Отвлекая речной поток с плотиной (на фото: высокая вода на реке Кутеней, блестящая плотина, by arrowlakelass @ Flickr)
содержание
- Введение в плотины
- Характеристики плотины
-
Наброски набережной
- Однородные плотины
- Зонные набережные плотины
- Набережные плотины с мембраной
-
Бетонные плотины
- Гравитационные плотины
- Баттерфские плотины
- Арки и купольные плотины
- Другие типы плотин
- Речная плотина Миссури в Южной Дакоте (ВИДЕО)
Введение в плотины
Плотины и водосливы в первую очередь предназначены для отвода потока реки в систему транспортировки воды, ведущую к электростанции. Плотины также создают дополнительную головку и обеспечивают емкость. В этой технической статье мы расскажем о плотинах и их типах.
Выбор типа плотины во многом зависит от местных топографических и геотехнических условий.
Например, если звуковая горная порода не доступна на разумной глубине выемки грунта, трудно создавать жесткие конструкции, такие как бетонные плотины. Напротив, для узких долин может быть трудно найти место для отдельных водосбросов, а конкретные плотины могут быть естественным выбором с присущими им возможностями интегрировать водосливы и т. Д. В тело плотины.
В северных странах ледниковый период оставил нас в широких и открытых долинах и моренном материале в изобилии. Неудивительно, что подавляющее большинство плотин - это набережные плотины с центральным ядром морены.
К югу от Альп естественные глины, подходящие для ямы дамбы, не так уж много, а топография во многих местах способствует созданию конкретных плотин.
Согласно ICOLD (Международный комитет крупных плотин), плотина считается « малой », когда ее высота, измеренная от уровня фундамента до гребня, не превышает 15 м, длина гребня составляет менее 500 м, а сохраненная вода составляет менее 1 миллиона кубических метров.
Эти параметры могут быть важными из-за сложных административных процедур, которые часто связаны со строительством крупных плотин.
Перейти к содержанию ↑
Характеристики плотины
Во всем мире набережные плотины чаще встречаются из-за следующих характеристик, которыми они обладают:
- Может быть адаптирован к широкому спектру условий основания.
- В строительстве используются натуральные материалы, которые часто можно найти на местном уровне, что ограничивает потребности в длительной транспортировке.
- Процесс строительства может быть непрерывным и очень механизированным.
- Конструкция чрезвычайно гибкая в размещении различных заполняющих материалов.
Недостатки с плотинными насаждениями состоят в том, что они чувствительны к переполнению и утечке, а также к эрозии в корпусе плотины и ее фундаменте.
Более высокая смертность среди плотин набережной по сравнению с конкретными плотинами.
Бетонные плотины, с другой стороны, имеют недостатки, которые соответствуют плюсам плотин набережной:
- Требовать определенные условия в отношении основ.
- Требует переработки натуральных материалов для заполнителя на участке, транспортировки большого количества цемента и имеет трудоемкий и прерывистый процесс строительства, что приводит к большим удельным затратам.
С другой стороны, конкретные плотины имеют ряд преимуществ:
- Они подходят для большинства диапазонов топографии, которые предназначены для широких и узких долин, при условии, что условия основания правильные.
- Они не очень чувствительны к размаху.
- Водосброс может быть установлен на гребне и, если требуется, по всей длине плотины.
- Камеры или галереи для дренажа, труб и вспомогательных работ могут быть легко размещены в корпусе плотины.
- Электростанции могут быть размещены прямо в верхней части плотины.
Разработка Concrete Faced RockfillDam (CFRD) нейтрализует многие из недостатков с насыпи основного типа. В частности, снижается чувствительность к утечке и эрозии и удаляется зависимость хорошего материала ядра.
Разработка плоских уплотненных бетонных плотин (RCC-dams) представляет собой непрерывный, очень механизированный процесс строительства и низкие удельные затраты. Новые крупные дамбы - это почти всегда проекты CFRD и RCC.
Перейти к содержанию ↑
1. Плотины набережной
Однородные плотины
Эти плотины используются для низких насыпей (<4 м) и часто в качестве вторичных дамб. По соображениям безопасности плотин почти всегда имеется некоторый тип дренажа.
Перейти к содержанию ↑
Зонные набережные плотины
Они используются для высоты плотин от 4 м и выше. Конструкции чрезвычайно чувствительны к инженерному проектированию и строительству, поэтому важно привлекать высококвалифицированных консультантов, а подрядчикам требуются опытные инженеры по надзору за сайтом.
Критическими компонентами этих плотин являются ядро, переходные зоны (фильтры), окружающие ядро, и дренажная способность пальца плотины (см. Рисунок 1).
Перейти к содержанию ↑
Набережные плотины с мембраной
Мембраны могут быть разных типов и располагаться либо на переднем фронте насыпи, либо вертикально в центре набережной.
Мембраны могут быть изготовлены из бетона (как в CFRD), асфальта (норвежского типа) или в виде геомембраны на верхнем склоне.
Рисунок 1 - Зонированный насыпь с моренным ядром
Набережные плотины часто классифицируются в соответствии с основным наполняющим материалом, например, плотинными плотинными плотинами или плотинами для заполнения земли.
Перейти к содержанию ↑
2. Бетонные плотины
Как правило, конкретные плотины классифицируются в зависимости от того, как они действуют статически и попадают в одну из следующих групп.
Гравитационные плотины
Они зависят от их собственной массы для стабильности. Их поперечное сечение в основном треугольное, чтобы обеспечить адекватную устойчивость и распределение напряжений на плоскости фундамента.
Верхняя часть обычно прямоугольная, чтобы обеспечить достаточную ширину гребня для установки и транспортировки.
Проблемы проектирования включают анализ стабильности (скользящий и опрокидывающий), контроль напряжения, контроль температуры во время строительства, чтобы избежать трещин, контроль давления поднятия под плотиной и т. Д. На фото 1 показана гравитационная плотина, построенная из RCC (левая фотография). Обратите внимание на характерный ступенчатый наклон вниз по течению.
Перейти к содержанию ↑
Баттерфские плотины
Эти плотины состоят из непрерывной передней поверхности, поддерживаемой опорами через равные промежутки времени.
Передняя поверхность обычно разделяется на вертикальные секции с помощью дилатационных суставов, причем каждая секция поддерживается опорой.
Поперечные сечения аналогичны сечениям гравитационных дамб. В более холодных климатах верхняя поверхность может быть подвержена замораживанию воды, содержащейся в бетоне, что может повредить бетон. По этой причине опорные плотины в таких местах часто покрываются вдоль нижнего контура контрфорсов, чтобы обеспечить климат-контроль.
Фото правых в фото 1 показывает пример упорной плотины. Обратите внимание, что водосброс также представляет собой структуру контрфорса.
Фото 1 - Примеры силы тяжести (RCC) и опорных плотин
Перейти к содержанию ↑
Арки и купольные плотины
Эти плотины функционируют структурно как горизонтально выложенные арки, которые переносят давление воды на переднюю грань в абатменты, а не в фундамент.
Арки могут быть спроектированы с постоянным радиусом над высотой плотины или с различными радиусами (плотины купола). Арки с постоянным радиусом имеют вертикальное и «прямое» поперечное сечение.
Эти плотины будут подвержены значительным вертикальным деформациям, поскольку деформация плотины будет иметь наибольшее значение в вертикальном центре плотины. Для этого необходимо, чтобы плотина была усилена, чтобы избежать трещин с сопровождающей утечкой.
Плотина купол предназначена для обеспечения только сил сжатия для всех направлений и во всех секциях. Для этого требуется, чтобы радиус кривизны изменялся по высоте плотины, что создает криволинейное вертикальное поперечное сечение.
Дуги арки и купола являются структурно эффективными и значительно уменьшают необходимый объем бетона.
Однако они требуют узкой рельефа долины и прочного фундамента в абатментах. На фото 2 показан пример арки, изображенной на рисунке 2, и на рисунке 2 показана типичная геометрия одиночных криволинейных арматурных дамб по сравнению с плоскими плоскими двойными кривизнами.
Фото 2 - Пример арки плотины
Рисунок 2 - Типичная геометрия для дуговых и купольных плотин (одиночная кривая кривизны слева)
Перейти к содержанию ↑
3. Другие типы плотин
Другой тип бетонной плотины - плотина водосброса, которая может быть закрыта или скреплена.
Закрытый типа плотина с большими водосливными отверстиями по сравнению с высотой плотины часто предназначена для работы в качестве контрфорсной плотины, тогда как более высокие плотины водослива с относительно небольших отверстий водосливных обычно предназначены для работы в качестве гравитационной плотины.
Сплошная водосливная плотина часто упоминается как плотина для более низких дамб.
Старая плотина, которая все еще преобладает, - это каменная кладка. Эта плотина была распространена в первые дни индустриализации, используя применяемые в то время методы строительства.
Конструкция кладки функционировала как несущая конструкция, а водонепроницаемость была обеспечена либо вертикальным листовым материалом на лицевой стороне, либо заполнением непроницаемых грунтов перед каменной кладкой.
Перейти к содержанию ↑
Речная плотина Миссури в Южной Дакоте (ВИДЕО)
Перейти к содержанию ↑
Ресурс: Руководство по разработке малой гидроэлектростанции (Европейская ассоциация малых гидроэлектростанций - ESHA)