Класифікація гідротехнічних споруд

Гідротехнічні споруди - це інженерні споруди, які призначені для використання природних водних ресурсів (ґрунтових вод, річок, озер, морів) або для попередження шкідливої діїводи на оточуюче середовище (розмив берегів, повені, селі). За їх допомогою можна безпосередньо керувати водотоками і водоймами у відповідності з вимогами користувачів (регулювати рівень і витрату води, режим наносів, змінювати напрямок водного потоку, здійснювати пропуск криги тощо).

Гідротехнічні споруди будуються в найрізноманітніших геологічних, гідрологічних і кліматичних умовах, тому їх типи і конструкції досить різні (всього нараховується більше 100 типів гідротехнічних споруд).

За місцем розташування гідротехнічні споруди діляться на річкові, морські, озерні, ставкові, внутрісистемні і підземні.

За характером функцій, що ними виконуються, розрізняють наступні види гідротехнічних споруд: а) водопідпірні - для створення напору води (греблі, дамби); б) водопровідні - для подачі води до місця її споживання (канали, тунелі, лотоки, трубопроводи); в) водозабірні - для забору води із водотоків і водойм; г) водоскидні - для скидання надлишкової води, а також для корисних попусків у нижній б'єф (водозливи, глибини і сифонні водоскиди); д) регуляційні (виправні) - для укріплення берегів і регулювання взаємодії річкового потоку з руслом або регулювання дії хвиль та течій на береги водойм (берегоукріплювальні споруди, струминонапрямні дамби, шпори).

Внутрісистемні (або мережеві) меліоративні споруди поділяються на регулюючі (водовипуски, вододільники, підпірні споруди, які регулюють рівні води та інші), водопровідні (тунелі, труби, акведуки, дюкери, лотоки, зливоспуски) і спрягаючі, що призначені для гасіння енергії на ділянках каналів, які мають великий уклон (швидкотоки, перепади та інші).

За цільовим (водогосподарським) призначенням всі гідротехнічні споруди діляться на дві групи: загального призначення і спеціальні. Споруди загально призначення, до яких відносяться водопідпірні, водопровідні і регуляційні, використовуються для потреб різних галузей водного господарства, а спеціальні - для потреб будь-якої однієї галузі водного господарства. Розрізняються спеціальні гідротехнічні споруди: меліоративні (канали, насосні станції та інші споруди, які призначені для зрошення, обводнення і осушення земель), водноенергетичні (будівлі гідроелектростанцій, зрівнювальні резервуари, дериваційні канали та інші споруди, які призначені для використання водної енергії), воднотранспортні (канали, шлюзи, суднопідйомники, моли, хвилеломи, пристані та причали), лісосплавні (лотоки, колодоспуски, запані, бони), рибогосподарські (рибопідйомники, рибоходи, рибоводні ставки), для водопостачання та водовідведення (водозабори, насосні станції, канали, водонапірні башти, колектори, очисні споруди), для боротьби з повенями, селями, ерозією грунтів (захисні дамби, зливоспуски), для використання ґрунтових вод (підземні водозабори та інші), для створення шламонакопичувачів та хвостосховищ (дамби, трубопроводи, водоскиди тощо). В деяких випадках будуються так звані суміщені споруди, які виконують одночасно декілька функцій, наприклад суміщені гідроелектростанції, які мають водоскидні отвори тощо.

За умовами використання гідротехнічні споруди у відповідності із нормами [7] діляться на постійні і тимчасові. Постійні споруди використовуються при постійній експлуатації об'єкта, а тимчасові - лише в період його будівництва чи ремонту. Постійні гідротехнічні споруди поділяються на основні і другорядні. До основних відносяться гідротехнічні споруди, ремонт або аварія яких призводить до повної зупинки роботи об'єкта або суттєво знижує ефект його дії (греблі, водоскиди, канали, тунелі, будівлі гідроелектростанцій, регулятори, насосні станції, водоприймачі), а до другорядних - гідротехнічні споруди і їх окремі частини, припинення роботи яких не веде до важких наслідків (берегоукріплювальні споруди, ремонтні затвори, службові містки, які не несуть навантаження від підйомних механізмів, льодозахисні пристрої).

За капітальністю всі постійні гідротехнічні споруди діляться на чотири класи (з І по IV), а тимчасові відносяться до V класу. Клас капітальності постійних гідротехнічних споруд встановлюється згідно нормативів [7] в залежності від їх народногосподарського значення з врахуванням наслідків їх аварій чи порушень експлуатації. Для водопідпірних споруд клас капітальності визначається за таблицею 1.1 в залежності від їх висоти і типу основи і за таблицею 1.2 в залежності від наслідків порушення експлуатації, причому клас основних споруд приймається більшим із визначених за таблицями 1.1 і 1.2.

Клас капітальності основних гідротехнічних споруд може бути зниженим (крім споруд IV класу) або підвищеним у порівнянні з встановленим за таблицями 1.1 і 1.2. При цьому беруться до уваги народногосподарське значення об'єкта, строк його служби, умови експлуатації, можливі наслідки аварії [7].

Таблиця 1.1

Клас основних постійних споруд в залежності від їх висоти і типу ґрунтів основи

Водопідпірні споруди	Ґрунти основи	Висота споруди, м, для її класу по капітальності
I	II	III	IV
Греблі з грунтових матеріалів	Скельні Піщані, крупноуламкові, глинисті в твердому і напівтвердому стані   Глинисті водонасичені в пластичному стані		70-100   35-75   25-50	25-70   15-35   15-25
Греблі бетонні і залізобетонні, підводні конструкції будівель гідроелектростанцій, судноплавні шлюзи, суднопідйомні споруди, підпірні стінки та інші бетонні і залізобетонні споруди, які беруть участь у створенні напірного фронту.	Скельні Піщані, крупноуламкові, глинисті в твердому і напівтвердому стані   Глинисті водо-насичені в пластичному стані.		60-100   25-50     20-25	25-60   10-25     10-20

Таблиця 1.2

Клас основних постійних гідротехнічних споруд в залежності від наслідків порушення їх експлуатації (соціально-економічної відповідальності)

 

Об'єкти гідротехнічного будівництва	Клас споруд
1.Гідротехнічні споруди гідравлічних, гідроакумулюючих і теплових електростанцій потужністю, млн. кВт: 1,5 і більше	I
менше 1,5	II-IV
2. Гідротехнічні споруди атомних електростанцій незалежно від потужності	I
3. Гідротехнічні споруди і судноплавні канали на внутрішніх водних шляхах (крім споруд річкових портів) надмагістральних	II
магістральних і місцевого призначення	III
4. Гідротехнічні споруди меліоративних систем при площі зрошення і осушення, що обслуговується спорудами, тис.га: понад 300	I
понад 100 до 300	II
понад 50 до 100	III
50 і менше	IV
5. Підпірні споруди водосховищ меліоративного призначення при об'ємі, млн.м^3: понад 1000	I
понад 200 до 1000	II
понад 50 до 200	III
50 і менше	IV

 

Якщо аварія тимчасової споруди може викликати катастрофічні наслідки або призвести до суттєвої затримки зведення основних споруд об'єктів І, II і III класів, то при відповідному обґрунтуванні допускається підвищувати клас його капітальності до IV.

В залежності від класу капітальності споруди у відповідності з діючими нормативними документами визначається склад і об'єм вишукувань і проектних робіт, встановлюються коефіцієнти запасу при розрахунках міцності і стійкості, визначаються розрахункові витрати води, вибираються вид і якість матеріалів, які використовуються при будівництві.

Гідротехнічні споруди розрізняються також за основним матеріалом, який використовується для будівництва (земляні, кам'яні, бетонні, стальні, дерев'яні та інші), за способом зведення (насипні, намивні, побудовані методом направленого вибуху, монолітні, збірні та інші).

Окремі типи гідротехнічних споруд класифікуються по висоті і за конструктивними прикметами. Ці класифікації наводяться у відповідних розділах.

 

Гідровузли та гідросистеми

Гідровузлом називається група гідротехнічних споруд, об'єднаних умовами сумісної роботи та розташуванням.

Як і споруди, гідровузли класифікуються за рядом ознак.

За місцем розташування розрізняють гідровузли річкові, на каналах, морські, озерні і ставкові, а за основним призначенням – енергетичні, воднотранспортні, водозабірні (для зрошення, водопостачання тощо), водосховищні (для перерозподілу стоку річок), а також рекреаційні, які використовуються для відпочинку населення.

Як правило, гідровузли вирішують одночасно декілька проблем. Так, наприклад, створення водосховища Дніпровського гідровузла (м. Запоріжжя) призвело до затоплення дніпровських порогів і у верхній течії р. Дніпра стало можливим судноплавство. В складі гідровузла працюють дві ГЕС загальною потужністю понад 1,5 млн. кВт, а водою з водосховища зрошуються тисячі гектарів родючої землі.

Гідровузли можуть бути безнапірними (наприклад, морські або річкові гавані) і напірні (низьконапірні – з напором до 10 м, середньонапірні – з напором 10-50 м, високонапірні – з напором понад 50 м). Низьконапірні гідровузли будуються на рівнинних річках, вони призначені, головним чином, для водозабору або для транспорту. Середньо- та і високонапірні гідровузли найчастіше виконують енергетичні, іригаційні і транспортні функції.

Гідросистема – це комплекс гідротехнічних споруд, які можуть бути розташовані на значній відстані одна від одної, але виконують спільні водогосподарські завдання.

Подібно до гідровузлів гідросистеми можуть бути комплексними і спеціалізованими. В нашій країні функціонує велика кількість гідросистем різноманітного призначення: гідроенергетичного (Київська ГЕС – ГАЕС), гідромеліоративного (системи, пов'язані із Північно-Кримським каналом), для водопостачання (система водопостачання Донбасу) та інші.

Гідросистеми займаючи значні за площею території, вирішують комплекс завдань і впливають на екологічну обстановку в регіоні. Помилки в проектуванні, будівництві і експлуатації таких об'єктів можуть призвести до тяжких економічних і екологічних наслідків.