית על מבנים.
ניטור איומים פוטנציאליים על האובייקט.

בניית מבנים הידראוליים

קודם כל, אמצעי הייצור של עבודות הבנייה נקבעים. שאלת מידת המיכון של התהליך היא בסיסית, שכן ברוב המקרים יישום פרויקטים של תחנות הידרוטכניות מתבצע בתמיכה של ציוד מיוחד. בשלבים הראשונים של הבנייה מתבצעות עבודות עפר עם דחפורים, משאיות מזבלה, מעמיסים ומחפרים, המאפשרים לצייד במהירות תעלות, בורות, בארות ופשוט לפנות את אתר העבודה.

במקרים מסוימים מבוצעת דחיסת קרקע. לדוגמה, בעת יצירת מאגרים עם קערת אדמה. פעולות דומות מבוצעות בשכבות על האדמה המרוקנת בעזרת רולים מיוחדים. באתרים קטנים יותר, ניתן להשתמש במכבשי דיזל או בנזין. עם זאת, מומחים עדיין ממליצים לנטוש כלי עבודה ידניים לטובת מכונאות. ההמלצה קשורה לא כל כך עם האצת קצב זרימת העבודה, אלא לאיכות התוצאה. וזה נכון במיוחד לבניית מבנים הידראוליים בשלב העיקרי של בניית המבנה. עבודת בטון מצריכה חיזוק איכותי ברצועות, שימוש בחומרי הדרכה והוספת חומרים פלסטיים עמידים במים.

בשלב הסופי מתבצע הסידור ההנדסי של המבנה. יחידות פונקציונליות, מכשירים טכניים מותקנים ותקשורת מונחות. אם בתחנה אוטונומית עסקינן, הרי שמשתמשים בגנראטורים לא נדיפים, שידרשו גם תנאי בלימה מתאימים בתשתית המתחם.

תפעול של הנדסה הידראולית

עיקר פעילותם של אנשי השירות קשורה בשמירה על רמה מיטבית של מצבו הטכני של המתקן, וכן במעקב אחר תפקידיו העיקריים. לגבי החלק התפעולי הראשון, זה מסתכם במשימות העדכון אספקה, אבחון של ציוד, תקשורת וכו'. בפרט, מפעילים בודקים את המצב הטכני של רשתות אספקת החשמל, יחידות ושלמות חומרי הבנייה. במקרה של זיהוי של תקלות או נזקים חמורים, הכללים להפעלת מבנים הידראוליים מחייבים הכנת פרויקט נפרד לאמצעי תיקון ושיקום, תוך התחשבות ברזרבות החומר הזמינות.

החלק השני של המשימות התפעוליות מתמקד בפונקציות בקרה. באמצעות אוטומציה, תקשורת וטלמכניקה, צוות מפעילים נוסף מסדיר את פעולת המבנה והבלוקים הפונקציונליים שלו, תוך הסתמכות על פעולות בקרה בהתאם לפרמטרים סטנדרטיים עם עומסים מותרים.

בנייה מחדש של מבנים הידראוליים

תהליכי ההתיישנות של מבנים והגדלת הדרישות לפוטנציאל הפונקציונלי והכוח של האובייקט מובילים בהכרח לצורך במודרניזציה. ככלל, מודולי העבודה והיחידות העיקריים כפופים לשחזור מבלי להפסיק את עבודתם. עם זאת, הדבר יהיה תלוי באופי השינויים המתוכננים. בכל מקרה, מתבצע סקר של מבנים הידראוליים לאפשרות של בנייה מחדש. המטרות הסופיות עשויות להיות הגברת האמינות של הבסיס של המתקן, הגדלת התפוקה, הגדלת קיבולת ציוד השאיבה וכו'. לאחר מכן, מבצעות פעולות ספציפיות הקשורות לשינויים במאפיינים הטכניים והתפעוליים של המבנה. המשימות מושגות על ידי חיזוק הקרקע, החלפת חומרי בניין והוספת אלמנטים מבניים חדשים.

הנדסה הידראולית ושמירה על איכות הסביבה

עוד בשלב התכנון, יחד עם הצהרת הבטיחות, נערך דוח על האמצעים שבמהלך ההפעלה יצטרכו להביא לשיפור המצב הסביבתי. בתחילה מוערך המצב בסביבה הטבעית ובעתיד מבצעים היזמים התאמה מקיפה לשמירה על ההגנה על עצמים טבעיים לאחר ביצוע הפרויקט. במיוחד מפותחים אמצעים ביו-טכניים שמטרתם להגן על האוכלוסייה מפני תאונות במבנים הידראוליים וליצור תנאים לנטרול גורמים תפעוליים שליליים.

תשומת לב מיוחדת מוקדשת להשפעה של מבני בנייה וציוד על משאבים הידרולוגיים. לדוגמה, במאגרים מכינים מיטות מיוחדות לאחסון או סילוק פסולת נוזלית. כל מתקן מכיל גם אמצעים טכניים לסילוק מקורות של חומרים מסוכנים כימיים או פשוט מלוכלכים. לצורך ניטור רציף של הרקע הסביבתי, התשתית של מבנים הידראוליים מתווספת במכשירי מדידה המתעדים את האינדיקטורים הביולוגיים והכימיים של סביבות מים ואוויר. המאפיינים העיקריים מסוג זה כוללים צבע, ריווי חמצן, ריכוז של אלמנטים מסוימים, אינדיקטורים סניטריים וכו '.

סיכום

האחריות הגבוהה של מתקנים הידרולוגיים נקבעת על פי רוחב תחומי היישום שלהם ומשמעות המשימות שהם פותרים. ככלל, מבנים הידראוליים פועלים רק כחוליה בשרשרת העבודה של מחזורי ייצור וכלכלה גדולים. אבל המטרות הסופיות המושגות בתמיכה של חפצים כאלה יכולים להיות חשובים ביותר. לדוגמה, אנרגיה, טיוב קרקע, תחבורה, אספקת מים הם רק חלק מהתחומים שבהם נעשה שימוש במשאבי מים.