Использование водных ресурсов всегда было одним из базовых условий поддержания жизнедеятельности человека. Потребность в них обуславливается не только питьевыми нуждами, но и хозяйственными, а в наши дни все чаще и промышленными задачами. Регуляция использования источников воды обеспечивается гидротехническими сооружениями, которые имеют разные формы и функциональное наполнение.
Общие сведения о гидротехнике
В общем смысле гидротехнический объект можно представить как любое функциональное сооружение или конструкцию, которая так или иначе взаимодействует с водой. Это могут быть не только рукотворные инженерные системы, но и естественные регуляторы, изначально созданные природой, но в дальнейшем эксплуатируемые людьми. Какие же задачи выполняют современные объекты гидротехнических сооружений? Основные из них можно представить так:
- Сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов. Как правило, это объекты с водоснабжающими коммуникациями и оборудованием.
- Водоохранные сооружения. Комплексы, в инфраструктуре которых может выполняться несколько задач. Наиболее распространены для подобных объектов ограничения по использованию и влиянию на гидрологическую среду с целью предотвращения вредного воздействия на нее.
- Промышленные сооружения. Инженерные системы, в которых циркуляция воды может использоваться как источник энергии.
Разумеется, это лишь часть функций, которые выполняет гидротехника. Редко бывает, когда на подобные сооружения возлагается одна или две задачи. Обычно крупные комплексы поддерживают сразу несколько рабочих процессов, среди которых природоохранные, защитные, регулирующие и т. д.
Основные и второстепенные сооружения гидротехники
Для начала стоит определить базовую классификацию, в которой существуют постоянные виды гидротехнических сооружений, и временные. Согласно нормативам, к первой группе относятся основные и второстепенные объекты. Что касается основных сооружений, то под ними понимается техническая инфраструктура, разрушение или повреждение которой может привести к прекращению нормального функционирования обслуживаемого с помощью гидроресурсов хозяйства. Это может быть остановка водоснабжения системы орошения, прекращение работы электростанций, сокращение судоходства и т. д. Важно учитывать, что энергия гидрологических турбин может обслуживать целые предприятия (морские, судоремонтные, отопительные). Соответственно, остановка подачи воды нарушит работоспособность подобных объектов.
К категории второстепенных сооружений относят гидротехнику, разрушение или повреждение которой не повлечет вышеперечисленных последствий. Например, если основные гидротехнические сооружения снабжают предприятия производственными ресурсами, то второстепенные могут участвовать в регуляции этого процесса, не оказывая значительного влияния на результат.
Также стоит упомянуть особенности временных сооружений, которые используются в периоды проведения ремонтных мероприятий. Если на том же основном водоснабжающем объекте произошла разгерметизация, к примеру, то обслуживающая бригада с проектировщиком должна будет создать технические условия для устранения проблемы. Решением этой задачи может стать организация работы временного гидроузла.
Классификация по способу взаимодействия с ресурсом
Одну и ту же задачу можно выполнять разными способами. Как уже отмечалось, один комплекс способен поддерживать несколько функциональных процессов, но принципиально различают именно условия взаимодействия с водоемом или водостоком и, соответственно, характер выполнения той или иной функции. По этим признакам выделяют следующие сооружения:
- Водоподпорные. Предназначены для перегораживания водотока, ограждения водохранилища или пруда за счет принятия напора воды. При оценке водотока отмечают уровень выше водонодпорной станции (верхний бьеф), и ниже - нижний бьеф. Разницу между этими уровнями называют напором на гидрологическом сооружении.
- Многофункциональные мелиоративные станции. Это могут быть водовыпуски, шлюзы, дамбы и водоотделители. Внутри данной группы также предусматривается классификация гидротехнических сооружений, в соответствии с которой различают сопрягающие и преграждающие комплексы.
- Водопроводящие. Обычно сетевая инфраструктура, формируемая каналами, туннелями, трубопроводами, лотками для проведения воды. Задача у них простая - доставка ресурса от точки сбора к накопителю или конечному месту использования воды.
- Водозаборные. Собирают ресурс из тех же накопителей для транспортировки к потребителям.
- Водосбросные. В отличие от заборных сооружений такие станции лишь убирают излишки воды. К этим объектам относятся глубинные водосбросы, сливные каналы, водоспуски и пр.
- Регуляционные. Контролируют взаимодействие потока с руслом, не допуская выход воды за пределы ограждения, размывы и отложения.
Опасные гидротехнические объекты
К данной группе сооружений могут относиться представители всех гидротехнических объектов независимо от назначения. Опасной станция может быть по причине высокого риска аварии, бесхозного состояния, нахождения в зоне риска из-за влияния сторонних факторов и т. д. Перечни с опасными объектами формируются специалистами МЧС и сотрудниками Росприроднадзора. По каждому региону производится комплексная ревизия с выявлением создающих угрозу объектов. Опасными гидротехнические сооружения признаются после выполнения следующих процедур:
- Идентифицируются и уточняются морфометрические характеристики объекта.
- Определяется техническое состояние сооружения и степень его безопасности.
- Определяется потенциальный размер вреда, который может иметь место в случае развития аварии (например, после разрушения тела плотины).
- Производится зонирование местности вокруг объекта с площадью, которая будет зависеть от степени риска и угрозы от конкретного сооружения.
После признания объекта опасным организуется его наблюдение, а также составляется график проведения обслуживающих, технико-ремонтных и восстановительных работ, направленных на устранение или минимизацию угрозы.
Общие и специальные гидротехнические объекты
Под общими сооружениями понимается большинство объектов гидротехники, относящейся к регуляционным, водопроводящим, водозаборным и водосбросным станциям. Их объединяет единый принцип выполнения своих функций, который технологически можно накладывать на разные условия эксплуатации.
В свою очередь, специальные объекты гидротехники рассчитываются на использование в узких областях, где необходимо учитывать специфику применения оборудования. Это касается проектировочных нюансов, требований к строительству, а также непосредственной эксплуатации гидротехнических сооружений. Примеры такого рода объектов хорошо демонстрирует инфраструктура водного транспорта:
- Судоходные шлюзы.
- Сооружения для обслуживания морской техники.
- Плотоходы и причалы.
- Лесоспуски.
- Судоподъемники.
- Эллинги.
- Доки.
- Волноломы и пр.
В рыбном хозяйстве применяются рыбоводные пруды, рыбоподъемники и рыбоходы. В социально-развлекательной инфраструктуре это могут быть аквапарки с бассейнами и аквариумами. В каждом случае и обслуживающие мероприятия будут иметь свою специфику, которая учитывается еще на этапе разработки проекта. Впрочем, техническое задание для строительства гидротехники стоит рассмотреть отдельно.
Проектирование гидротехнических объектов
В состав проектной документации входят технические расчеты конструкций, характеристики применяемого оборудования, а также результаты натурных наблюдений за условиями эксплуатации будущего сооружения для своевременного выявления неблагоприятных процессов и появления возможных дефектов. Должна всесторонне и комплексно оцениваться окружающая обстановка, чтобы изначально предусмотреть и, возможно, предотвратить угрозы аварий.
В частности, проект для гидротехнического сооружения включает следующие данные:
- Список диагностических и управляемых показателей объекта и его основы, в том числе критерии безопасности.
- Список управляемых воздействий и нагрузок на конструкции со стороны окружающей среды.
- Состав визуальных и инструментальных наблюдений.
- Результаты и условия работы контрольно-измерительной аппаратуры.
- Технико-конструкционные решения и структурную схему состояния элементов объекта, а также сведения с прогнозированием поведения сооружения при взаимодействии с техногенными и природными факторами.
Отдельное внимание уделяется именно критериям безопасности, исходя из которых также принимаются решения об использовании оборудования с определенными характеристиками. Кроме того, основные виды гидротехнических сооружений для постоянной эксплуатации дополняются проектами аварийных действий. В этой документации, в частности, описываются мероприятиям, направленные на предотвращения чрезвычайных ситуаций.
Требования к обеспечению безопасности
С момента проектной разработки и на протяжении всего периода эксплуатации безопасность гидротехнического объекта обеспечивается на основе требований соответствующей декларации. Это основной документ, в котором указываются риски, угрозы и эксплуатационные нюансы, которые должны учитываться обслуживающим персоналом. К основным требованиям безопасности гидротехнических сооружений можно отнести следующие:
- Поддержание допустимой степени рисков аварий.
- Регулярная диагностика конструкций и оборудования с последующими корректировками в декларации безопасности.
- Обеспечение непрерывности эксплуатации объекта.
- Поддержание мер по организации средств защиты и технического контроля сооружений.
- Мониторинг потенциально возможных угроз для объекта.
Строительство гидротехнических сооружений
В первую очередь определяются средства производства строительных работ. Принципиальным является вопрос о степени механизации процесса, так как в большинстве случаев реализация проектов гидротехнических станций происходит при поддержке спецтехники. На первых же этапах строительства выполняются земляные работы с бульдозерами, самосвалами, погрузчиками и экскаваторами, которые позволяют быстро обустроить траншеи, ямы, скважины и просто расчистить рабочую площадку.
В некоторых случаях производится уплотнение грунта. Например, при создании водоемов с грунтовой чашей. Подобные операции выполняются послойно на расчищенном грунте с помощью специальных катков. На небольших площадках могут использоваться дизельные или бензиновые трамбовщики. Впрочем, специалисты все же рекомендуют отказываться от ручного инструмента в пользу механики. Рекомендация связана даже не столько с ускорением темпов рабочего процесса, сколько с качеством результата. И особенно это касается строительства гидротехнических сооружений на основном этапе возведения конструкции. Бетонные работы требуют выполнения качественного армирования с обвязкой, применением инструктивных материалов и добавлением водостойких пластификаторов.
На заключительном этапе производится инженерное обустройство сооружения. Устанавливаются функциональные агрегаты, технические приспособления и прокладываются коммуникации. Если речь идет об автономной станции, то задействуются энергонезависимые генераторы, для которых также потребуются соответствующие условия содержания в инфраструктуре комплекса.
Эксплуатация гидротехники
Основная деятельность обслуживающего персонала связана с поддержанием оптимального уровня технического состояния сооружения, а также с контролем его основных функций. Что касается первой эксплуатационной части, то она сводится к задачам обновления расходных материалов, диагностикой оборудования, коммуникаций и т. д. В частности, операторы проверяют техническое состояние энергоснабжающих сетей, агрегатов и целостность материалов конструкций. На случай выявления серьезных неполадок или повреждений правила эксплуатации гидротехнических сооружений требуют составления отдельного проекта по ремонтно-восстановительным мероприятиям с учетом имеющихся материальных резервов.
Вторая же часть эксплуатационных задач ориентируется на управляющие функции. Используя автоматику, средства связи и телемеханики уже другая команда операторов регулирует работу сооружения и его функциональных блоков, опираясь и на контрольные операции по нормативным параметрам с допустимыми нагрузками.
Реконструкция гидротехнических сооружений
Процессы устаревания конструкций и повышение требований к функциональному и силовому потенциалу объекта неизбежно приводят к необходимости модернизации. Как правило, основные рабочие модули и агрегаты подвергаются реконструкции без прекращения их работы. Впрочем, это будет зависеть от характера планируемых изменений. В каждом случае проводится обследование гидротехнических сооружений на предмет возможностей для реконструкции. Конечными целями может выступать повышение надежности основания объекта, увеличение пропускной способности, наращивание мощностей насосного оборудования и т. д. После этого реализуются конкретные операции, связанные с изменениями технико-эксплуатационных свойств сооружения. Достигаются поставленные задачи путем укрепления грунтов, замены стройматериалов и добавления новых конструкционных элементов.
Гидротехника и охрана окружающей среды
Еще на этапе проектирования вместе с декларацией безопасности составляется отчет о мероприятиях, которые в процессе эксплуатации должны будут привести к улучшению окружающей экологической обстановки. Изначально оценивается ситуация в условиях естественной природной среды, а в дальнейшем разработчики делают комплексную поправку на поддержание защиты природных объектов уже после реализации проекта. В частности, разрабатываются биотехнические мероприятия, направленные на защиту населения от аварий на гидротехнических сооружениях и создание условий по нейтрализации отрицательных эксплуатационных факторов.
Особое внимание уделяется влиянию строительных конструкций и оборудования на гидрологические ресурсы. Например, в водохранилищах подготавливаются специальные ложа для хранения или отведения жидких отходов. На каждом объекте также содержатся технические средства по ликвидации источников химических опасных или просто грязных веществ. Для постоянного мониторинга экологического фона инфраструктура гидротехнических сооружений дополняется измерительными приборами, которые фиксируют биологические и химические показатели водной и воздушной сред. К основным характеристикам такого рода можно отнести цветность, насыщенность кислородом, концентрацию определенных элементов, санитарные показатели и т. д.
Заключение
Высокая ответственность объектов гидрологического назначения обуславливается широтой сфер их применения и значимостью задач, которые они решают. Как правило, гидротехнические сооружения выступают лишь в качестве звена в рабочей цепочке крупных производственных и хозяйственных циклов. Но конечные цели, которые достигаются при поддержке таких объектов, могут быть крайне важными. Например, энергетика, мелиорация, транспорт, водоснабжение - лишь часть направлений, в которых задействуются водные ресурсы.
Виды гидротехнических сооружений выделяют, прежде всего, по их функциональному назначению.
Различают следующие виды:
− водоподпорные сооружения;
− водосбросные сооружения;
− водоспускные и водовыпускные сооружения;
− водопроводящие сооружения;
− энергетические сооружения;
− судоходные сооружения;
− берегозащитные и берегоукрепительные сооружения и др.
Водоподпорные сооружения создают и поддерживают перепад уровней между верхним и нижним бьефами (напор).
Водосбросные сооружения должны обеспечивать:
− пропуск расходов половодья и дождевых паводков и других неиспользуемых расходов воды во избежание превышения проектных уровней воды в верхнем бьефе;
− пропуск льда, шуги, мусора и других плавающих предметов из верхнего бьефа в нижний, если это требуется по условиям эксплуатации гидроузла.
Эти функции водосбросных сооружений могут осуществляться как в период эксплуатации гидроузла, так и в период его строительства. В первом случае водосбросные сооружения называются эксплуатационными, во втором случае – строительными или сооружениями для пропуска строительных расходов.
Водоспускные сооружения необходимы для осуществления попусков воды из водохранилища, в частности, для поддержания в нижнем бьефе определенных санитарно-экологических условий (так называемые санитарные расходы воды, устанавливаемые санитарными правилами и нормами – СанПиН 3907-85).
Водопроводящие сооружения предназначены для передачи воды на некоторые расстояния.
Энергетические сооружения служат для использования энергии воды – это сооружения гидравлических (ГЭС), атомных (АЭС), тепловых (ТЭС) электростанций, а также сооружения насосных станций (НС).
Судоходные сооружения обеспечивают судоходство и лесосплав.
Берегозащитные и берегоукрепительные сооружения предназначены для защиты или укрепления берегов рек, каналов, водохранилищ от разрушения волнами, течением воды, льдом.
1.3. Гидротехнические сооружения городов
В условиях городов широко применяются:
– водоподпорные сооружения;
− водосбросные сооружения;
− водоспускные и водовыпускные сооружения;
− водопроводящие сооружения;
– водохранилища (пруды);
− берегозащитные и берегоукрепительные сооружения;
– сооружения для защиты территорий от оползневых явлений;
– сооружения для защиты территорий от затопления и подтопления.
2. Водоподпорные сооружения
2.1. Типы водоподпорных сооружений
В качестве водоподпорных сооружений наиболее широко применяются плотины. В зависимости от назначения гидроузла подпорными сооружениями могут быть здания ГЭС и насосных станций, устои, подпорные стенки и др.
Плотины возводят из различных материалов: грунта (камня), бетона и железобетона, дерева, синтетических материалов. В соответствии со СНиП 2.06.05-84* они подразделяются на типы (табл. 2.1).
Таблица 2.2
Типизация плотин из грунтовых материалов
|
Тип плотины |
Отличительные признаки |
|
Земляная насыпная |
Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; отсыпают насухо с уплотнением или в воду |
|
Земляная намывная |
Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; намывают средствами гидромеханизации |
|
Каменно-земляная |
Грунты тела – крупнообломочные; противофильтрационных устройств – от глинистых до мелкопесчаных |
|
Каменно-набросная |
Грунты тела – крупнообломочные; противофильтрационных устройств – из негрунтовых материалов |
Земляные насыпные плотины по конструкции тела и противофильтрационных устройств в теле и основании подразделяются (СНиП 2.06.05-84*) на основные виды (рис. 2.3 и табл. 2.3).
Таблица 2.3
Виды земляных насыпных плотин
|
Элементы плотины |
Вид плотины |
|
Тело плотины |
Однородная (рис. 2.3, а ). Неоднородная (рис. 2.3, б , в ). С экраном из негрунтовых материалов (рис. 2.3, г ). С грунтовым ядром – вертикальным или наклонным (рис. 2.3, д ). С негрунтовой диафрагмой (рис. 2.3, е ). С грунтовым экраном (рис. 2.3, ж ). |
|
Противофильтрационное устройство в основании плотины |
С зубом (рис. 2.3, г ). С инъекционной завесой (рис. 2.3, д ). Со стенкой, шпунтом (рис. 2.3, е ). С понуром (рис. 2.3, ж ). |
Рис. 2.3. Виды земляных насыпных плотин:
1 – тело плотины; 2 – поверхность депрессии; 3 – дренаж; 4 – крепление откосов; 5 – верховая грунтовая противофильтрационная призма; 6 – диафрагма; 7 – верховая призма; 8 – низовая призма; 9 – переходный слой; 10 – экран из негрунтовых материалов; 11 – грунтовое ядро; 12 – центральная грунтовая противофильтрационная призма; 13 – шпунт или стенка; 14 – понур; 15 – инъекционная (цементационная) завеса (висячая); 16 – зуб; 17 – грунтовый экран; h – высота плотины; b – ширина плотины понизу; b um – ширина противофильтрационного устройства понизу; b up – ширина плотины по гребню; m h – коэффициент верхового откоса; m t – коэффициент низового откоса
Намывные плотины в зависимости от грунтов тела плотины и способов возведения подразделяют (СНиП 2.06.05-84*) на основные виды (рис. 2.4 и табл. 2.4).
Таблица 2.4
Виды земляных намывных плотин
|
Вид плотины |
Грунты тела плотины |
Способ возведения плотины |
|
Однородная: с принудительно фор-мируемыми откосами (рис. 2.4, а ) со свободно формируемыми откосами (рис. 2.4, б ) |
Пески, супеси, суглинки Пески, гравийные (дресвяные) |
Односторонний намыв с дамбами обвалования на низовом откосе и центральный намыв без дамб обвалования |
|
Неоднородная:: с ядром (рис. 2.4, в ) с центральной зоной (рис. 2.4, г ) |
Гравийные, галечниковые с содержанием песчаных и глинистых фракций Гравийные, галечниковые или песчаные разнозернистые |
Двухсторонний намыв с дамбами обвалования на откосах |
|
Комбинированная: с насыпным ядром из глинистого грунта и намывными боковыми зонами (рис. 2.4, д ) с насыпными банкетами и намывной центральной зоной (рис. 2.4, е ) |
Гравийные, галечниковые или песчаные |
Двухсторонний намыв без отстойного пруда |
Для организации отвода воды, фильтрующейся через тело и основание плотины, предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос, снижения депрессионной поверхности и для других целей в теле земляных плотин могут устраиваться дренажи (рис. 2.7).
Каменно-земляные и каменно-набросные плотины по конструкции противофильтрационных устройств и способу производства работ подразделяют (СНиП 2.06.05-84*) на основные виды (рис. 2.5 и 2.6, табл. 2.5).
Рис. 2.4. Виды намывных плотин:
1 – крепление верхового откоса; 2 – дренаж; 3 – намывное ядро; 4 - намывные промежуточные зоны; 5 – намывные боковые зоны; 6 – намывная центральная слабоводопроницаемая зона; 7 – боковые насыпные призмы (банкеты); 8 – сейсмостойкое крепление откоса; 9 – насыпное глинистое ядро
Таблица 2.5
Виды плотин из камня
Кроме плотин из грунтовых материалов, в качестве водоподпорных сооружений гидроузлов на малых реках иногда применяются плотины бетонные и железобетонные. В зависимости от конструкции и технологического назначения эти плотины подразделяются (СНиП 2.06.06-85) на основные виды (табл. 2.6).
Таблица 2.6
Виды плотин из бетона (железобетона)
ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПОСТАНОВЛЕНИЕ
О классификации гидротехнических сооружений
В соответствии со статьей 4 Федерального закона "О безопасности гидротехнических сооружений" Правительство Российской Федерации
постановляет:
1. Установить, что гидротехнические сооружения подразделяются на следующие классы:
I класс - гидротехнические сооружения чрезвычайно высокой опасности;
II класс - гидротехнические сооружения высокой опасности;
III класс - гидротехнические сооружения средней опасности;
IV класс - гидротехнические сооружения низкой опасности.
2. Утвердить прилагаемые критерии классификации гидротехнических сооружений.
3. Установить, что если гидротехническое сооружение в соответствии с критериями, утвержденными настоящим постановлением, может быть отнесено к разным классам, такое гидротехническое сооружение относится к наиболее высокому из них.
Председатель Правительства
Российской Федерации
Д.Медведев
Критерии классификации гидротехнических сооружений
УТВЕРЖДЕНЫ
постановлением Правительства
Российской Федерации
от 2 ноября 2013 года N 986
1. Классы гидротехнических сооружений в зависимости от их высоты и типа грунта оснований:
Гидротехническое сооружение | Тип грунта основа- | Высота гидротехнического сооружения (метров) |
|||
1. Плотины из грунтовых материалов | |||||
2. Плотины бетонные, железобетонные; | от 60 до 100 | ||||
подводные конструкции зданий | |||||
гидростанций; судоходные шлюзы; судоподъемники и другие сооружения, участвующие в создании напорного фронта | |||||
3. Подпорные стены | |||||
4. Морские | |||||
5. Морские | 15 и менее | ||||
6. Ограждающие сооружения хранилищ жидких отходов | |||||
7. Оградительные сооружения; ледозащитные сооружения | |||||
8. Сухие и наливные доки; | 15 и менее | ||||
наливные док-камеры | 10 и менее | ||||
Примечания: 1. Грунты подразделяются на: А - скальные; Б - песчаные, крупнообломочные и глинистые в твердом и полутвердом состоянии; В - глинистые водонасыщенные в пластичном состоянии.
2. Высота гидротехнического сооружения и оценка его основания определяются по данным проектной документации.
3. В позициях 4 и 7 вместо высоты гидротехнического сооружения принимается глубина основания гидротехнического сооружения.
2. Классы гидротехнических сооружений в зависимости от их назначения и условий эксплуатации:
Гидротехническое сооружение | Класс |
1. Подпорные гидротехнические сооружения мелиоративных гидроузлов при объеме водохранилища, млн.куб.м: | |
свыше 1000 | |
от 200 до 1000 | |
от 50 до 200 | |
50 и менее | |
2. Гидротехнические сооружения гидравлических, гидроаккумулирующих, приливных и тепловых электростанций установленной мощностью, МВт: | |
более 1000 | |
от 300 до 1000 | |
от 10 до 300 | |
10 и менее | |
3. Гидротехнические сооружения атомных электростанций независимо от мощности | |
4. Гидротехнические сооружения и судоходные каналы на внутренних водных путях (кроме гидротехнических сооружений речных портов): | |
сверхмагистральных | |
магистральных и местного значения | |
5. Гидротехнические сооружения мелиоративных систем при площади орошения и осушения, обслуживаемой сооружениями, тыс.га: | |
свыше 300 | |
от 100 до 300 | |
от 50 до 100 | |
50 и менее | |
6. Каналы комплексного водохозяйственного назначения и гидротехнические сооружения на них при суммарном годовом объеме водоподачи, млн.куб.м: | |
свыше 200 | |
от 100 до 200 | |
от 20 до 100 | |
менее 20 | |
7. Морские оградительные гидротехнические сооружения и гидротехнические сооружения морских каналов, морских портов при объеме грузооборота и числе судозаходов в навигацию: | |
свыше 6 млн. тонн сухогрузов (свыше 12 млн. тонн наливных) и свыше 800 судозаходов | |
от 1,5 до 6 млн. тонн сухогрузов (от 6 до 12 млн. тонн наливных) и от 600 до 800 судозаходов | |
менее 1,5 млн. тонн сухогрузов (менее 6 млн. тонн наливных) и менее 600 судозаходов | |
8. Морские оградительные гидротехнические сооружения и гидротехнические сооружения морских судостроительных и судоремонтных предприятий и баз в зависимости от класса предприятия | |
9. Оградительные гидротехнические сооружения речных портов, судостроительных и судоремонтных предприятий | |
10. Гидротехнические сооружения речных портов при среднесуточном грузообороте (усл. тонн) и пассажирообороте (усл. пассажиров): | |
свыше 15000 усл. тонн и свыше | |
3501-15000 усл. тонн и 501-2000 усл. пассажиров (2 категория порта) | |
751-3500 усл. тонн и 201-500 усл. пассажиров (3 категория порта) | |
750 и менее усл. тонн и 200 и менее усл. пассажиров (4 категория порта) | |
11. Морские причальные гидротехнические сооружения, гидротехнические сооружения железнодорожных переправ, лихтеровозной системы при грузообороте, млн. тонн: | |
свыше 0,5 | |
0,5 и менее | |
12. Причальные гидротехнические сооружения для отстоя, межрейсового ремонта и снабжения судов | |
13. Причальные гидротехнические сооружения судостроительных и судоремонтных предприятий для судов с водоизмещением порожним, тыс. тонн: | |
свыше 3,5 | |
3,5 и менее | |
14. Строительные и подъемно-спусковые гидротехнические сооружения для судов со спусковой массой, тыс. тонн: | |
свыше 30 | |
от 3,5 до 30 | |
3,5 и менее | |
15. Стационарные гидротехнические сооружения средств навигационного оборудования | |
16. Временные гидротехнические сооружения, используемые на стадиях строительства, реконструкции и капитального ремонта постоянных гидротехнических сооружений | |
17. Берегоукрепительные гидротехнические сооружения |
Примечания: 1. Класс гидротехнических сооружений гидравлических и тепловых электростанций установленной мощностью менее 1000 МВт, указанных в позиции 2, повышается на единицу в случае, если электростанции изолированы от энергетических систем.
2. Класс гидротехнических сооружений, указанных в позиции 6, повышается на единицу для каналов, транспортирующих воду в засушливые регионы в условиях сложного гористого рельефа.
3. Класс гидротехнических сооружений участка канала от головного водозабора до первого регулирующего водохранилища, а также участков канала между регулирующими водохранилищами, предусмотренных позицией 6, понижается на единицу в случае, если водоподача основному водопотребителю в период ликвидации последствий аварии на канале может быть обеспечена за счет регулирующей емкости водохранилищ или других источников.
4. Класс гидротехнических сооружений речных портов, указанных в позиции 10, повышается на единицу в случае, если повреждения гидротехнических сооружений речных портов могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций федерального, межрегионального и регионального характера.
5. Класс гидротехнических сооружений, указанных в позициях 13 и 14, повышается на единицу в зависимости от сложности строящихся или ремонтируемых судов.
6. Класс гидротехнических сооружений, указанных в позиции 16, повышается на единицу в случае, если повреждения таких гидротехнических сооружений могут привести к возникновению чрезвычайной ситуации.
7. Класс гидротехнических сооружений, указанных в позиции 17, повышается на единицу в случае, если повреждения берегоукрепительных гидротехнических сооружений могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций федерального, межрегионального и регионального характера.
3. Классы защитных гидротехнических сооружений в зависимости от максимального напора на водоподпорное сооружение:
Защищаемые территории | Максимальный расчетный напор (метров) |
|||
и объекты | ||||
1. Селитебные территории | ||||
свыше 2500 | ||||
от 2100 до 2500 | ||||
от 1800 до 2100 | ||||
от 10 до 15 | ||||
2. Объекты оздоровительно- | ||||
3. Объекты с суммарным годовым объемом производства и (или) стоимостью единовременно хранящейся продукции, млрд. рублей: | ||||
свыше 5 | ||||
от 1 до 5 | ||||
менее 1 | ||||
4. Памятники культуры и природы | ||||
4. Классы гидротехнических сооружений в зависимости от последствий возможных гидродинамических аварий:
Класс гидротех- | Число | Число людей, условия жизнедеятель- | Размер | Характеристика территории распространения чрезвычайной ситуации, возникшей в результате аварии |
более 20000 | в пределах территории двух и более субъектов Российской Федерации |
|||
от 500 до 3000 | в пределах |
|||
территории одного |
||||
от 100 до 1000 | в пределах территории одного муниципального образования |
|||
в пределах территории одного хозяйствующего субъекта |
Электронный текст документа
подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:
Собрание законодательства
Российской Федерации,
N 45, 11.11.2013, ст.5820
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ, инженерные сооружения, предназначенные для осуществления различных водохозяйственных мероприятий. В зависимости от места расположения гидротехнические сооружения могут быть морскими, речными, озёрными, прудовыми.
Различают гидротехнические сооружения общие, обеспечивающие нужды практически всех отраслей водного хозяйства, и специальные, возводимые для какой-либо одной отрасли. В зависимости от характера воздействия на речной поток общие гидротехнические сооружения разделяют на водоподпорные, регуляционные, водопроводящие, водопропускные и водозаборные.
Водоподпорные сооружения существенно влияют на гидрологический режим водного потока (изменяются глубины, скорости течения, расходы воды, содержание наносов и тому подобное). К ним относятся плотины и дамбы (валы). Плотина (важнейший и наиболее распространённый тип гидротехнических сооружений) перегораживает речное русло и создаёт напор или разность уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, что позволяет получать гидравлическую энергию, облегчает отвод воды для орошения полей и водоснабжения, перераспределяет речной сток во времени (регулирует его). Высота плотин в 1970-х годах превысила 300 м (плотина Нурекского гидроузла), длина по гребню - несколько километров. По материалу изготовления плотины могут быть грунтовыми (самый распространённый тип плотин), бетонными и железобетонными. Ранее сооружались также плотины из каменной кладки, ряжевые и деревянные (ныне встречаются крайне редко). Дамбы (валы) отличаются от плотин тем, что их строят не с целью образования напора, а для ограждения участков суши (от затопления паводками) или территорий и акваторий в портах (от воздействия приливов, ветровых нагонов воды). С помощью дамб сооружают искусственные бассейны (например, на гидроаккумулирующих и приливных электростанциях, так называемых хвостохранилищах и т.п.) и русла каналов.
Функции водоподпорного сооружения при небольших напорах могут выполнять и специальные гидросооружения - здания ГЭС, шлюзы, рыбоходы.
Регуляционные (руслорегулирующие) сооружения изменяют местный (в пределах русла) режим потока. Они предназначены для обеспечения необходимой глубины, скорости течения и формы русла для судоходства и сплава (леса) на реках; изменения направления и формы русла в интересах, например, судоходства (создание так называемых русловых каналов или судовых ходов); регулирования эрозионной деятельности водотока; защиты русла и берегов от размывов, отложения наносов, воздействия льда и др. Регуляционные сооружения представляют собой дамбы и каналы, возводимые в руслах; струенаправляющие устройства (буны, щиты и т.п.); берегоукрепительные сооружения и др.
Водопроводящие сооружения создают искусственные водные потоки; служат для переброски воды в заданные пункты. К ним относятся каналы, лотки, безнапорные трубопроводы, акведуки, гидротехнические туннели. Эти сооружения, длиной от нескольких метров до десятков и сотен километров, создают водные пути для судоходных, сплавных и других целей, подают воду в системы водоснабжения и орошения, а также к турбинам гидроэлектростанций и тому подобное.
Водопропускные сооружения обеспечивают отвод из водного объекта (водохранилища, канала, напорного бассейна и пр.) излишков воды, преимущественно во время весенних или дождевых паводков, с целью обеспечения безопасной эксплуатации гидроузла. Водопропускные сооружения (водосбросы, быстротоки, ступенчатые перепады и др.) изготавливаются из бетона, железобетона, металла, реже из дерева. По эксплуатационному признаку они разделяются на регулируемые и нерегулируемые (автоматического действия); по гидравлическому режиму - на безнапорные (с открытой водной поверхностью) и напорные.
Водозаборные сооружения обеспечивают отбор воды из водоисточника и направление её в водопроводящие или водосбросные сооружения. Наряду с обеспечением бесперебойного снабжения потребителей водой в нужном количестве и в требуемые сроки водозаборные сооружения защищают водопроводящий тракт от сора, наносов, льда, предотвращают попадание в него рыбы. В водозаборе предусматривается (устройством задвижек или затворов) возможность прекращения доступа воды из водного объекта.
Специальные гидротехнические сооружения - здания ГЭС, шлюзы, судоподъёмники, причальные стенки, пирсы, опоры морских буровых установок, очистные сооружения коммунального, промышленного и поверхностного стоков и др. - разнообразны и характеризуются многими индивидуальными особенностями.
Гидротехнические сооружения разного назначения объединяются в составе единого гидротехнического узла (гидроузла), состав которого определяется его назначением. Часто гидроузлы сооружаются для обеспечения нужд одновременно нескольких отраслей народного хозяйства; тогда их принято называть комплексными.
Комплекс гидротехнических сооружений, охватывающий значительную территорию и включающий в себя ряд гидроузлов, называется водохозяйственной (или гидротехнической) системой (гидроэнергетические, оросительные, осушительные, судоходные и др.). Многие водохозяйственные системы, как и отдельные гидроузлы, имеют комплексное назначение.
От других инженерных сооружений гидротехнические сооружения отличаются рядом особенностей, связанных с постоянным воздействием на них водного потока. Это воздействие может быть механическим (статические и гидродинамические нагрузки, суффозия грунтов и др.), физико-химическим (истирание поверхностей, коррозия металлов, выщелачивание бетона), биологическим (гниение деревянных конструкций, истачивание дерева живыми организмами и пр.). Условия возведения гидротехнических сооружений осложняются необходимостью пропуска через сооружения в период их постройки (обычно в течение нескольких лет) так называемых строительных расходов реки, льда, сплавляемого леса, судов и пр. Для возведения гидротехнических сооружений необходима широкая механизация строительных работ. Используются преимущественно монолитные и сборно-монолитные конструкции, реже сборные и типовые, что обусловливается различными неповторяющимися сочетаниями природных условий - топографических, геологических, гидрологических и гидрогеологических. Влияние гидротехнических сооружений, особенно водоподпорных, распространяется на обширную территорию, в пределах которой происходит затопление отдельных земельных площадей, подъём уровня грунтовых вод, обрушение берегов и тому подобное. Поэтому строительство таких сооружений требует высокого качества работ и обеспечения большой надёжности конструкций, так как аварии гидротехнических сооружений вызывают тяжёлые последствия - человеческие жертвы и потери материальных ценностей (например, аварии на плотине Мальпассе во Франции в 1959 и водохранилище Вайонт в Италии в 1963 году привели к человеческим жертвам, разрушению городов, мостов и промышленных сооружений).
Лит. смотри при ст. Гидротехника.
Виды и классификация которых говорят о широком спектре их использования. Любые из этих конструкций возводятся на водных ресурсах - от рек и озер до морей или грунтовых вод - и необходимы в целях борьбы с разрушающей силой водной стихии. Каждая из систем имеет свои особенности возведения и эксплуатации.
Как классифицируются?
Под гидротехническими сооружениями понимаются системы, которые позволяют с пользой использовать или предотвратить вредное воздействие излишков воды на окружающую среду. Все современные водосбора, мелиорации) называются "гидротехнические сооружения". Виды и классификация их, в зависимости от особенностей монтажа и эксплуатации, следующие:
- морские, озерные, речные или на прудах;
- наземные или подземные;
- обслуживаемые сферой водного хозяйства;
- используемые различными отраслями.
Современные гидротехнические сооружения - это и плотины, и дамбы, и водосбросы, и водоприемники, и каналы. В общем, любые системы, которые устанавливаются на
Водоподпорные
Водоподпорные гидротехнические сооружения представляют собой конструкции, с помощью которых можно создать напор или обеспечить разность перед плотиной и за ней. Специалисты говорят, что водный режим в зоне подпора меняется в зависимости от природно-климатических условий региона. Водподпорные гидротехнические сооружения - это самые важные для создания плотин конструкции, так как на них приходится большая нагрузка из-за давления воды. Если вдруг водоподпорное сооружение даст сбой, напорный фронт воды будет трудно контролировать, и это может привести к печальным последствиям.
Водопроводящие
Водопроводящие конструкции состоят из водозаборов, водосбросов, водоспусков и каналов. Это гидротехнические сооружения, служащие для переброски воды в заданные пункты. Отдельного внимания заслуживают водозаборные системы, которые берут воду из водоема и поставляют ее на объекты гидроэнергетики, водоснабжения или ирригации. Их задача - обеспечение пропуска воды в водовод в установленном объеме, количестве и качестве соответственно графику водопотребления. В зависимости от места может быть:
- поверхностным: забор воды осуществляется на уровне свободной поверхности;
- глубинным: забор воды производится под уровнем свободной поверхности;
- донным: вода забирается с самого низкого участка водотока;
- ярусным: при таком сооружении забор осуществляется с нескольких уровней воды - это зависит от ее уровня в самом водоеме и от ее качества на разной глубине.
Чаще всего монтируются на реках водозаборные гидротехнические сооружения. Фото показывает, что такие конструкции могут быть высокими и низкими.
Водозаборы для разных водоемов
В зависимости от типа источника, водозаборы могут быть речными, озерными, морскими, водохранилищными. Среди речных конструкций самыми популярными являются береговые, плавучие, русловые, которые можно совмещать с насосными станциями или монтировать их по отдельности:
- Береговое сооружение необходимо устанавливать, если берег крутой. Такая конструкция - состоящие из бетона или железобетона с большим диаметром водозаборные гидротехнические сооружения. Фото показывает, что передняя стенка выходит на берег.
- Русловые системы ставятся на и отличаются оголовком, вынесенным в
- Плавучие конструкции представляют собой понтон или баржу с установленными на них насосами, посредством которых вода забирается из реки и подается по трубам на берег.
- Ковшовые водозаборные системы забирают воду из водоема расположенным на берегу ковшом.
Регуляционные
Регуляционные гидротехнические сооружения - это что? По-другому их называют выправительными конструкциями, так как они позволяют регулировать течение рек. Достичь этого можно с помощью строительства струенаправляющих и ограничивающих сооружений в самом русле и по берегам водоема. Благодаря таким системам происходит формирование речного потока так, чтобы он двигался с относительно невысокой скоростью и тем самым поддерживал фарватер с заранее установленными минимальными значениями ширины, глубины и кривизны. Пользуются популярностью эти гидротехнические сооружения, виды и классификация которых следующие:
- капитальные конструкции, входящие в состав генеральных систем для регулирования рек и направленные на длительное использование;
- легкие конструкции, которые иначе называются временными и используются в основном на реках малого и среднего объема.
Первые сооружения состоят из дамб, ограждающих валов, запруд и идеально справляются с подмывом и разрушающим действием воды. Легкие регуляционные сооружения - это завесы, плетни из хвороста, которые просто направляют или отклоняют поток устройства.
Ирригационные гидротехнические сооружения
Виды и классификация предполагают деление по наличию плотин - бесплотинные или плотинные. Первые системы предполагают создание искусственного канала, который отходит от реки под определенным углом и забирает часть расхода водотока. Чтобы наносы со дна не попадали в оросительный канал, такие сооружение располагаются на вогнутых участках берега. Если расходы воды значительные, тогда требуется возведение плотинных сооружений, которые, в свою очередь, могут быть поверхностными или глубинными.
Водопропускные
Водопропускные гидротехнические сооружения - это представляющие собой водосливы и водоспуски. Эти системы относятся к управляемым или автоматического действия. С помощью водосброса происходит сброс излишков воды из водохранилища, а водослив представляет собой систему, в которой вода переливается свободно через гребень водоподпорного сооружения. В зависимости от особенностей движения воды такие системы могут быть без напора или напорными.
Специального назначения
В числе гидросооружений специального назначения можно выделить: гидроэнергетические, конструкции орошения, осушения, системы мелиорации и сооружения водного транспорта. Рассмотрим эти конструкции подробнее:
- Гидроэнергетические сооружения бывают встроенными, русловыми, приплотинными или деривационными. Такие системы состоят из водоприемных сооружений, напорных трубопроводов, турбин с генераторами, отводящих трубопроводов и разного типа затворов. ГЭС нужны для преобразования энергии потока воды в электрическую.
- Водного транспорта: данные системы состоят из шлюзов, судоподъемников, портовых сооружений, которые монтируются на реках, каналах с различным уровнем воды в них.
- Мелиоративные: данные системы позволяют продумать мероприятия, направленные на коренное улучшение земель. В рамках мелиорации производится осушение и орошение территорий. С помощью осушительной системы отводятся излишки влаги, а оросительная система обеспечивает своевременное обводнение территории. Осушительные системы могут быть горизонтальными или вертикальными.
- Рыбопропускные: данные гидротехнические сооружения обеспечивают пропуск рыбы из нижнего уровня воды в верхний главным образом при ее нерестовой миграции. Такие системы бывают двух типов: первые предполагают самостоятельный проход рыбы через специальные рыбоходы, вторые - посредством специальных рыбоходных шлюзов и рыбоподъемников.
- Отстойники: они представляют собой специальные накопители, куда собираются отходы производства и промышленные стоки.
В некоторых случаях общие и специальные сооружения комбинируются, например система водосброса помещается в здание ГЭС. Подобные комплексные системы называются узлами гидротехнических сооружений.
Какая опасность?
Существует еще и деление гидротехнических сооружения по степени их опасности: они могут быть низкой, средней, высокой или чрезвычайно высокой степени опасности. Чаще всего основными факторами, влияющими на опасность ГТС, являются природные нагрузки и воздействия, несоответствие проектного решения нормативным требованиям, нарушение условий эксплуатации сооружений или последствия и ущерб вследствие аварии. Любые недочеты и непредсказуемые воздействия могут привести к разрушению конструкций, прорыву напорного фронта.