Методичне забезпечення дисципліни

Методичне забезпечення дисципліни "Гідротехнічні споруди" включає:

- інформаційно-ілюстративний навчальний матеріал на паперових і електронних носіях;

- комплекти плакатів, слайдів;

- роздатковий матеріал;

- нормативні документи;

- діючі моделі гідротехнічних споруд;

- лабораторні установки.

 

Рекомендована література

Базова

1. Гідротехнічні споруди: Підручник/ За ред. А.Ф. Дмитрієва – Рівне: РДТУ, 1999.- 328 с.

2. Гидротехнические сооружения: Учебник/ Под ред. М.П. Розанова – М: Агропромиздат, 1966.- 432 с.

3. Волков И.М., Кононенко П.Ф., Федичкин И.К. Гидротехнические сооружения: Учебник.- М: Колос, 1968, 464 с.

4. Кавешников Н.Т. Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений: Учебник.- М: Агропромиздат, 1989.- 272 с.

5. Кириенко И.И., Химерик Ю.А. Гидротехнические сооружения: Учебное пособие. – К: Вища школа, 1987.- 254 с.

6. Справочник по гидравлике / Под ред. Большакова В.А. – К: Вища школа, 1984.- 343 с.

7. СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проэктирования.- М: Стройиздат, 1985.

8. СНиП 2.06.06 – 86. Плотины из грунтовых материалов – М: Госкомитет по делам строительства, 1985.

9. СНиП 2.06.04 – 82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые, от судов) – М: Стройиздат, 1983.

Допоміжна

1. Волков И.М. Проектирование гидротехнических сооружений: Учебное пособие.- М.Колос, 1977.-384 с.

2. Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин: Учебное пособие.- М: Энергоатомиздат, 1987.- 304с.

3. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика: / Под ред. Недриги В.П. – М: Стройиздат, 1983.- 543 с.

Методичні вказівки

 

1. 041-1 Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу "Гідротехнічні споруди". – Рівне: НУВГП, 2003.

2. 041-13 Методичні вказівки до використання нормативних документів в курсовому і дипломному проектуванні – Рівне: УІІВГ, 1992.

3. 041-51 Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Гребля з грунтових матеріалів з баштовим водоскидом". - Рівне: НУВГП, 2006.

 

Інформаційні ресурси

 

1. Гідротехнічні споруди. Програма рекомендованої навчальної дисципліни підготовки бакалаврів напряму 0926 "Водні ресурси" (шифр за ОПП 3.15) Київ, 2005.

2. www.mon.gov.ua/

3. www.tspu.cdu/ua/ кредитно-модульна система

4. Бібліотеки:

- НУВГП – м. Рівне, вул. Приходька, 75;

- Обласна наукова – м. Рівне, майдан Короленка, 6;

- Міська бібліотека – м. Рівне, вул. Гагаріна, 67.

Короткий зміст тем змістових модулів

Змістовий модуль 1.

Тема 1. Загальні відомості про гідротехнічні споруди на водогосподарських об'єктах.

Водні ресурси

Основний колір наших географічних карт - голубий колір моря, а об’єм водних мас Світового океану сягає колосальної цифри 1,4 мільярдів кубічних кілометрів. Від інших природних ресурсів «мінерал життя» відрізняється властивістю безперервно відновлюватись за рахунок кругообігу, найважливішою ланкою якого є водообмін між океаном і сушею.

Вода постійно переміщується вчасі і просторі, переходить з одного виду в інший. Океанські та морські течії, стік річок і рух підземних вод, перенесення водяної пари в атмосферу, рух вологи в рослинах - все це ланки взаємопов'язаного і взаємообумовленого кругообігу води на Землі. Однак, об'єми та швидкість переміщення окремих видів води в загальному вологооберті суттєво різняться поміж собою і для повного відновлення (зміни всієї маси) окремим складовим гідросфери необхідно різний час: полярним льодовикам, вічним снігам, підземному льоду 10000 років; Світовому океану -2500; льодовикам гірських районів - 1600; глибинним підземним водам - 1400; запасам води в озерах - 17; водам боліт - 5 років; ґрунтовій волозі - 1 рік; водам в руслах річок - 16 днів; атмосферній волозі - 8 днів.

Найповільніше відновлюється вода льодовиків і підземного льоду, а також полярних «шапок» земної кулі. Цей процес визначається швидкістю сповзання льоду в океан. Але саме там, зосереджені найбільші запаси прісної води на нашій планеті: більше 24млн. кубічних кілометрів або 68,5 %. Ці води практично вилучені із щорічного кругообігу. Тому збільшення або зменшення об'єму льоду на Землі призвело б до значних змін у співвідношенні елементів водного балансу.

Запаси льоду в льодовиках земної кулі є важливими «стратегічними ресурсами», свого роду сховищем найчистішої прісної води. Хоча її використання потребує значних затрат енергії, але в ряді економічно розвинутих держав, які вичерпали власні водні ресурси, вже розробляються проекти використання льодовиків, айсбергів тощо.

Дуже повільно відновлюються підземні води, які зосереджені у товщі^; літосфери як у вільному, так і у хімічно або фізично зв'язаному стані. Вільні підземні води заповнюють пори і тріщини земної кори, де вони утримуються силами гравітації (гравітаційні води) або силами поверхневого натягу (капілярні води). Фізично зв'язана вода абсорбується на поверхні твердих частинок у вигляді тонких плівок; хімічно зв'язана вода міститься в складі кристалічного скелету багатьох мінералів.

Різні форми існування підземних вод значно ускладнюють підрахунок їх запасів. В теперішній час природні запаси підземних вод, які визначені для окремих континентів на глибинні до 2000 метрів, оцінюються в 23,4 млн. кубічних кілометрів.

Масообмін підземних вод визначається швидкістю їх фільтрації крізь водоносні пласти, тому особливо активний він в верхніх, найбільш дренованих шарах земної кори, де ефективна пористість досягає 10-15 процентів. Ці зони, води яких відновлюються досить активно, мають потужність всього 300...600 м, нижче розташована зона сповільненого водообміну з застійним режимом і високо мінералізованими водами, особливо в глибинних горизонтах. Тому природні ресурси щорічно відновлюваних підземних вод складають невелику частку їх загальних запасів.

При оцінці підземних водоносних пластів та басейнів розрізняють природні та експлуатаційні ресурси. До природних ресурсів відносять приплив, який щорічно відновлюється, до експлуатаційних ресурсів відноситься та кількість води, яку можна отримати з водоносного пласту без зниження рівня води і погіршення її якості. Сумарні експлуатаційні ресурси прісних та слабосолонуватих підземних вод в країнах колишнього СРСР перевищують 340 кубічних кілометрів на рік.

Дуже швидко у порівнянні з підземною обертається вода, яка знаходиться на поверхні планети. В просторах Світового океану цьому допомагають морські течії, завдяки яким маса океанічної води встигає зробити повний оберт за 63 роки. За ще менший термін - 17 років, повністю оновлюється вода в озерах. Озера нашої планети - одне із найважливіших і доступних джерел прісної води на Землі, а також найцінніший компонент гірських і рівнинних ландшафтів. Їх загальна кількість точно не визначена, оскільки на всіх материках нашої планети вивчені тільки найбільш великі природні водойми, а для ряду країн відомості про озера взагалі відсутні. Загальний об'єм озерної води на земній кулі становить приблизно 176,4 тисячі кубічних кілометри, причому 91 тисячу з них складають так необхідні людині прісні води. Найбільшим озером є Каспій, на долю якого припадає майже 90 процентів всіх солоних озерних вод земного шару. Унікальним витвором природи і найбільшим прісним озером є Байкал. Це дивне озеро, яке виникло приблизно 20 млн. років тому, при порівняно невеликій - 31,5 тисяч квадратних кілометрів – площі зберігає в собі 23 тисячі кубічних кілометрів найчистішої прісної води - більше, ніж всі прісноводні озера Землі разом узяті. Чарівна кам'яна чаша Байкалу містить до 20 процентів світових запасів поверхневих прісних вод. Чистота цієї води така, що опущені в неї предмети помітні на глибині в десятки метрів. Байкал населяє близько 1200 видів тварин, більше 600 видів рослин.

Одним з унікальних місць України є зосередження 226 озер на території Волинської (189) та Рівненської (37) областей, найбільше з них - озеро Світязь з максимальною глибиною 70 м.

Там, де природа поскупилася на озера, їх створюють штучно. За останні 25-35 років, коли водокористування в зв'язку із збільшенням населення Землі, розвитком народного господарства і урбанізацією почало різко зростати, греблі на багатьох річках планети утворили рукотворні озера. Їх вода використовується для вироблення дешевої електроенергії, для іригації, лісосплаву, судноплавства, риборозведення і, звичайно, для постачання водою міст і промислових підприємств. Для прилеглих населених пунктів водосховища та їх довкілля стали улюбленою зоною відпочинку.

Своєрідним акумулятором прісної підземної води є болото - територія, яка характеризується рясним, слаботічним або застійним зволоженням верхніх горизонтальних грунтів. На земній кулі болота займають близько 2 процентів суші і зустрічаються як в зонах помірного клімату, так і в тропіках. Сумарний об'єм болотної води на планеті складає приблизно 11470 кубічних кілометрів. Болота - природні утворення, які відіграють важливу роль у водообміні. Вони регулюють вологість території і річний стік, мають унікальний біоценоз, населені рідкісними видами тварин і рослин, в тому числі лікарськими і ягідними.

Грунтова вода поновлюється щорічно. Вона, на відміну від підземної води, значно залежить від погодних умов: у вологі сезони відбувається її накопичення, а в сухі - витрата на випаровування та транспірацію. Товщина ґрунтового шару коливається від декількох сантиметрів до 1,5... 2,0 метрів (потужні чорноземи). Вся ґрунтова волога утримується в цьому шарі.

І все ж основний запас прісної води суші, який має найбільше практичне значення, зосереджений в річках. Ріки - великий дар природи. Вони протягом всієї історії людства давали воду для пиття і зрошення, були зручними шляхами сполучення, захищали, годували. Вода в руслах річок в своєму безперервному русі відновлюється набагато швидше, ніж в морях чи озерах. Швидкість течії річок досягає 40... 60 км за добу, і в кожному окремому створі вода змінюється повністю приблизно за 16 днів - 23 рази на рік. Серед всіх компонентів гідросфери на нашій планеті саме річкова вода викликає найбільший інтерес.

Кількість води в руслах окремих річок не постійна: в залежності від кліматичних факторів вона постійно змінюється від року до року, від сезону до сезону. Ці коливання для різних річок суттєво відрізняються, тому миттєвий сумарний запас руслової води можна оцінити лише наближено, для середніх умов, виходячи з припущення, що в момент визначення на всіх річках планети проходить середня за багато років витрата води: в Австралії і Океанії вона склала б лише 25 кубічних кілометрів, в Європі - 80, в Африці - 195, в Північній Америці - 250, в Азії - 565, а в Південній Америці - 1000 кубічних кілометрів. Таким чином, сумарні миттєві запаси води в руслах річок світу оцінюються в 2115 кубічних кілометрів - не більше 0,006 процента прісної води Землі, але зате вони є визначальними, оскільки є джерелом водних ресурсів, яке постійно поновлюється.

Більша частина вологи, що випала на сушу, стікає схилами в найнижчі місця рельєфу, прямуючи до найнижчої точки земної поверхні - до рівня моря. Невеликі водні потоки зливаються у струмки, струмки перетворюються на річки, річки - в ріки, які несуть воду назад в море, щоб замкнути коло.

В залежності від площі водозабору і витрати річки умовно поділяються на великі, середні і малі.

Кількість річок, що протікають на тій чи іншій території, або густина річкової мережі, залежать від багатьох природних особливостей місцевості: геологічного складу, рельєфу, рослинності, але, перш за все, кількості і характеру опадів.

Основна складність у веденні водного господарства будь-якої країни є вкрай нерівномірний розподіл водних ресурсів на її території. Так, наприклад, на європейську частину території колишнього СРСР, де зосереджене основне промислове виробництво, розташовані важливі сільськогосподарські угіддя і проживає більше 70 процентів населення, припадає трохи більше 20 процентів річного стоку.

Найнапруженішим в Україні вважається баланс південної частини країни, де до спорудження водопостачальних каналів взагалі не було промислового та сільськогосподарського розвитку.

У другій половині XX сторіччя клімат перестає бути єдиним фактором, який визначав величину річкового стоку: значний вплив на неї чинить сьогодні так званий антропогенний фактор, тобто господарська діяльність людини. З ростом населення і розвитком економіки зріс і забір води з річок - на промислове виробництво і зрошення, сільськогосподарське водопостачання і комунальне господарство міст.

Якщо за період 1933 - 1940 років сумарне зниження річкового стоку в СРСР не перевищувало 0,3 процента, то в 1980 році воно досягло вже 3,1 %, а в південних районах - 18 %. В Україні стік Дніпра в море зменшився більш, ніж на половину. Між тим, в кожній річці необхідно залишати певну - і досить значну - частину стоку як для забезпечення її задовільного санітарного стану, так і для підтримання оптимального чи хоча б допустимого гідрологічного, гідрохімічного і гідробіологічного режимів внутрішніх морів. Недотримання цих умов, в свій час, перетворило Рейн в «стічну канаву Європи», загубило все живе у Великих північноамериканських озерах, а гордість Америки – Міссісіпі, зробило однією із найбрудніших річок Західної півкулі.

Проблема забруднення торкнулася і річок нашої країни. На берегах кожної великої річки зосереджені промислово розвинені міста, стік яких, а також неконтрольоване використаним мінеральних добрив, хімічних засобів захисту рослин тощо, суттєво погіршили їх гідрохімічний та санітарний стан. Актуальним для України є радіоактивне забруднення річок та їх басейнів внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС.

В останні роки в нашій країні проводиться паспортизація річок, яка сприяє їх охороні і раціональному використанню. Вже тепер повернено до життя сотні кілометрів малих водотоків, але інтенсивність цих робіт незадовільна (зважаючи на те, що загальна довжина малих річок досягає майже 136 тисяч кілометрів).

Як показує водний баланс Землі, в кругообігу води бере участь незначна частина гідросфери - лише 0,04 процента світових водних ресурсів, але якраз ця їх частина забезпечує людство прісною водою.

Прісна вода розподілена на земній кулі досить нерівномірно. Найкраще нею забезпечені острови Океанії та Південна Америка. На поверхню Нової Зеландії, Нової Гвінеї, Тасманії щорічно випадає в середньому майже триметровий шар опадів. На південноамериканський материк випадає до 1,5 м опадів за рік. Зате в Австралії прісної води дуже мало: біля 2/3 її території займають пустелі і напівпустелі, на поверхню яких випадає менше 300 мм опадів за рік. Весь стік з цього континенту 300 кубічних кілометрів - трохи більший за стік однієї Волги (254). Небагата ресурсами прісної води і Африка - континент вологих тропічних лісів і обширних розжарених пустель, межування яких викликає іноді багаторічні катастрофічні посухи.

Отже, населення нашої планети повинно турбувати не стільки відсутність прісної води, скільки її несприятливий розподіл «в просторі і часі». Проте у другій половині XX сторіччя проблема водних ресурсів стала однією із першочергових проблем економіки. У 80-ті роки людство використовувало на свої потреби до 3000 млрд. кубічних метрів прісної води за рік - не більше 7 процентів річного стоку річок, але ці витрати інтенсивно зростають. Так, американські гідротехніки розрахували, що в США водоспоживання зростає зі швидкістю 5,7 тисячі кубічних метрів за годину. У воді мають потребу промисловість, теплоенергетика, сільське господарство, комунальне господарство постійно зростаючих міст та інші. І хоча основна маса цієї води не зникає, а тим чи іншим чином повертається в кругообіг («воду не споживають, її використовують»), але повертається вона, як правило, забрудненою і для повторного використання потребує дорогої очистки. Тому не дивно, що, всупереч сприятливим середньостатистичним даним про водозабезпеченість того чи іншого материка і навіть країни, в промислово розвинутих країнах і окремих індустріальних районах практично вже вичерпані не тільки ресурси річок, але й підземні води.