Гидротехнические сооружения: виды и классификация, фото
Как классифицируются?
Под гидротехническими сооружениями понимаются системы, которые позволяют с пользой использовать водные ресурсы или предотвратить вредное воздействие излишков воды на окружающую среду. Все современные системы (орошения, водосбора, мелиорации) называются «гидротехнические сооружения». Виды и классификация их, в зависимости от особенностей монтажа и эксплуатации, следующие:
Современные гидротехнические сооружения – это и плотины, и дамбы, и водосбросы, и водоприемники, и каналы. В общем, любые системы, которые устанавливаются на водном объекте.
Водоподпорные
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 водозаборное сооружение может быть:
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:
Регуляционные
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
Специального назначения
В числе гидросооружений специального назначения можно выделить: гидроэнергетические, конструкции орошения, осушения, системы мелиорации и сооружения водного транспорта. Рассмотрим эти конструкции подробнее:
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.
Гидротехническое сооружение
Гидротехническое сооружение – это инженерное или естественное сооружение для использования водных ресурсов или для борьбы с разрушительным действием воды. Гидротехнические сооружения бывают общие и специальные. Общие применяются почти при всех видах использования вод: водоподпорные, водопроводящие, регуляционные, водозаборные и водосбросные.
Водоподпорные гидротехнические сооружения создают напор или разность уровней воды перед сооружением и за ним. К ним относятся: плотины и дамбы (или валы).
Плотины — важнейший и наиболее распространенный тип гидротехнических сооружений. Они перегораживают речные русла и создают разницу уровней по руслу реки. Перед плотиной вверх по водотоку накапливается вода и образуется искусственное или естественное водохранилище. Участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами называется бьефом. Верхним бьефом плотины является часть реки выше подпорного сооружения, а часть реки ниже подпорного сооружения называется нижним бьефом. Водохранилища могут быть долговременными или кратковременными. Долговременным искусственным водохранилищем является, например, водохранилище верхнего бьефа плотины гидроэлектростанции, оросительной системы. Долговременное естественное водохранилище может образоваться в результате перекрытия реки после такого чрезвычайного происшествия, как обвал твердых скальных пород. Кратковременные искусственные плотины создаются для временного изменения направления течения реки при строительстве ГЭС или др. гидротехнические сооружения. Кратковременные естественные плотины возникают в результате перекрытия реки рыхлым грунтом, снегом или льдом. Дамбы отгораживают прибрежную территорию и предотвращают ее затопление при паводках и половодье на реках, при приливах и штормах на морях и озерах.
Водопроводящие гидротехнические сооружения (водоводы) служат для переброски воды в заданные пункты: каналы, гидротехнические туннели, лотки, трубопроводы. Некоторые из них, например, каналы, из-за природных условий их расположения, необходимости пересечения путей сообщения и обеспечения безопасности эксплуатации требуют устройства др. гидротехнических сооружений, объединяемых в особую группу сооружений на каналах (акведуки, дюкеры, мосты, паромные переправы, ворота, водосбросы, шугосбросы и др.).
Регуляционные (выправительные) гидротехнические сооружения предназначены для изменения и улучшения естественных условий протекания водотоков и защиты русел и берегов рек от размывов, отложения наносов, воздействия льда и др. При регулировании рек используют запруды, струенаправляющие устройства (полузапруды, щиты, дамбы, ограждающие валы, траверсы, донные пороги и др.), берегоукрепительные сооружения, ледонаправляющие и ледозадерживающие сооружения.
Водозаборные (водоприемные) гидротехнические сооружения устраивают для забора воды из водоисточника и направления ее в водовод. Кроме обеспечения бесперебойного снабжения потребителей водой в нужном количестве и в требуемое время, они защищают водопроводящие сооружения от попадания льда, шуги, наносов и др. Водосбросные гидротехнические сооружения служат для пропуска излишков воды из водохранилищ, каналов, напорных бассейнов и пр. Они могут быть русловыми и береговыми, поверхностными и глубинными, позволяющими частично или полностью опорожнять водоемы. Для регулирования количества выпускаемой (сбрасываемой) воды водосбросные сооружения снабжают гидротехническими затворами. При небольших сбросах воды применяют также водосбросы-автоматы, автоматически включающиеся при подъеме уровня верхнего бьефа выше заданного. К ним относятся открытые водосливы (без затворов), водосбросы с автоматическими затворами, сифонные водосбросы.
Специальное гидротехническое сооружение возводится для какой-либо одной отрасли водного хозяйства. Для водного транспорта: судоходный шлюз, судоподъемник, причал, плотоход, лесоспуск (бревноспуск), маяк и др. сооружения по обстановке судового хода, различные портовые сооружения (молы, волноломы, пирсы, причалы, доки, эллинги, слипы и др.). Для гидроэнергетики: здание ГЭС, напорный бассейн и др. Для гидромелиорации: оросительный или осушительный (магистральный или распределительный) канал, дренаж, шлюз-регулятор на оросительной и осушительной системе, коллектор и др. Для водоснабжения и канализации: каптаж, насосная станция, водонапорная башня и резервуар, пруд-охладитель и др. Для рыбного хозяйства: рыбоход, рыбоподъемник, рыбоводный пруд и др. Для социального устройства: бассейны, аквапарки, фонтаны. Указанные гидротехнические сооружения, наряду с их прямым назначением, используются для:
В ряде случаев общие и специальные гидротехнические сооружения совмещают в одном комплексе, например, водосброс и здание гидроэлектростанции (так называемая совмещенная ГЭС) или другие сооружения для выполнения нескольких функций одновременно. При осуществлении водохозяйственных мероприятий гидротехнические сооружения, объединенные общей целью и располагаемые в одном месте, составляют комплексы, называемые узлами гидротехнических сооружений или гидроузлами. Несколько гидроузлов образуют водохозяйственные системы, например, энергетические, транспортные, ирригационные и т.п. В зависимости от места расположения гидротехнические сооружения могут быть морскими, речными, озерными, прудовыми. Различают также наземные и подземные гидротехнические сооружения.
Для анализа потенциальной опасности и капитальности гидротехнические сооружения как объекты гидротехнического строительства они делятся на 5 классов. К 1-му классу относятся основные постоянные гидроэлектрические станции мощностью более 1 млн. кВт. Ко 2-му — сооружения ГЭС мощностью 301 тыс. — 1 млн. кВт, сооружения на сверхмагистральных внутренних водных путях (например, на Волге, Волго-Донском канале и др.) и сооружения речных портов с навигационным грузооборотом более 3 млн. условных тонн. К 3-му и 4-му классам — сооружения ГЭС мощностью 300 тыс. кВт и менее, сооружения на магистральных внутренних водных путях и путях местного значения, сооружения речных портов с грузооборотом 3 млн. условных т и менее. К 5-му классу относятся временные гидротехнические сооружения. Аварии на гидротехнических сооружениях многообразны. Наиболее опасные из них — гидродинамические аварии.
При разработке мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях в зависимости от класса их опасности в проектах назначают степень их надежности, т.е. запасы прочности и устойчивости, расчетные максимальные расходы воды, характеристики и качество стройматериалов и т.п. Кроме того, по классу опасности определяется объем и состав изыскательских, проектных, исследовательских и диагностических работ. Характерные особенности гидротехнических сооружений связаны с воздействием на него водного потока, льда, наносов и других факторов. 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. Влияние гидротехнических сооружений, особенно водоподпорных, распространяется на обширную территорию, в пределах которой происходит затопление отдельных земельных площадей, подъем уровня грунтовых вод, обрушение берегов и т.п. Поэтому строительство таких сооружений требует высокого качества работ и обеспечения большой надежности и безопасности конструкций, т.к. аварии на гидротехнических сооружениях вызывают тяжелые последствия — человеческие жертвы и потери материальных ценностей.
Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том I (А–И); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: Московская типография № 2, 2006.
Что такое гидротехническое строительство
Для чего устанавливают гидросооружения
Ответить на этот вопрос поможет СП 58.13330.2012 и СНиП 33-01-2003 – это основные документы, которые регламентируют все проектные и строительные работы. В разделе «Термины» свода правил есть указание на то, что такое водные конструкции. Они могут принадлежать к разным группам, в зависимости от чего будут помогать исполнять одну из следующих целей:
Таких целей множество. Фактически любое сооружение, которое находится частично или полностью на водном ресурсе естественного или искусственного заглубления, считается гидросооружением. Чаще всего, когда используется, например, речная вода на производстве, то комплексы мер и задач не сходятся на одной, производственной. Также обязательными являются охранительные функции гидротехники, которые компенсируют вред, нанесенный водоему.
Из-за обилия конструкций, которые можно отнести к этой категории, трудно дать четкую классификацию всех построек. Мы выделим основные черты, а затем приведем примеры проектов гидротехнических сооружений.
Проектирование построек невозможно без качественного софта. Компания «ЗВСОФТ» предлагает многофункциональный САПР ZWCAD. Его возможности также можно расширить, если установить модули – ИНЖКАД и Geonium. Эти программные продукты позволяют автоматизировать процесс создания проекта и сопутствующей документации.
Временная и постоянная гидротехника
Среди тех гидросооружений, которые работают круглосуточно, выделяют основные и второстепенные объекты. К первым относятся все конструкции, поломка которых повлечет за собой сбой работы крупных предприятий. Это может быть привязка водопровода, оросительной системы, перекрытие судоходной реки без такого рода дамб, и прочее.
Второй сорт построек обычно не влияет на производство или иной процесс, а только его регулируют. Однако из-за поломки не произойдет полной остановки работы.
Кроме перечисленных, есть временные гидроузлы. Это техника, которая устанавливается на определенный период, например, на время проведения ремонтных работ на основном гидросооружении.
Гидротехнические работы
Гидротехнические работы (классификация) – работы, связанные со строительством гидротехнических сооружений и объектов гидромелиорации. Гидротехнические работы подразделяются на: работы по сооружению водоотводов (каналов, гидротехнических туннелей, лотков, трубопроводов, оросительных и осушительных систем); работы по строительству заборных сооружений для забора воды из водоисточника и направления ее в водоотвод; работы по строительству регулирующих сооружений (защита русел и берегов рек от наносов, воздействия льда) и струенаправляющих устройств (полузапруд, дамб, берегоукрепительных сооружений); работы по строительству водосборных сооружений (гидротехнических затворов, водосбрасывающих гребней, водосливов); работы по строительству специальных сооружений (ГЭС, напорных бассейнов, шлюзов, судоподъемников, маяков, доков, волноломов, пирсов, причалов, эллингов и т.п.).
Особенности гидротехнического строительства
Строительство гидротехнических сооружений имеет по сравнению со строительством других промышленных сооружений ряд существенных особенностей, которые в большой мере влияют на производство работ, очередность и сроки возведения сооружений. Рассмотрим основные из них.
Высокая степень зависимости типа и конструкции основных сооружений гидроузла от местных природных условий (топографических, геологических, гидрологических, климатических), присущих только данному строительству.
Различие в топографических условиях вызывает различие в компоновке сооружений, в размещении производственных баз строительства и их удаленности от районов сосредоточения основных объемов работ.
Различие в инженерно-геологических условиях диктует разнообразие типов сооружений и их конструкций, применение местных материалов, бетона, железобетона и т. д. Это в свою очередь вызывает необходимость проведения разных видов основных работ (бетонных, земляных), применения соответствующей по видам и мощностям строительной техники, возведения нужных подсобных предприятий.
Особенностью строительства гидроузлов в горных районах, кроме того, является необходимость учета таких опасных явлений, как обвалы и оползни, снежные лавины и селевые потоки, являющиеся результатом развития здесь экзогенных геологических процессов. Это вызывает необходимость принятия соответствующих мероприятий по предотвращению этих опасных явлений.
Различия в климатических условиях (от умеренно благоприятных в южных районах страны до особо суровых в северо-восточных районах) вызывают различия, прежде всего в организации труда и быта работающих, для эффективного и качественного ведения работ. Например, в зависимости от климатических условий предусматриваются различные мероприятия по организации зимнего бетонирования, устройству насыпей намывом и сухим способом в зимних условиях и т. п. Климатические условия существенно влияют и на производительность труда работающих.
Разнообразие основных сооружений в составе гидроузла, практическое отсутствие повторяющихся объектов. Эта особенность обусловливает различную технологию возведения объектов и иной, чем на других видах строительства, подход к организации строительства.
Типизация и однотипность конструктивно-технологических решений возможны в основном только внутри каждого отдельного сооружения (однотипные секции плотины, здания ГЭС, однотипные блоки бетонирования, карты отсыпки и т. п.). Отсутствие однотипности сооружений вызывает изменение состава и объемов работ в ходе строительства. В один период могут превалировать земляные работы, в другой — бетонные, в третий — монтажные и т. д.
Необходимость организации пропуска естественных расходов реки (так называемый «пропуск строительных расходов») через створ строящегося гидроузла в течение всего периода строительства. Эта особенность гидротехнического строительства наиболее сильно влияет на очередность строительства основных сооружений, расположенных в русле реки. Поскольку на протяжении всего строительства через створ гидроузла идет определенный водоток, то невозможно развернуть строительство по всему фронту и равномерно возводить все сооружения, а требуется строить гидроузел по частям, предусматривая места для пропуска расходов водотока. Все это требует четкой увязки графика возведения отдельных частей сооружений и последовательности работ с гидрологическими условиями реки и соответствующего выбора схем пропуска строительных расходов на различных этапах строительства.
Отдаленность строящихся гидроузлов от существующих транспортных магистралей, а также от промышленно развитых городов и объектов стройиндустрии. Строящиеся крупные гидроузлы в настоящее время располагаются, как правило, в малообжитых районах Сибири и Дальнего Востока, где отсутствует развитая сеть дорог, линий электропередачи, объектов стройиндустрии. Все это вызывает необходимость строительства новых автодорог, железнодорожных и водных путей, перевалочных баз, создания собственных производственных баз.
Большие общие объемы работ, высокая стоимость и длительные сроки строительства. Эта особенность вызывает, прежде всего «замораживание» капиталовложений. Для уменьшения отрицательного эффекта «замораживания» требуется такая организация и технология строительства, которая обеспечивает ввод первых мощностей объекта (первого агрегата ГЭС, ГАЭС, первого блока насосной станции и т. п.) при недостроенных сооружениях с последующим постепенным наращиванием мощности и достройки плотины до проектной отметки.
Затопление и подтопление территорий, связанное с созданием водохранилищ и оказывающее существенное влияние на экологические условия районов. Это вызывает необходимость организации работ по подготовке ложа водохранилища к заполнению и тесной увязки графика выполнения этих работ с графиком возведения основных сооружений и наполнением водохранилища. Строящиеся в последнее время гидроузлы имеют, как правило, комплексное назначение. Они одновременно решают многие народнохозяйственные задачи, затрагивают и учитывают интересы многих отраслей народного хозяйства, в частности энергетики, водного хозяйства, водного транспорта, рыбного хозяйства, лесного хозяйства, сельского хозяйства и др. Назначение гидроузла диктует определенные требования к очередности и срокам возведения сооружений.
Все рассмотренные особенности вызывают необходимость индивидуального подхода к решению отдельных вопросов производства работ и организации гидротехнического строительства по сравнению с другими видами строительства.
Основные положения проектирования ГТС
При составлении проекта нужно учитывать:
Так как количество разновидностей ГТС очень большое, то нельзя выделить типовой проект и привести условия его разработки. Все проектные решения будут применяться в зависимости от задач, целей и назначения.
Инженер-гидротехник
История профессии
Первые признаки становления профессии инженер-гидротехник связаны с развитием водного хозяйства.
В IX— VIII вв. до н.э. гидротехнические сооружения строились для орошения посевов, а в феодальный период, с появление гидротехнических изобретений, началась постройка малых сооружений, к примеру: водяных мельниц, небольших сооружений для регулирования русл рек, для водоснабжения городов и замков.
Развитие торговли и ремесел потребовало улучшения судоходных условий рек, и в Европе в XIV в. н. э. были построены первые судоходные шлюзы.
Особенности
Работа инженером-гидротехником несет в себе ответственность за качество и своевременность выполнения возложенных на него задач, использование предоставленных прав, в соответствии с рабочей инструкцией и действующим законодательством.
Обязанности
Основные обязанности инженера:
Также должен определять основные направления деятельности для группы наблюдения за ГТС (обходчики трасс и участков ГТС):
В области задач по составление технической документации по наблюдениям и контролю за состоянием системы ГТС:
В области задач по подготовке технических заданий на выполнение сторонними организациями проектных и исследовательских работ:
В области задач по контролю за выполнением строительно-монтажных и ремонтных работ подрядными организациями на ГТС:
Важные качества
В профессии инженера важен аналитический, технический склад ума, творческое мышление, внимательность, пунктуальность. Любовь к технике и воде.
Навыки и знания
Профессия инженер-гидротехник обязан знать:
Перспектива и карьера
Карьерный рост зависит от профессионализма, опыта работы и структуры предприятия в направлении гидротехнических сооружений.
При наличии выше упомянутых качеств перпектива стать руководителем подразделения ГТС и выше.
Обучение на Инженера-гидротехника (Инженера гидросооружений)
Специальность «Гидротехническое строительство», номер специальности 05.23.07, (квалификация «Инженер») можно получить во многих профильных вузах.
Курсы
Российский институт профессионального образования “ИПО” Российский институт профессионального образования “ИПО” – проводит набор учащихся на получение специальности “Инженер” по дистанционной программе профессиональной переподготовки и повышения квалификации от 9 900 рублей. Обучение в ИПО – это удобное и быстрое получение дистанционного образования. 200+ курсов обучения. 8000+ выпускников из 200 городов. Сжатые сроки оформления документов и обучение экстерном, беспроцентная рассрочка от института и индивидуальные скидки. Обращайтесь! МАСПК (Межрегиональная Академия промышленного и строительного комплекса) “Инженеры-гидротехники”, “инженеры гидросооружений” – это востребованные и достаточно редкие специалисты. Получить эту профессию на базе оконченного высшего строительного образования можно в Межрегиональной Академии дополнительного строительного и промышленного комплекса (МАСПК). Выпускники академии по окончании курсов получают диплом установленного образца. Также в МАСПК можно пройти дистанционные курсы повышения квалификации по инженерному делу и проектированию гидросооружений.
Национальный исследовательский университет «МЭИ» Промышленное, гражданское и энергетическое строительство (Институт гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии НИУ «МЭИ»).
Российский университет дружбы народов Строительство (Инженерная академия РУДН).
Оренбургский государственный университет Строительство (Архитектурно-строительный факультет).
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Строительство (Институт строительства и архитекуры УрФУ).
Тольяттинский государственный университет Строительство (Архитектурно-строительный институт)
Отзывы о профессии
«Проработала 30 лет на осетровом рыбоводном заводе «Лебяжий». Осуществляю надзор за целостностью сооружений завода. Каждое утро объезжаю территорию в 386 гектаров, слежу за состоянием прудов, дамб, насосных станций. Самое ответственное время — период половодья. Люблю свою работу и никогда не жалела о выбранной профессии».
Грачева Татьяна Михайловна,
инженер-гидротехник.
Стереотипы, юмор
Работа воспринимается типично мужской, поскольку обязанности выполняются часто при неблагоприятных погодных условиях.