Cosa è incluso nelle strutture idrauliche per una casa privata. Le strutture idrauliche come oggetti immobiliari. Impianti idraulici generali e speciali
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1. Disposizioni generali
Si chiama ingegneria idraulica quella branca della scienza e della tecnologia che, attraverso lo sviluppo di particolari complessi di strutture, attrezzature e dispositivi, si occupa dell'utilizzo delle risorse idriche e ne contrasta gli effetti dannosi.
Nell'ingegneria idraulica sono state identificate le seguenti aree principali di applicazione:
l'uso dell'energia idrica, in cui l'energia dell'acqua in movimento (che cade) viene convertita in meccanica e poi elettrica;
bonifica (miglioramento) dei terreni irrigando le zone aride e drenando le zone umide, nonché proteggendole dagli effetti dannosi dell'acqua (inondazioni, inondazioni, erosione, ecc.);
trasporto acquatico - miglioramento delle condizioni di navigabilità di fiumi e laghi, costruzione di porti, chiuse, canali, ecc.;
approvvigionamento idrico e fognario per aree popolate e imprese industriali.
Tutti i rami elencati dell'ingegneria idraulica non sono isolati, ma sono strettamente interconnessi e intrecciati nella complessa soluzione dei problemi di gestione dell'acqua.
In base al loro scopo, le strutture idrauliche si dividono in generali e speciali. I primi, utilizzati in tutti i rami dell'ingegneria idraulica, comprendono: strutture di sollevamento dell'acqua che creano pressione e la mantengono - dighe, argini, ecc.; canali sotterranei, che servono per la presa dell'acqua utile o per lo scarico dell'acqua in eccesso; approvvigionamento idrico - canali, vassoi, condutture e tunnel; normativo - per regolare i canali, proteggere le banche dall'erosione, ecc.; collegamento, che serve per collegare piscine e varie strutture idrauliche: gocce, correnti veloci, monconi, tori separati; smaltimento di ghiaccio e fanghi e rimozione dei sedimenti. Le strutture idrauliche speciali utilizzate solo in determinate condizioni includono: energia idroelettrica - costruzioni di macchine di centrali idroelettriche, strutture di deviazione; trasporti via acqua - chiuse, canali, strutture portuali; irrigazione e drenaggio - prese d'acqua, condotte idriche, impianti di trattamento.
Le strutture idrauliche vengono solitamente erette sotto forma di un complesso di strutture, tra cui sollevamento dell'acqua, canale sotterraneo, drenaggio, trasporto, energia, ecc. Tale complesso di strutture è chiamato complesso idraulico. A seconda dello scopo, possono esserci acquedotti per l'energia, l'irrigazione o la navigazione (trasporto). Tuttavia, nella maggior parte dei casi, vengono realizzati acquedotti complessi che risolvono contemporaneamente diversi problemi di gestione dell’acqua.
La costruzione di ingegneria idraulica crea un intenso impatto ingegneristico sulle condizioni naturali, modificando la posizione della base di erosione dell'area circostante nell'area del bacino, provocando cambiamenti nelle condizioni di approvvigionamento e movimento delle acque sotterranee, attivando processi di pendenza (frane), modificando il microclima della zona, ecc. Inoltre, la creazione di serbatoi con una grande riserva d'acqua può causare in caso di incidente un'inondazione catastrofica della valle del fiume sottostante la struttura. Tutto ciò richiede uno studio particolarmente attento del territorio in cui sono ubicate le centrali idroelettriche.
Durante il processo di progettazione, in base allo scopo delle strutture e alle condizioni naturali specifiche, la scelta della posizione più razionale delle strutture principali dell'acquedotto, la sua disposizione, la scelta del tipo e dei parametri delle strutture di pressione dell'acqua, la profondità di inserimento e di appoggio sulle rocce di base, viene realizzata l'interfaccia con l'ammasso roccioso adiacente ai fianchi della valle, nonché i cronoprogramma dei lavori di costruzione.
La storia delle dighe mostra che quelle la cui distruzione provocò terribili disastri crollarono nei 2/3 dei casi non per errori di calcolo o nella scelta del materiale, ma per carenze delle fondazioni - su terreni poveri, spesso saturi d'acqua, che è stata una conseguenza dell’insufficiente conoscenza delle condizioni geologiche e idrogeologiche dei terreni di fondazione. Un esempio di ciò è il disastro del bacino del Vajont in Italia.
Nel 1959, al VI Congresso sulle Grandi Dighe, gli ingegneri idraulici italiani L. Semenza, N. Biadene, M Pancini riferirono sulla diga ad arco più alta del mondo sul fiume. Vayont, 265,5 m di altezza (70 km a nord di Venezia). Il rapporto copriva in modo molto dettagliato le caratteristiche progettuali della diga. Per scaricare le acque di piena sulla cresta della diga è stato previsto uno sfioratore con 10 pozzetti, ciascuno lungo 6,6 m, due tunnel e uno sfioratore di fondo. Per rinforzare la base della diga è prevista un'area di cementazione della roccia, con un volume di perforazione di 37.000 m3. Per impedire la filtrazione sotto la diga e sulle sponde è stata installata una cortina di iniezione con un volume di perforazione di 50.000 m3. La diga è stata calcolata utilizzando 4 metodi analitici (archi indipendenti, carichi di prova, ecc.). Inoltre, presso l'istituto di Bergamo, è stato studiato il progetto della diga su due modelli (scala 1:35). Le prove su modello hanno permesso di alleggerire la diga riducendone leggermente lo spessore. Riguardo alle condizioni geologiche si è detto soltanto che la valle del Vayont è composta da calcari e dolomie, caratteristici delle Alpi orientali, che gli strati cadono a monte del fiume e questo è favorevole al sostegno della diga (Fig. 1).
La diga fu completata nel 1960 e il 9 ottobre 1963 si verificò uno dei peggiori disastri della storia dell'ingegneria idraulica, provocando la morte di oltre 2.600 persone. La causa è stata una frana crollata nel bacino idrico. La diga ad arco sottile più alta del mondo è sopravvissuta; tutti i calcoli dei progettisti si sono rivelati corretti. Come ha dimostrato l'analisi dei materiali dopo il disastro, i geologi non hanno tenuto conto del fatto che gli strati calcarei formano una piega sinclinale, il cui asse coincide con la direzione della valle. Allo stesso tempo, l'ala settentrionale è tagliata da una faglia. Nel 1960 sulla riva sinistra, nei pressi della diga, si formò una frana del volume di 1 milione di m3.
Nel 1960-1961 un catastrofico tunnel di scarico di 2 chilometri sarebbe stato violato se le frane riprendessero. Per monitorare lo sviluppo dei processi franosi, è stata posta una rete di punti di riferimento geodetici, ma come si è scoperto, i punti di riferimento non hanno tagliato la superficie di scorrimento principale. Dal 1961 al 1963 è stato osservato uno scorrimento gravitazionale continuo. Nella tarda serata del 9 ottobre 1963, 240 milioni di m3 di terreno si riversarono nel bacino in 30 secondi, ad una velocità di 15-30 m/s. Un'enorme onda alta 270 m ha attraversato in 10 secondi il bacino idrico di 2 chilometri, ha traboccato la diga e, spazzando via tutto sul suo cammino, si è schiantata nella valle. Scosse sismiche sono state registrate a Vienna e Bruxelles.
Riso. 1. Sezione geologica della valle del fiume. Vajont (Italia): 1 - Cretaceo superiore; 2 - Cretaceo inferiore; 3 - malessere; 4 - cane; 5 - leya. Numeri nei cerchi: 1 - superficie di scorrimento principale; 2 - blocco scorrevole; 3 - colpa; 4 - fondo della valle glaciale; 5 - direzione delle antiche fessure; 6 - direzione delle giovani crepe; 7 - serbatoio
2. Acquedotto
La centrale idroelettrica sul fiume di pianura comprende una centrale idroelettrica. Affinché le turbine di una centrale idroelettrica funzionino, è necessario non solo un flusso continuo di acqua, ma anche una pressione, ovvero la differenza di livello tra la vasca superiore e quella inferiore, ovvero tratti di fiume a monte e a valle della centrale idroelettrica. La pressione viene concentrata in una posizione conveniente a seguito della costruzione di una diga o di un'altra struttura di contenimento dell'acqua e del riempimento del serbatoio. Questi due elementi sono componenti importanti dell'acquedotto. È inoltre necessario un bacino per regolare il flusso irregolare del fiume, adeguandolo al consumo di acqua, vale a dire. in questo caso con il grafico del carico elettrico della centrale idroelettrica. Le centrali idroelettriche sui fiumi di pianura con acque alte si trovano nel loro letto e sono chiamate centrali idroelettriche ad acqua fluente a bassa pressione o centrali idroelettriche vicino alla diga se la pressione è sufficientemente alta.
Poiché non è economicamente fattibile accumulare rare piene d'acqua nel bacino artificiale e poiché il consumo di energia elettrica, ad es. l'utilizzo della rete idrica può essere interrotto a causa di un incidente; il complesso idroelettrico deve essere dotato di uno sfioratore per il passaggio dell'acqua dalla vasca superiore a quella inferiore, oltre a turbine, per evitare lo straripamento dell'invaso e lo straripamento dell'acqua la diga con le conseguenti conseguenze distruttive. Oltre alle turbine, il passaggio dell'acqua nella vasca inferiore in caso di spegnimento dei gruppi della centrale idroelettrica può rendersi necessario anche quando l'invaso non è pieno, se senza l'apporto di quest'acqua, le utenze idriche poste a valle - idroelettriche centrali elettriche, trasporti d'acqua, sistemi di irrigazione, ecc. - subiranno danni. Per risolvere questo problema, come parte del sistema idraulico vengono costruiti canali sotterranei con fori profondi - prese d'acqua.
Il passaggio dell'acqua nella vasca inferiore può essere necessario anche ai fini dello svuotamento del bacino per l'ispezione e la riparazione degli impianti idroelettrici. Quindi dovrebbe includere scarichi con fori profondi o inferiori. Per fornire una grande quantità di acqua per il suo scopo principale - alle turbine di una centrale idroelettrica, liberandola da inclusioni pericolose - ghiaccio, fanghiglia, sedimenti, rifiuti, ecc., Sono necessarie strutture speciali - prese d'acqua.
Una centrale idroelettrica può essere posizionata su un fiume di montagna non in prossimità di una diga, ma a valle sulla riva; l'acqua gli viene fornita dalla presa d'acqua da uno speciale condotto d'acqua e viene deviata da esso nel fiume anche da uno speciale condotto d'acqua, che insieme sono chiamati deviazione, e separatamente - derivazioni di ingresso e di uscita. Lo scopo del dispositivo di deviazione è lo stesso della costruzione di una diga, la concentrazione della pressione per un suo comodo utilizzo. Nei fiumi di montagna l'acqua cade con un'ampia pendenza superficiale, dissipando la sua energia potenziale. Un canale posato lungo la riva con pendenza minima porta l'acqua alla centrale idroelettrica con un livello della superficie che si discosta poco dal livello della vasca superiore.
Di conseguenza, la stazione sfrutta una maggiore pressione, la caduta di una sezione maggiore del fiume, non solo a causa del sostegno della diga, ma anche a causa della differenza di pendenza del fiume e del canale. Il ruolo della derivazione abduttiva è simile; il livello dell'acqua al suo interno differisce poco dal livello dell'acqua nel fiume alla fine della deviazione, tanto che all'inizio della deviazione del deflusso presso la centrale idroelettrica il livello è inferiore a quello vicino in un fiume che scorre parallelo. Pertanto, la stazione ottiene una pressione ancora maggiore, sfruttando la caduta di un ulteriore tratto del fiume. Gli idrosistemi di deviazione hanno una vasta estensione, quindi comprendono un gruppo di testa con diga, sfioratore e presa d'acqua, un gruppo di stazione con un bacino a pressione che completa la deviazione della fornitura, condotte che forniscono acqua alle turbine e un edificio per la centrale idroelettrica e gli elementi diversivi precedentemente menzionati.
Riso. 2. Complesso idroelettrico ad acqua fluente a bassa pressione con centrale idroelettrica e chiusa marittima
Nella fig. La Figura 3 mostra una centrale idroelettrica con un breve canale deviatore su un fiume di montagna. L'unità di testa comprende una diga sfioratore in calcestruzzo, una presa d'acqua con vasca di sedimentazione. L'unità della stazione comprende un bacino a pressione e uno sfioratore inattivo. Nella fig. 9 mostra, parzialmente in sezione, una centrale idroelettrica sotterranea con deviazione in galleria. Sono visibili un'alta diga con sfioratore, una presa d'acqua profonda e un serbatoio di compensazione all'estremità della parte di presa di pressione della deviazione.
Riso. 3. Centrale idroelettrica con canale di deviazione
Se è presente una diga, il complesso idroelettrico deve prevedere sfioratori, nonché prese d'acqua necessarie alla navigazione. Entrambe queste funzioni sono spesso combinate in un unico edificio. A seguito della costruzione della diga, si crea un dislivello (dislivello) tra le vasche, per superare il quale le navi sia a monte che a valle necessitano di strutture di navigazione (chiuse, ascensori per navi. Spesso, accanto all'acquedotto viene costruito un porto con una zona acquatica protetta dalle onde di tempesta, ormeggi e un ristagno per le navi svernanti.
I canali di accesso all'impianto di navigazione, a monte e a valle, formano una sorta di deviazione lungo la quale si muovono le navi, ma scorre poca acqua, solo per riempire e svuotare la camera della chiusa durante il processo di chiusura delle navi. A volte questi canali acquisiscono una lunghezza considerevole se è necessario aggirare una sezione del fiume scomoda per la navigazione - per raddrizzare una curva brusca, per aggirare le rapide. Lunghi canali con molte chiuse collegano tra loro diversi fiumi.
L'utilizzo delle risorse idriche per irrigare i terreni agricoli e irrigare le aree aride richiede la costruzione di propri complessi di strutture idrauliche e impone i propri requisiti per la regolazione del flusso del fiume. L'area del terreno irrigato è solitamente molto ampia e le strutture idrauliche situate su di essa sono così numerose che il loro complesso non può essere definito un sistema idraulico, ma sono chiamati sistema di irrigazione. Parte delle strutture, posizionate in modo compatto sul fiume utilizzato, come parte di una diga che forma un serbatoio per regolare il flusso del fiume, uno sfioratore per superare la piena, una presa d'acqua e una vasca di sedimentazione per la sedimentazione dell'acqua prelevata per l'irrigazione , è chiamata l'unità di testa dell'impianto di irrigazione.
Dal nodo di testa ai terreni irrigati, l'acqua è fornita da una conduttura idrica principale, molto spesso un canale. La sua lunghezza si misura in decine e centinaia di chilometri; lungo il percorso da esso si diramano i distributori e da essi si diramano gli irrigatori. L'acqua residua inutilizzata dei campi viene raccolta da collettori e scaricata nel corso d'acqua. Se parte del terreno irrigato si trova al di sopra del livello dell'acqua nel canale principale, l'acqua per questi terreni viene fornita tramite stazioni di pompaggio. Sulla rete di irrigazione stessa sono presenti regolatori, differenziali, strutture di scarico, ecc.
I sistemi di drenaggio in aree con eccessiva umidità del suolo e paludi diffuse non richiedono naturalmente la costruzione di dighe. Il complesso delle strutture di questi sistemi comprende drenaggi, canali piccoli e grandi, varie strutture sulla rete di drenaggio; Vengono eseguiti interventi correttivi sui corsi d'acqua (raddrizzamento, schiarimento, approfondimento, dighe costiere). Il sistema di drenaggio può essere alimentato per gravità, tuttavia, se il terreno è troppo pianeggiante, potrebbero essere necessarie stazioni di pompaggio sulla rete per pompare l'acqua nel corso d'acqua.
I sistemi integrati di approvvigionamento idrico e fognario sono molto complessi e vari. La varietà dipende principalmente dal tipo di consumatore di acqua: approvvigionamento idrico comunale o industriale. Molte industrie richiedono una fornitura continua di grandi quantità di acqua, tra cui, ad esempio, le centrali elettriche per la produzione di pasta di legno e carta, quelle metallurgiche, chimiche, termiche (e nucleari) (per il raffreddamento dei condensatori). Prima che la restante parte di quest'acqua, alterata nella sua qualità (acque reflue), venga scaricata in un corso d'acqua o restituita alla produzione (rete di acqua riciclata), deve essere purificata, disinfettata, raffreddata, ecc. Nell'ambito di un sistema di approvvigionamento idrico integrato e sistema delle acque reflue, oltre al corpo di testata delle strutture sul fiume e alla rete di condotte idriche presso l'utenza, sono presenti stazioni di pompaggio e un sistema di depurazione delle acque prelevate dal corso d'acqua, oltre ad un più complesso sistema di depurazione delle acque prelevate dal consumatore.
3. Serbatoi
Un bacino idrico è un bacino artificiale di capacità significativa, solitamente formato in una valle fluviale da strutture di ritenzione idrica per regolarne il flusso e l'ulteriore utilizzo nell'economia nazionale. Nella tabella 1 mostra i più grandi serbatoi del mondo.
Tabella 1. I serbatoi più grandi del mondo
Nel serbatoio si distinguono i seguenti elementi principali e zone (Fig. 4).
Riso. 4. Principali elementi e zone del serbatoio. Principali elementi del regime: 1 - basso livello dell'acqua fino al ristagno; 2 - livello di piena fino al ristagno; 3 - livello di ritenzione normale; 4 - livello dell'acqua alto in condizioni di ristagno
La capacità di portata di un complesso di acquedotti (le sue turbine, le campate degli sfioratori, i pozzi di fondo, le chiuse) è limitata per ragioni economiche e, meno spesso, tecniche. Pertanto, quando un bacino scorre con una frequenza molto rara (una volta ogni cento, mille o anche diecimila anni), il sistema idraulico non è in grado di far passare l'intera massa d'acqua che scorre lungo il fiume. In questi casi, il livello dell'acqua in tutto il bacino e nella diga aumenta, talvolta aumentandone il volume in modo significativo; Allo stesso tempo aumenta la capacità dell’acquedotto. Un tale aumento del livello al di sopra del FSL durante il periodo di forti inondazioni di rara frequenza è chiamato forzatura del livello del serbatoio, e il livello stesso è chiamato acqua di ritenzione forzata (FRU). Nei bacini artificiali utilizzati per il trasporto d'acqua o per il trasporto di legname, l'abbassamento del livello durante il periodo di navigazione è limitato al livello al quale la flotta fluviale, a causa dello stato delle profondità, può continuare il normale funzionamento. Questo livello, situato tra NPU e UMO, è chiamato livello di risposta alla navigazione (NS). I livelli dell'acqua, soprattutto durante NPU e FPU, alla diga e nelle zone media e superiore del bacino non sono gli stessi. Se il livello della diga corrisponde al segno NSL, man mano che si allontana da esso aumenta, prima di centimetri e poi di decine di centimetri. Questo fenomeno è chiamato curva di ristagno.
Oltre ai grandi e indubbi benefici che i serbatoi apportano, una volta riempiti comportano conseguenze, spesso negative. Questi includono quanto segue. Il danno maggiore all'economia nazionale è causato dalle continue inondazioni di territori con insediamenti, imprese industriali, terreni agricoli, foreste, risorse minerarie, ferrovie e strade, linee di comunicazione e elettriche, monumenti archeologici e storici e altri oggetti situati su di essi. Per permanentemente allagate si intendono le aree situate al di sotto del normale livello di contenimento. Anche le inondazioni temporanee di aree situate sulle rive di bacini artificiali che vanno da livelli normali a livelli forzati di ristagno causano danni, ma si verificano raramente (una volta ogni 100 - 10.000 anni).
Un aumento del livello delle acque sotterranee nell'area adiacente al bacino porta alla sua inondazione: paludi, allagamenti di strutture e comunicazioni sotterranee, anch'esse non redditizie.
Il rimodellamento (rielaborazione) delle sponde dei bacini idrici da parte di onde e correnti può portare alla distruzione di vaste aree di territorio utile e sviluppato. Lungo le sponde dei bacini idrici si verificano o si intensificano i processi franosi. Le condizioni per la navigazione e il rafting sul fiume cambiano radicalmente, il fiume si trasforma in un lago, le profondità aumentano, le velocità diminuiscono. Le dimensioni del sottoponte necessarie per il trasporto via acqua sono ridotte.
Il regime invernale del fiume cambia notevolmente, la copertura di ghiaccio sul bacino si allunga e i fanghi scompaiono, se ce n'erano. La torbidità diminuisce man mano che i sedimenti si depositano nel serbatoio.
Tra le misure per compensare i danni causati da inondazioni e inondazioni di terre, città, insediamenti operai, proprietà agricole collettive e imprese industriali vengono trasferite e restaurate in nuovi luoghi non allagati. Singoli tratti di strada vengono spostati, la loro superficie viene ampliata, le pendenze dei terrapieni vengono rafforzate, ecc. Spostano o proteggono monumenti storici e culturali e, se ciò non è possibile, li studiano e li descrivono. Sollevano le campate dei ponti e ricostruiscono gli attraversamenti dei ponti. Le imbarcazioni fluviali vengono sostituite da flotte lacustri e il rafting sulla talpa viene sostituito da zattere da traino. Effettuano la deforestazione e il disboscamento dell'area del bacino idrico. Completano lo sviluppo delle risorse minerarie (ad esempio carbone, minerali, materiali da costruzione, ecc.) o garantiscono la possibilità del loro successivo sviluppo in presenza di un serbatoio. A volte risulta economicamente fattibile, invece di rimuovere strutture economiche e insediamenti dalla zona alluvionale di un bacino idrico, attuare misure per la loro protezione tecnica.
Il complesso delle misure di ingegneria idraulica e di bonifica, riunite sotto il nome di protezione ingegneristica, comprende la diga o la recinzione di oggetti e terreni di valore, il drenaggio di aree allagate o arginate mediante drenaggio e pompaggio dell'acqua, il rafforzamento degli argini in alcune parti del bacino, ecc.
4. Dighe
Una diga è una struttura che sbarra un corso d'acqua, che sostiene l'acqua ad un livello superiore a quello domestico e concentra quindi in un unico punto una pressione conveniente per l'utilizzo, cioè la differenza di livello dell'acqua davanti e dietro la diga. La diga occupa un posto importante in qualsiasi sistema idraulico a pressione.
Le dighe vengono costruite in diverse condizioni climatiche e naturali: alle latitudini settentrionali e nelle aree di permafrost, così come al sud, nelle zone tropicali e subtropicali, con temperature elevate e positive. La loro posizione comprende fiumi di pianura con acque alte che scorrono in canali composti da terreni non rocciosi: sabbia, terriccio sabbioso, terriccio e argilla, nonché fiumi di montagna che scorrono in profonde gole rocciose, dove spesso si verificano forti terremoti. La varietà delle condizioni naturali, degli scopi per la creazione di dighe, delle dimensioni e delle attrezzature tecniche di costruzione hanno portato a una varietà di tipologie e progetti. Come altre strutture, le dighe possono essere classificate secondo molti criteri, ad esempio l'altezza, il materiale con cui sono costruite, la capacità di far passare l'acqua, la natura del loro lavoro come strutture di sostegno, ecc.
Le strutture idrauliche di ritenzione idrica, che comprendono le dighe, percepiscono forze di diversa origine, natura e durata, il cui impatto complessivo è molto maggiore e più complesso dell'impatto delle forze su edifici e strutture di tipo industriale e civile.
Per comprendere le condizioni operative delle strutture di ritenzione idrica, si consideri lo schema di una diga in calcestruzzo con i principali carichi agenti su di essa. Come tutte le strutture estese in calcestruzzo, la diga è tagliata in sezioni con giunzioni che consentono alle sezioni di deformarsi liberamente sotto l'influenza della temperatura, del ritiro e delle precipitazioni, impedendo la formazione di crepe. Su ciascuna sezione della diga avente lunghezza L, altezza H e larghezza di base B agiscono le seguenti forze.
Il peso della sezione G della diga è determinato dalle sue dimensioni geometriche e dal peso specifico del calcestruzzo g=ȓg (come è noto, il peso specifico di una sostanza è pari al prodotto della sua densità per l'accelerazione di gravità).
Riso. 5. Profili trasversali delle dighe moderne rispetto ai profili di altre strutture (dimensioni in metri): 1 - Dnepr; 2 - Bukhtarminskaya; 3 - Krasnojarsk; 4 - Bratskaja; 5 - Charvakskaya; 6 - piramide di Cheope; 7 - Toktogul; 8 - Chirkeyskaya; 9 - Sayano-Shushenskaya; 10 - Diga di Usoi; 11 - Nurek; 12 - Università statale di Mosca; 13- Ingurskaja
La pressione dell'acqua filtrata sulla base della diga è dovuta al flusso sotterraneo dell'acqua che scorre sotto pressione attraverso i pori e le fessure nel terreno della base della diga dalla coda superiore a quella inferiore. Il valore approssimativo di questa forza, detta contropressione, è pari a:
U=´gBL,
dove H1, H2 sono le profondità dell'acqua nelle piscine; g è il peso specifico dell'acqua; a è un fattore di riduzione che tiene conto dell'influenza dei dispositivi anti-infiltrazioni e del drenaggio alla base della diga.
La pressione idrostatica dell'acqua dalle piscine superiore e inferiore è determinata dalle formule:
W1=gH12L/2; W2 =gH22L/2.
Le forze sopra elencate appartengono alla categoria delle più importanti e costantemente operative. Oltre a loro, nei casi necessari, formule speciali tengono conto della pressione dinamica delle onde, della pressione del ghiaccio, dei sedimenti depositati nel serbatoio e delle forze sismiche. Le fluttuazioni irregolari della temperatura hanno un ulteriore effetto sulla resistenza di una diga in cemento. Il raffreddamento delle superfici della diga provoca sollecitazioni di trazione su di esse e si possono formare crepe nel calcestruzzo che resiste debolmente ad esse. Nelle condizioni delle forze elencate e della pressione dell'acqua, la diga deve essere robusta, resistente al taglio e impermeabile (questo requisito vale anche per le sue fondamenta). Inoltre, la diga deve essere economica, cioè Tra tutte le opzioni che soddisfano i requisiti menzionati, dovrebbe essere selezionata l'opzione caratterizzata da un costo minimo.
Un posto speciale nell'ingegneria idraulica è occupato dalle questioni relative alla filtrazione dell'acqua da monte a valle. Questo fenomeno è inevitabile e il compito dell'ingegneria idraulica è prevederlo e organizzarlo e prevenirne conseguenze pericolose o non redditizie con l'aiuto di misure ingegneristiche. I percorsi delle correnti di filtrazione possono essere: il corpo della struttura, anche se realizzata in calcestruzzo; la fondazione di una struttura, soprattutto quando si tratta di roccia non rocciosa o fratturata; banche nei luoghi in cui le strutture di pressione sono adiacenti ad esse. Le conseguenze dannose della filtrazione sono perdite improduttive di acqua dai serbatoi, che quindi non viene utilizzata per scopi economici nazionali, contropressione, che riduce il grado di stabilità della struttura in pressione, e disturbi di filtrazione o deformazioni del corpo della diga in terra o non -fondazione rocciosa, in particolare sotto forma di soffusione o sollevamento.
La soffusione è solitamente chiamata rimozione di piccole particelle mediante flusso di filtrazione attraverso i pori tra particelle più grandi; si verifica in terreni non coesivi (sciolti) - sabbiosi eterogenei, sabbiosi-ghiaiosi. Con la soffusione chimica, i sali presenti nelle rocce vengono disciolti. Un deflusso è la rimozione da parte di un flusso sotterraneo, che filtra da sotto una struttura in pressione a valle, di volumi significativi di terreno di fondazione costituito da rocce coesive, come argille, argille, ecc.
Per garantire il normale funzionamento della struttura ed eliminare fenomeni pericolosi, durante la progettazione della struttura viene previsto un circuito sotterraneo razionale (Fig. 6). Ciò si ottiene aumentando il percorso di filtrazione sotto la struttura, creando un rivestimento impermeabile nella vasca superiore (a valle) e un potente serbatoio d'acqua nella vasca inferiore, ponendo palancole o altre tende, denti o altri accorgimenti.
Riso. 6. Schema di una diga su una base di filtro (secondo S.N. Maksimov, 1974): 1 - corpo della diga, 2 - corpo idrico, 3 - grembiule, 4 - giù, 5 - linee di flusso, 6 - palancole
Dighe realizzate con materiali del terreno.
Un antico tipo di strutture idrauliche a pressione sono le dighe realizzate con materiali del terreno. A seconda dei terreni utilizzati, le dighe possono essere omogenee o eterogenee; nel profilo trasversale, il corpo di queste ultime è costituito da più tipologie di terreni. Per costruire una diga su terreno omogeneo, vengono utilizzati vari terreni poco permeabili: sabbia, morena, loess, terriccio sabbioso, terriccio, ecc. In termini di progettazione della diga e della sua connessione con la fondazione, questo è il tipo più semplice di pressione struttura.
Le dighe in terreno eterogeneo, a loro volta, si dividono in dighe con uno schermo di terreno a bassa permeabilità, posato sul lato del versante a monte della diga, e dighe con nucleo, in cui il terreno a bassa permeabilità è situato al centro della diga. il profilo della diga. Al posto del nucleo del terreno si possono utilizzare diaframmi non del terreno realizzati in asfalto, cemento armato, acciaio, polimeri, ecc.. Gli schermi possono anche essere realizzati con i materiali non del terreno specificati.
A seconda del metodo di esecuzione dei lavori, le dighe in terra possono essere dighe alla rinfusa, con compattazione meccanica del terreno versato, o dighe alluvionali, costruite utilizzando mezzi di idromeccanizzazione; quest'ultimo metodo di costruzione delle dighe in terra, soggetto a condizioni adeguate (fornitura di acqua, energia e attrezzature, presenza di un'adeguata composizione del terreno, ecc.), è caratterizzato da un'elevata produttività, arrivando fino a 200mila m3/giorno.
Le dighe in roccia e terra sono realizzate nella parte principale del volume in roccia di riporto; la loro impermeabilità è ottenuta costruendo uno schermo o un nucleo, posato su terreni a bassa permeabilità (argille, ecc.). Tra la pietra e il terreno a grana fine vengono installati i filtri inversi: strati transitori di sabbia e ghiaia con una grossolanità crescente verso la pietra per impedire la soffusione del terreno dei dispositivi antifiltrazione.
Tali dighe sono ampiamente utilizzate nelle strutture idrauliche ad alta pressione sui fiumi di montagna. Pertanto, l'altezza della diga della centrale idroelettrica di Nurek sul fiume. Vakhshe è a 300 m.
Il loro vantaggio, rispetto ad altri tipi di dighe, è l'utilizzo della pietra e del terreno disponibile in cantiere, la possibilità di un'ampia meccanizzazione dei principali tipi di lavoro (getto di pietra e riempimento del terreno), nonché una sufficiente resistenza sismica. Rispetto ad altri tipi di dighe in terra, le dighe in terra-roccia si distinguono per una maggiore pendenza del pendio, vale a dire minore quantità di materiali.
La ridotta ampiezza del contatto a bassa permeabilità tra la diga in terra-roccia e la fondazione complica la progettazione della loro interfaccia impermeabile. Nei terreni non rocciosi è necessario infiggere una fila di palancole o posare uno sperone di cemento, mentre nei terreni rocciosi viene installata una cortina di cemento iniettando malta cementizia attraverso pozzi perforati nelle fessure della roccia. Tali collegamenti impediscono pericolosi fenomeni di filtrazione alla base delle strutture in pressione.
Le dighe in rockfill vengono erette mediante lancio o colata di pietre e la loro impermeabilità è garantita da uno schermo sul versante a monte o da un diaframma al centro del profilo, costruite con materiali non appartenenti al suolo (cemento armato, legno, asfalto, acciaio, plastiche, ecc.). Le dighe in pietra sono costruite con muratura in pietra a secco, che richiede anche l'installazione di schermi, oppure con muratura in pietra con malta. Oggigiorno queste dighe vengono costruite raramente.
Dighe realizzate con materiali artificiali.
Le dighe in legno sono uno dei più antichi tipi di strutture a pressione, risalenti a molte centinaia di anni fa. In queste dighe, i carichi principali sono sostenuti da elementi in legno, e la loro stabilità al taglio e al galleggiamento è assicurata fissando le strutture in legno alla base (ad esempio piantando pali) o caricandole con zavorra in pietra o terreno (strutture a filari). . Le dighe in legno vengono costruite per salti bassi, da 2 a 20 m.
Le dighe in tessuto hanno iniziato a essere costruite relativamente di recente a causa dell'avvento di materiali sintetici durevoli e impermeabili. I principali elementi strutturali delle dighe in tessuto sono il guscio stesso, riempito con acqua o aria e che funge da barriera (stramazzo), dispositivi di ancoraggio per fissare il guscio alla scanalatura di cemento, un sistema di tubazioni e apparecchiature di pompaggio o di ventilazione per riempire e svuotare il conchiglia. Il campo di applicazione delle dighe in tessuto raramente supera il limite del battente di 5 m.
Le dighe in calcestruzzo sono ampiamente utilizzate nell'ingegneria idraulica. Sono costruite in diverse condizioni naturali e consentono il tracimamento dell'acqua attraverso apposite campate sulla loro cresta (dighe di spillover), cosa impossibile o irrazionale nelle dighe realizzate con materiali di terra. Le loro forme strutturali sono molto diverse, il che dipende da molti fattori. L'altezza massima della diga in cemento a gravità di Grand Dixance (Svizzera) è di 284 m. In Russia, la diga Sayano-Shushenskaya del tipo ad arco-gravità è stata eretta sullo Yenisei con un'altezza di 240 m. La diga ha una base rocciosa fondazione. Le dighe di scarico delle cascate Svirsky e Volzhsky sono state costruite su fondamenta non rocciose in condizioni geologiche difficili. Le dighe in cemento leggero sono apparse più tardi di quelle massicce e hanno una distribuzione relativamente piccola in Russia. In base alla progettazione, le dighe in calcestruzzo sono divise in tre tipologie: a gravità, ad arco e a contrafforte. Il tipo più famoso di queste dighe sono le dighe a contrafforte. Il loro vantaggio rispetto a quelli massicci è il volume minore di lavoro concreto. Allo stesso tempo, richiedono calcestruzzo e rinforzi più durevoli con rinforzo.
Le dighe a gravità, quando sottoposte alle forze principali della pressione idrostatica, forniscono una sufficiente resistenza al taglio, principalmente a causa del loro grande peso proprio. Per contrastare la filtrazione dell'acqua, vengono installate cortine di cementazione alla base della diga (in fondazioni rocciose) e vengono infisse file di palancole (in fondazioni non rocciose). Per aumentare la stabilità della diga, viene organizzato il drenaggio, vengono installate cavità che riducono la contropressione e vengono adottate altre misure.
Le dighe ad arco sono curve in pianta con convessità verso la vasca superiore; resistono all'azione della pressione idrostatica e di altri carichi di taglio orizzontali principalmente grazie alla loro enfasi sulle rive della gola (o spalle). Quando si costruiscono dighe ad arco, un requisito obbligatorio è la presenza di rocce sufficientemente resistenti e poco cedevoli nelle zone costiere. Queste dighe, come le dighe a gravità, non richiedono un peso significativo di muratura in calcestruzzo; sono più economiche delle dighe a gravità. I raggi di curvatura dei loro elementi arcuati aumentano dal basso verso l'alto.
Le dighe a contrafforte sono costituite da una serie di contrafforti, la cui forma nella facciata laterale è prossima a un trapezio, posti ad una certa distanza l'uno dall'altro; i contrafforti sostengono i controsoffitti, che assorbono i carichi agenti dal lato a monte. Le campate del ponte poggiano sui contrafforti superiori. A loro volta, i contrafforti trasferiscono il carico alla base. I tipi più noti di dighe a contrafforte sono: dighe a contrafforte massicce, con soffitti piani e dighe a più archi. Le dighe a contrafforte possono essere cieche o sfioratrici. Sono edificati su terreni rocciosi e non; in quest'ultimo caso presentano un elemento strutturale aggiuntivo sotto forma di platea di fondazione, il cui scopo è quello di ridurre le tensioni nel terreno di fondazione. Per conferire maggiore resistenza sismica ai contrafforti in condizioni sismiche trasversali (al di là del fiume), essi sono talvolta collegati tra loro da travi massicce.
Una caratteristica delle dighe a contrafforte è la maggiore larghezza alla base e la pendenza della facciata superiore, che fa sì che una significativa componente verticale della pressione dell'acqua venga trasferita a quest'ultima, comprimendo la diga alla base e conferendole stabilità. contro il taglio, nonostante il peso ridotto. La contropressione in tali dighe è inferiore a quella delle massicce dighe a gravità.
Le dighe a contrafforte richiedono volumi di calcestruzzo inferiori rispetto alle dighe a gravità, tuttavia, i costi per migliorare la qualità del calcestruzzo, rinforzare e complicare il lavoro le rendono abbastanza vicine tra loro in termini di indicatori economici. La diga a contrafforte più alta (a più archi), Daniel-Johnson, alta 215 m, è stata costruita in Canada.
5. Sfioratori
Oltre alla diga cieca, nella struttura di un complesso idroelettrico, di grande importanza sono gli sfioratori, ovvero dispositivi per scaricare le acque di piena in eccesso o far passare i flussi per altri scopi. Esistono diverse soluzioni per la localizzazione degli sfioratori in un acquedotto.
Le campate degli sfioratori possono essere costruite sulla cresta di una diga di cemento nel letto del fiume o su una pianura alluvionale del fiume; quindi la struttura assumerà la forma di una diga sfioratore. Uno sfioratore può essere costruito indipendentemente dalla diga sotto forma di una struttura speciale situata sul versante costiero e quindi chiamato sfioratore costiero.
Sia nel corpo diga che sul pendio della sponda, le aperture degli sfioratori possono essere posizionate vicino al limite della cresta della diga o in profondità al di sotto del livello della sorgente. I primi sono chiamati sfioratori di superficie, i secondi - profondi o di fondo.
Le campate superficiali delle dighe a sfioratore possono essere aperte (senza paratoie), ma solitamente sono dotate di paratoie che regolano il livello dell'acqua a monte. Per evitare che il serbatoio trabocchi, le paratoie vengono aperte parzialmente o completamente, impedendo che il livello dell'acqua superi il normale livello di ritenzione (NLV). Per migliorare le condizioni per il passaggio dell'acqua attraverso la diga, la sua cresta assume un profilo liscio e arrotondato, che poi si trasforma in una superficie a forte pendenza, terminando in prossimità del livello della sorgente con un altro arrotondamento inverso, indirizzando il flusso nel letto del fiume. L'intera lunghezza del fronte dello sfioratore è divisa in più campate mediante tori. I tori, inoltre, percepiscono la pressione dell'acqua dalle porte e servono anche come supporti per i ponti destinati a servire i meccanismi di sollevamento e le porte e i collegamenti di trasporto tra le sponde.
L'acqua rilasciata attraverso la diga ha una grande riserva di energia potenziale, che si trasforma in energia cinetica. La lotta contro l'energia distruttiva del flusso scaricato attraverso la diga viene effettuata in vari modi. Dietro la diga di scarico, gli assorbitori di energia sono installati su una massiccia lastra di cemento sotto forma di masse di cemento separate: dama, pilastri o travi di cemento armato. Talvolta, a valle di una diga a sfioratore, si organizza un regime di superficie installando nella parte inferiore dello sfioratore una sporgenza e un piede, staccandosi dal quale, a velocità maggiore, il flusso si concentra in superficie, e un rullo con moderata sotto di esso si formano velocità inverse sul fondo.
Dietro le dighe a sfioratore, che hanno fondamenta non rocciose, dietro le pozze d'acqua viene realizzato un grembiule, una sezione permeabile rinforzata del letto del fiume.
Tipicamente, sulla riva, gli sfioratori si trovano negli acquedotti con dighe costituite da materiali del suolo che non consentono il passaggio dei flussi d'acqua attraverso la loro cresta, così come negli acquedotti con dighe in cemento in gole strette, dove il canale è occupato da una centrale idroelettrica. edificio della stazione vicino alla diga. I loro tipi sono molto diversi. Quelli più comunemente utilizzati sono gli sfioratori di superficie, nei quali lo scarico scorre lungo la superficie dell'argine in uno scavo a cielo aperto. Si trovano su una o due sponde, spesso accanto alla diga, e presentano i seguenti componenti: un canale di ingresso, lo sfioratore stesso con campate di scarico, tori e paratoie (o ad azione automatica senza paratoie), un canale di scarico sotto forma di una caduta ad alto flusso o a gradini (usata raramente). Gli sfioratori costieri sono completati con dispositivi di scavo dell'acqua, simili a quelli installati a valle delle dighe a sfioratore: un pozzo di trincea.
Se le condizioni locali impediscono il tracciamento del canale di sbocco, esso può essere sostituito con un tunnel di sbocco; Ciò si tradurrà in uno sfioratore costiero del tipo a tunnel. Gli sfioratori costieri a tunnel sono costituiti dai seguenti componenti: un canale di ingresso situato ad altitudini elevate del pendio costiero nella vasca superiore, lo sfioratore stesso con paratoie e un tunnel di scarico che termina con una sezione del canale e un distributore d'acqua.
Gli sfioratori profondi e di fondo sono situati a quote prossime al fondo del corso d'acqua su cui viene realizzato l'impianto idraulico. Sono predisposti per i seguenti scopi: far passare il flusso del fiume durante la costruzione di una diga nell'alveo del fiume (sfioratori da cantiere), e in alcuni casi far passare tutto o parte del flusso di scarico. Le loro varietà principali sono gli sfioratori a tunnel e tubolari. I tunnel di scarico si trovano nei massicci rocciosi costieri, aggirando la diga, la loro lunghezza è di diverse centinaia di metri, le dimensioni della sezione trasversale sono determinate dalla portata. La forma della sezione trasversale degli sfioratori da costruzione è solitamente a forma di ferro di cavallo. I restanti tunnel, operanti ad alta pressione, hanno sezione circolare.
Gli sfioratori tubolari sono ubicati nel complesso idroelettrico a seconda del tipo di diga. Se la diga è in cemento (a gravità, a contrafforte o ad arco), gli sfioratori sono tubi che ne tagliano il corpo da monte a valle e sono dotati di paratoie. Se la diga è interrata, sotto la diga vengono installati scarichi tubolari, approfondendoli nella base. Sono una torre da cui si originano tubi in acciaio o in cemento armato di sezione rotonda o rettangolare, a seconda della pressione. Possono essere singoli o assemblati in una sorta di “batterie”, a seconda del consumo. Cancelli e meccanismi di controllo sono posizionati nelle parti di ingresso e di uscita dei tubi.
Cancelli e ascensori. I cancelli principali servono a regolare i flussi di scarico e i livelli dell'acqua nella vasca superiore, nonché a consentire, in alcuni casi, il passaggio di foresta, ghiaccio, rifiuti e sedimenti. Possono coprire completamente o parzialmente i canali sotterranei. Il design dei cancelli dipende dalla loro posizione; le porte dei fori superficiali, spesso grandi, percepiscono una pressione idrostatica relativamente bassa; le valvole dei fori profondi, che hanno dimensioni significativamente più piccole, subiscono un'elevata pressione idrostatica. I cancelli sono spesso realizzati in acciaio, per piccole pressioni e campate di fori bloccati - dal legno, in strutture non critiche a bassa pressione con grandi campate - da materiali in tessuto (dighe in tessuto). Le più diffuse nelle strutture idrauliche sono le valvole piatte, che sono una struttura metallica a forma di scudo che si muove nelle scanalature verticali di tori e monconi. I componenti di una paratoia piana sono: un rivestimento impermeabile che assorbe la pressione dell'acqua a monte, quindi un sistema di travi, capriate e strutture di sostegno che rotolano o scorrono lungo apposite rotaie incassate in scanalature. La massa della parte mobile dei cancelli è piuttosto significativa; a grandi altezze e campate supera le 100 tonnellate, il che richiede potenti meccanismi di sollevamento. Per ridurre la forza di sollevamento dei meccanismi, vengono utilizzate valvole segmentali che, durante il sollevamento e l'abbassamento, ruotano attorno ai cardini incorporati nei tori e negli spallamenti. Anche tali valvole sono ampiamente utilizzate, ma il loro costo supera il costo delle valvole piatte.
6. Prese d'acqua
bacino idrico della pianura della diga dell'acquedotto
Scopo della presa d'acqua. Le prese d'acqua sono parti di opere di presa d'acqua, il cui scopo principale è quello di raccogliere l'acqua da un corso d'acqua (fiume, canale) o serbatoio (lago, bacino); l'azione a cui sono destinati può essere chiamata presa d'acqua.
Il consumatore di solito regola il flusso d'acqua. L'apporto d'acqua deve essere assicurato a qualsiasi livello di ritenzione, dal normale (NLV) al più basso livello di volume morto (LVL).
Le funzioni della struttura di presa dell'acqua comprendono la purificazione dell'acqua da impurità e corpi estranei.
Strutture di presa dell'acqua. La progettazione e l'attrezzatura della presa d'acqua dipendono in gran parte dal tipo di unità idraulica e dal tipo di conduttura dell'acqua: pressione o non pressione. Pertanto, una descrizione della struttura e dell'attrezzatura delle prese d'acqua e del loro funzionamento è possibile solo separatamente per ciascuna tipologia. Le dimensioni della presa d'acqua sono caratterizzate dalle dimensioni della sua sezione di ingresso, dove sono poste le griglie trattenimento detriti (spesso chiamate griglie trattenimento detriti). Per facilitare la pulizia dei filtri e ridurre le perdite di carico sui filtri, la velocità del flusso all'ingresso non deve essere superiore a 1,0 m/s. L'area di ingresso delle grandi turbine si misura in centinaia di metri quadrati.
Una presa d'acqua di questo tipo, individuale per ciascuna turbina, è un foro rettangolare nella massa della diga, che si restringe gradualmente e si trasforma in una sezione circolare del condotto della turbina.
La parte superiore dell'ingresso è chiusa da un muro di cemento armato - una visiera, abbassata sotto l'ULV. La visiera assorbe la pressione del ghiaccio e intrappola gli oggetti galleggianti. Davanti all'imbocco della presa d'acqua è installata una griglia 1 di tondini in nastro d'acciaio per trattenere i detriti sospesi nell'acqua che potrebbero danneggiare la turbina. Durante il funzionamento, i detriti che si accumulano all'ingresso dell'acqua e sulla griglia vengono rimossi con un rastrello o una benna meccanica, poiché quando la griglia si intasa, la sua resistenza al flusso d'acqua aumenterà notevolmente.
Dietro la griglia, nei tori vengono ricavate delle scanalature per installare la saracinesca 3 e interrompere l'alimentazione idrica al condotto della turbina. Per poter effettuare la manutenzione e la riparazione dell'otturatore rapido, davanti ad esso sono disposte le scanalature 2 per l'otturatore di riparazione. È possibile accedere alla valvola per l'ispezione e la riparazione attraverso lo sportello di ispezione 6. La valvola di riparazione è più semplice, non è necessario che funzioni rapidamente, non viene abbassata nel flusso, ma in acque calme. Dietro la valvola è installato un condotto dell'aria 7: un tubo per fornire aria al condotto dell'acqua della turbina, sostituendo l'acqua che esce attraverso la turbina nel caso in cui la presa d'acqua venga chiusa da una valvola di riparazione di emergenza. Per facilitare il funzionamento, sopra la presa d'acqua viene eretto un edificio dotato di un carroponte di montaggio. In condizioni climatiche favorevoli l'edificio non viene costruito e viene utilizzata una gru di montaggio a portale.
La valvola principale regola il flusso d'acqua in base al programma di consumo dell'acqua. Il movimento della serranda viene effettuato tramite un azionamento idraulico.
In caso di piccole fluttuazioni del livello della vasca superiore, l'opera di presa dell'acqua è posizionata a quote elevate della costa; si tratta della cosiddetta presa d'acqua costiera superficiale. Con un'ampia gamma di livelli operativi del serbatoio, è necessario installare una presa d'acqua costiera profonda, situata leggermente al di sotto dell'ULV.
7. Condutture idriche
Scopo delle condotte idriche. L'acqua che entra nella presa d'acqua e viene ripulita dalle impurità deve essere lasciata al consumatore secondo il programma di consumo. Uno dei requisiti principali per le condotte idriche (in pressione e non in pressione) è l'impermeabilità delle loro pareti. L'acqua non dovrebbe essere persa lungo il percorso e questa perdita non dovrebbe rendere paludosa l'area circostante. Per una centrale idroelettrica è inoltre necessario che l'energia potenziale del flusso si disperda il meno possibile lungo il percorso, e che la pendenza della sua superficie libera o piezometrica sia piccola. Per fare ciò le pareti della tubazione devono essere lisce e caratterizzate da una bassa resistenza al flusso. Sono necessarie pareti lisce per condutture idriche, sistemi di irrigazione e sistemi di approvvigionamento idrico: maggiore è l'acqua fornita, più facile è garantire la fornitura per gravità ai consumatori, minore è l'energia spesa per il funzionamento delle stazioni di pompaggio. Solo per i canali marittimi la rugosità delle pareti non ha importanza, poiché le velocità al loro interno sono piccole o pari a zero.
Le pareti delle condotte non devono essere erose dalla velocità della corrente e dalle onde (le onde si formano, ad esempio, quando le navi si muovono lungo i canali).
Le dimensioni della sezione trasversale della condotta idrica sono determinate sulla base di calcoli tecnici ed economici. Anche il tipo e la struttura della conduttura idrica vengono determinati sulla base di confronti tecnici ed economici. A seconda dello scopo della conduttura dell'acqua, delle sue dimensioni, delle condizioni naturali e delle condizioni di costruzione e funzionamento, canali, vassoi, condutture e tunnel possono essere utilizzati come conduttura dell'acqua. I primi due tipi sono non-pressione, il terzo è pressione; il tunnel può essere pressurizzato o non pressurizzato (se non è riempito fino all'orlo con acqua). Spesso la soluzione ottimale si ottiene combinando in sequenza diversi tipi di sezioni di condotte idriche.
Il tipo di condotto più semplice ed economico è solitamente un canale. I canali sono comuni in tutte le aree dell'ingegneria idraulica. Si consiglia di posare il percorso del canale sul piano in modo che l'acqua al suo interno sia nella rientranza e l'altezza delle dighe sia ridotta. La forma della sezione trasversale è trapezoidale (a volte di forma più complessa), la pendenza dei pendii è determinata dalla loro stabilità; il terreno non deve scivolare.
Nel terreno roccioso la sezione trasversale del canale si avvicina a quella rettangolare. La larghezza della sezione trasversale del canale è maggiore della sua profondità al fine di ridurre le perdite d'acqua dovute alla filtrazione dal canale, aumentare la velocità del flusso e ridurre la resistenza al flusso, vale a dire La pendenza della superficie, il fondo e le pendenze del canale sono ricoperte da un rivestimento, molto spesso in cemento o cemento armato. Sotto il rivestimento viene posto uno strato di terreno grossolano (ghiaia) con funzione drenante.
Un tunnel è il tipo di condotto più costoso per unità di lunghezza. Se il tunnel viene posato su terreni deboli e non rocciosi, il suo costo aumenta particolarmente. A questo proposito, può essere preferito ai tipi di deviazione di superficie solo se è notevolmente più breve, consente di raddrizzare il percorso o se il pendio costiero lungo il quale può essere tracciato il percorso non è adatto per la deviazione di superficie - terreno molto accidentato, alta pendenza, frane, valanghe.
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Strutture idrauliche strutture progettate per utilizzare le risorse idriche (fiumi, laghi, mari, falde acquifere) o per combattere gli effetti distruttivi degli elementi acquatici. A seconda dell'ubicazione di G. s. può essere mare, fiume, lago, stagno. Esistono anche idrocarburi superficiali e sotterranei. In accordo con gli sportelli di gestione delle acque serviti dalla città. Ci sono: energia idrica, bonifica, trasporti d'acqua, trasporto di legname, pesca, per l'approvvigionamento idrico e fognario, per l'utilizzo delle risorse idriche, per il miglioramento urbano, per scopi sportivi, ecc. Ci sono G.s. generale, utilizzato per quasi tutti i tipi di utilizzo dell'acqua, e speciale, costruito per qualsiasi ramo della gestione dell'acqua. Al generale G. s. includono: ritenzione idrica, approvvigionamento idrico, regolazione, presa d'acqua e acque reflue. Le strutture di ritenzione idrica creano una pressione o una differenza nei livelli dell'acqua davanti e dietro la struttura. Questi includono: dighe (vedi diga) (il tipo di sistema idraulico più importante e più comune), blocco di canali fluviali e valli fluviali, aumento del livello dell'acqua accumulata nella vasca superiore, dighe (vedi diga) (o pozzi), recintare la zona costiera e prevenirne l'allagamento durante le inondazioni e le piene dei fiumi, durante le maree e le tempeste nei mari e nei laghi. Le strutture di approvvigionamento idrico (condotte idriche) servono a trasferire l'acqua in punti specificati: canali, tunnel idraulici (vedi tunnel idraulico), vassoi (vedi scivolo), condutture. Alcuni di essi, ad esempio i canali, a causa delle condizioni naturali della loro ubicazione, della necessità di attraversare vie di comunicazione e garantire la sicurezza operativa, richiedono la costruzione di altri sistemi idraulici, riuniti in un gruppo speciale di strutture sui canali (Acquedotti, Dyukers, ponti, attraversamenti in traghetto, blocchi, cancelli, sfioratori, Shugosbrosy, ecc.). Normativo (correttivo) G. s. sono progettati per modificare e migliorare le condizioni naturali del flusso dei corsi d'acqua e proteggere i letti e le sponde dei fiumi dall'erosione, dalla deposizione di sedimenti, dagli effetti del ghiaccio, ecc. Quando si regolano i fiumi, vengono utilizzati dispositivi di controllo del flusso (mezze dighe (Vedi Half- dighe), scudi, dighe, ecc.), strutture di protezione delle sponde, strutture di guida e ritenzione del ghiaccio. Le strutture di presa dell'acqua (presa d'acqua) sono predisposte per raccogliere l'acqua da una fonte d'acqua e convogliarla in una conduttura idrica. Oltre a garantire una fornitura ininterrotta di acqua ai consumatori nella quantità richiesta e al momento richiesto, proteggono le strutture di approvvigionamento idrico dall'ingresso di ghiaccio, fanghiglia, sedimenti, ecc. Le strutture di drenaggio vengono utilizzate per far defluire l'acqua in eccesso da serbatoi, canali, bacini a pressione, ecc. Possono essere canali e costiere, superficiali e profonde, consentendo lo svuotamento parziale o completo dei serbatoi. Per regolare la quantità di acqua rilasciata (scaricata), le strutture degli sfioratori sono dotate di paratoie idrauliche (Vedi Paratoia idraulica). Per piccoli scarichi d'acqua vengono utilizzati anche gli sfioratori automatici, che si attivano automaticamente quando il livello della vasca superiore sale sopra un livello prestabilito. Questi includono sfioratori aperti (senza cancelli), sfioratori con cancelli automatici e sfioratori a sifone. Speciale G.s. - strutture per l'utilizzo dell'energia idrica - edifici di centrali idroelettriche (Vedi Centrale idroelettrica), piscine a pressione, ecc.; strutture per il trasporto dell'acqua - chiuse di navigazione, ascensori per navi, fari, ecc., strutture per le condizioni di passaggio della nave, zattere, vare di tronchi, ecc.; strutture portuali - moli, frangiflutti, moli, attracchi, banchine, rimesse per barche, scivoli, ecc.; bonifica - canali principali e di distribuzione, regolatori di gateway su sistemi di irrigazione e drenaggio; pesca: scale per pesci, elevatori per pesci, stagni per pesci, ecc. In alcuni casi, le strutture generali e speciali sono combinate in un unico complesso, ad esempio, uno sfioratore e un edificio di una centrale idroelettrica (la cosiddetta centrale idroelettrica combinata) o altre strutture per svolgere più funzioni contemporaneamente. Quando si svolgono attività di gestione delle acque, i sistemi idraulici uniti da un obiettivo comune e situati in un unico luogo costituiscono complessi chiamati nodi del sistema idraulico. o acquedotto (Vedi Acquedotto). Numerosi acquedotti costituiscono sistemi di gestione dell'acqua, quali energia, trasporti, irrigazione, ecc. In conformità con la loro importanza per l'economia nazionale di G. s. (progetti di costruzione di ingegneria idraulica) nell'URSS sono divisi in 5 classi in base al capitale. La 1a classe comprende le principali costanti di G. s. centrali idroelettriche con una capacità di oltre 1 milione. kW; entro il 2 - costruzione di centrali idroelettriche con una capacità di 301mila - 1 milione. kW, strutture su vie navigabili interne di superstrade (ad esempio, sul fiume Volga, canale Volga-Don intitolato a V.I. Lenin, ecc.) e costruzioni di porti fluviali con un fatturato di merci di navigazione di oltre 3 milioni di merci convenzionali T; alla 3a e 4a classe - strutture di centrali idroelettriche con una capacità di 300mila. kW o meno, strutture sulle principali vie navigabili interne e rotte di importanza locale, costruzioni di porti fluviali con un fatturato di merci di 3 milioni convenzionali T e meno. La classe 5 comprende i G. s temporanei. Anche i progetti edilizi di bonifica sono suddivisi per capitale in 5 classi. A seconda della classe dei progetti, viene assegnato il grado di affidabilità dei sistemi idraulici, ovvero vengono stabiliti i loro margini di resistenza e stabilità, il consumo massimo stimato di acqua, la qualità dei materiali da costruzione, ecc. Inoltre, secondo la classe patrimoniale di G. s. vengono determinati il volume e la composizione del lavoro di indagine, progettazione e ricerca. Caratteristiche caratteristiche di G. s. sono associati all'effetto su G. s. flusso d'acqua, ghiaccio, sedimenti e altri fattori. Questo effetto può essere meccanico (carichi statici e idrodinamici, soffusione del suolo, ecc.), fisico e chimico (abrasione delle superfici, corrosione dei metalli, dilavamento del calcestruzzo), biologico (marciume delle strutture in legno, usura del legno da parte di organismi viventi, ecc.) .). Condizioni per la costruzione degli insediamenti urbani. sono complicati dalla necessità di attraversare strutture durante il periodo della loro costruzione (di solito per diversi anni) i cosiddetti. costi di costruzione del fiume, del ghiaccio, del legname per le zattere, delle navi, ecc. Per la costruzione della città. è necessaria un’ampia meccanizzazione dei lavori di costruzione. Vengono utilizzate prevalentemente strutture monolitiche e prefabbricate-monolitiche, meno spesso prefabbricate e standard, che sono determinate da varie combinazioni non ripetitive di condizioni naturali: topografiche, geologiche, idrologiche e idrogeologiche. L'influenza dei sistemi idraulici, in particolare dei sistemi di ritenzione idrica, si estende su un vasto territorio, all'interno del quale si verificano l'esondazione di singoli terreni, l'innalzamento del livello delle falde acquifere, il crollo degli argini, ecc. Pertanto, la costruzione di tali strutture richiede un lavoro di alta qualità e garantisce un'elevata affidabilità delle strutture, perché incidenti G. s. causare gravi conseguenze: vittime umane e perdita di beni materiali (ad esempio, il cedimento della diga di Malpasse in Francia e del bacino idrico di Vayont in Italia hanno provocato vittime, distruzione di città, ponti e strutture industriali). Miglioramento di G. s. associato all'ulteriore sviluppo dell'ingegneria idraulica (vedi Ingegneria idraulica), in particolare studi teorici e sperimentali sull'effetto dell'acqua sulle strutture e sulle loro fondazioni (idraulica dei flussi e delle strutture, filtrazione), con lo studio del comportamento delle rocce e non- terreni rocciosi come fondazione e come materiale per strutture (Meccanica dei terreni, Geologia ingegneristica) con lo sviluppo di nuove tipologie e progettazioni di sistemi geologici. (dighe leggere ad alta pressione, centrali idroelettriche mareomotrici, ecc.), richiedendo meno tempo e denaro per la loro costruzione. V. N. Pospelov.
Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .
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strutture idrauliche- Strutture progettate per utilizzare le risorse idriche o prevenire gli effetti dannosi dell'acqua sull'ambiente, ad esempio una diga, un bacino idrico. strutture idrauliche Varie tipologie di strutture (dighe, canali, condotte,... ... Dizionario di geografia
Vedi strutture idrauliche EdwART. Dizionario dei termini del Ministero delle situazioni di emergenza, 2010 ... Dizionario delle situazioni di emergenza
Dighe, edifici di centrali idroelettriche, sfioratori, strutture di drenaggio e scarico dell'acqua, tunnel, canali, stazioni di pompaggio, chiuse marittime, ascensori per navi; strutture progettate per proteggere dalle inondazioni e dalla distruzione delle coste... ... Dizionario ecologico
Dighe, edifici di centrali idroelettriche, sfioratori, strutture di drenaggio e scarico dell'acqua, tunnel, canali, stazioni di pompaggio, chiuse marittime, ascensori per navi; strutture progettate per proteggere dalle inondazioni e dalla distruzione delle coste... ... Dizionario dei termini commerciali
STRUTTURE IDRAULICHE- (prendersi cura di loro) negli allevamenti ittici, ispezione sistematica delle strutture, nonché la loro protezione da danni e distruzione, effettuata da un ingegnere idraulico e piscicoltore. Ogni anno G.s. esaminato da una commissione che rende difettoso... ... Allevamento di pesci da stagno
Progettato per utilizzare le risorse idriche e per combattere gli effetti distruttivi dell'elemento acqua. Esistono strutture idrauliche: strutture di contenimento dell'acqua (dighe, dighe, ecc.), strutture di approvvigionamento idrico (canali, condutture, tunnel, ecc.),... ... Dizionario enciclopedico
GOVERNO DELLA FEDERAZIONE RUSSA
RISOLUZIONE
Sulla classificazione delle strutture idrauliche
In conformità con l'articolo 4 della legge federale "Sulla sicurezza delle strutture idrauliche" il governo della Federazione Russa
decide:
1. Stabilire che le strutture idrauliche siano suddivise nelle seguenti classi:
Classe I - strutture idrauliche di altissimo pericolo;
Classe II - strutture idrauliche ad alto pericolo;
III classe - strutture idrauliche di media pericolosità;
Classe IV - strutture idrauliche a basso rischio.
2. Approvare gli allegati criteri per la classificazione delle opere idrauliche.
3. Stabilire che se un'opera idraulica, secondo i criteri approvati con la presente deliberazione, può essere classificata in diverse classi, tale opera idraulica appartiene alla più elevata di esse.
Presidente del governo
Federazione Russa
D.Medvedev
Criteri per la classificazione delle strutture idrauliche
APPROVATO
Risoluzione del governo
Federazione Russa
del 2 novembre 2013 N 986
1. Classi di strutture idrauliche in base alla loro altezza e al tipo di terreno di fondazione:
Struttura idraulica | Tipo di terreno base- | Altezza della struttura idraulica (metri) |
|||
1. Dighe realizzate con materiali del terreno | |||||
2. Dighe in calcestruzzo, cemento armato; | da 60 a 100 | ||||
strutture edili subacquee | |||||
centrali idroelettriche; serrature per la spedizione; ascensori delle navi e altre strutture coinvolte nella creazione del fronte di pressione | |||||
3. Muri di sostegno | |||||
4. Marino | |||||
5. Marino | 15 o meno | ||||
6. Strutture di recinzione per impianti di stoccaggio di rifiuti liquidi | |||||
7. Strutture di recinzione; strutture di protezione dal ghiaccio | |||||
8. Bacini asciutti e liquidi; | 15 o meno | ||||
camere della banchina di carico | 10 o meno | ||||
Note: 1. I terreni sono suddivisi in: A - rocciosi; B - sabbioso, a grana grossa e argilloso allo stato solido e semisolido; B - argilloso, saturo d'acqua allo stato plastico.
2. L'altezza della struttura idraulica e la valutazione della sua fondazione sono determinate in base alla documentazione di progettazione.
3. Nelle posizioni 4 e 7, invece dell'altezza della struttura idraulica, viene presa la profondità della base della struttura idraulica.
2. Classi di strutture idrauliche in base al loro scopo e alle condizioni operative:
Struttura idraulica | Classe |
1. Strutture idrauliche di sostegno dell'acquedotto di bonifica con volume di invaso, milioni di metri cubi: | |
oltre 1000 | |
da 200 a 1000 | |
da 50 a 200 | |
50 o meno | |
2. Strutture idrauliche di centrali idrauliche, di pompaggio, mareomotrici e termiche con capacità installata, MW: | |
più di 1000 | |
da 300 a 1000 | |
da 10 a 300 | |
10 o meno | |
3. Strutture idrauliche delle centrali nucleari, indipendentemente dalla potenza | |
4. Strutture idrauliche e canali marittimi sulle vie navigabili interne (ad eccezione delle strutture idrauliche dei porti fluviali): | |
superstrada | |
principale e locale | |
5. Strutture idrauliche di sistemi di bonifica per l'area di irrigazione e drenaggio servita dalle strutture, migliaia di ettari: | |
oltre 300 | |
da 100 a 300 | |
da 50 a 100 | |
50 o meno | |
6. Canali per scopi complessi di gestione delle acque e strutture idrauliche su di essi con il volume totale annuo di approvvigionamento idrico, milioni di metri cubi: | |
oltre 200 | |
da 100 a 200 | |
da 20 a 100 | |
meno di 20 | |
7. Strutture idrauliche protettive marine e strutture idrauliche di canali marittimi, porti marittimi con il volume del turnover del carico e il numero di scali delle navi durante la navigazione: | |
oltre 6 milioni di tonnellate di carichi secchi (oltre 12 milioni di tonnellate di liquidi) e oltre 800 scali navali | |
da 1,5 a 6 milioni di tonnellate di carichi secchi (da 6 a 12 milioni di tonnellate di liquidi) e da 600 a 800 scali | |
meno di 1,5 milioni di tonnellate di carichi secchi (meno di 6 milioni di tonnellate di liquidi) e meno di 600 scali navali | |
8. Strutture idrauliche protettive marine e strutture idrauliche delle imprese e basi di costruzione navale e di riparazione navale marittima, a seconda della classe dell'impresa | |
9. Strutture idrauliche protettive dei porti fluviali, delle imprese di costruzione navale e di riparazione navale | |
10. Strutture idrauliche dei porti fluviali con turnover medio giornaliero di merci (tonnellate convenzionali) e turnover di passeggeri (passeggeri convenzionali): | |
oltre 15.000 unità convenzionali tonnellate e altro ancora | |
3501-15000 conv. tonnellate e 501-2000 unità convenzionali. passeggeri (categoria porto 2) | |
751-3500 conv. tonnellate e 201-500 unità convenzionali. passeggeri (categoria porto 3) | |
750 o meno convenzionale tonnellate e 200 o meno unità convenzionali. passeggeri (categoria porto 4) | |
11. Strutture idrauliche degli ormeggi marittimi, strutture idrauliche dei passaggi a livello, sistema più leggero per la rotazione delle merci, milioni di tonnellate: | |
oltre 0,5 | |
0,5 o meno | |
12. Strutture idrauliche di ormeggio per disarmo, riparazioni interviaggio e rifornimento di navi | |
13. Strutture idrauliche di ormeggio delle imprese di costruzione navale e di riparazione navale per navi con dislocamento a vuoto, migliaia di tonnellate: | |
oltre 3,5 | |
3,5 o meno | |
14. Costruzione e strutture idrauliche di sollevamento e varo di navi con massa di varo migliaia di tonnellate: | |
Oltre i 30 | |
da 3,5 a 30 | |
3,5 o meno | |
15. Strutture idrauliche fisse delle apparecchiature di navigazione | |
16. Strutture idrauliche temporanee utilizzate nelle fasi di costruzione, ricostruzione e revisione di strutture idrauliche permanenti | |
17. Opere idrauliche di protezione delle sponde |
Note: 1. La classe delle strutture idrauliche delle centrali idroelettriche e termiche con potenza installata inferiore a 1000 MW, specificata in posizione 2, aumenta di uno se le centrali sono isolate dai sistemi energetici.
2. La classe delle strutture idrauliche specificate nella posizione 6 è aumentata di uno per i canali che trasportano l'acqua verso regioni aride in terreni montuosi difficili.
3. La classe delle strutture idrauliche della sezione del canale dalla presa dell'acqua di testa al primo serbatoio di regolazione, nonché le sezioni del canale tra i serbatoi di regolazione, previste nella posizione 6, è ridotta di uno se l'approvvigionamento idrico al principale consumatore d'acqua durante il periodo di liquidazione delle conseguenze di un incidente sul canale può essere assicurato grazie alla capacità di regolazione dei serbatoi o di altre fonti.
4. La classe delle strutture idrauliche dei porti fluviali specificata alla posizione 10 è aumentata di uno se il danneggiamento delle strutture idrauliche dei porti fluviali può comportare emergenze di carattere federale, interregionale e regionale.
5. La classe delle strutture idrauliche specificate nelle posizioni 13 e 14 è aumentata di uno a seconda della complessità delle navi in costruzione o in riparazione.
6. La classe delle strutture idrauliche specificata nella posizione 16 viene aumentata di uno se il danneggiamento di tali strutture idrauliche potrebbe portare ad un'emergenza.
7. La classe delle opere idrauliche di cui alla posizione 17 è aumentata di uno qualora i danni alle opere idrauliche di protezione delle sponde possano comportare emergenze di carattere federale, interregionale e regionale.
3. Classi di strutture idrauliche protettive in base alla pressione massima sulla struttura di contenimento dell'acqua:
Aree protette | Prevalenza massima di progetto (metri) |
|||
e oggetti | ||||
1. Aree residenziali | ||||
oltre 2500 | ||||
dalle 21:00 alle 25:00 | ||||
dalle 18.00 alle 21.00 | ||||
dalle 10 alle 15 | ||||
2. Strutture per il miglioramento della salute | ||||
3. Strutture con volume di produzione annuale totale e (o) costo dei prodotti immagazzinati una tantum, miliardi di rubli: | ||||
oltre 5 | ||||
da 1 a 5 | ||||
meno di 1 | ||||
4. Monumenti culturali e naturali | ||||
4. Classi di strutture idrauliche a seconda delle conseguenze di possibili incidenti idrodinamici:
Classe idraulica | Numero | Numero di persone, condizioni di vita | Misurare | Caratteristiche dell'area di distribuzione della situazione di emergenza conseguente all'incidente |
più di 20000 | nel territorio di due o più entità costituenti della Federazione Russa |
|||
da 500 a 3000 | entro |
|||
territorio di uno |
||||
da 100 a 1000 | nel territorio di un comune |
|||
nel territorio di un'entità economica |
Testo del documento elettronico
preparato da Kodeks JSC e verificato rispetto a:
Raccolta della legislazione
Federazione Russa,
N 45 dell'11.11.2013, articolo 5820
L'ingegneria idraulica si riferisce a strutture progettate per utilizzare le risorse idriche naturali (fiumi, laghi, mari, acque sotterranee) o per prevenire (ridurre) gli effetti dannosi dell'acqua sull'ambiente (lotta contro le inondazioni, erosione costiera, protezione dalle colate di fango, ecc.).
Con l'aiuto delle strutture idrauliche vengono attuate alcune misure di gestione dell'acqua, vengono creati bacini idrici, vengono regolate le portate e i livelli dell'acqua, vengono fatti passare il ghiaccio e i sedimenti, ecc.
Le strutture idrauliche hanno scopi diversi e sono costruite in una varietà di condizioni naturali.
In base alla tipologia di corso d'acqua o bacino su cui sono realizzate, le strutture idrauliche si suddividono in fluviali, marine, lacustri o stagni, intrasistemi o di rete (sugli impianti idraulici) e sotterranee.
Le strutture di bonifica della rete si dividono in di regolazione (regolatori o serrande, prese d'acqua, parzializzatori e spartitori di scarico delle acque), di adduzione (scarichi, tubazioni, acquedotti, condotte di prima pioggia, ecc.) e di interfaccia (differenze, flussi rapidi, ecc.). ).
In base alle condizioni di interazione con un corso d'acqua o bacino e alla natura delle funzioni svolte, le strutture idrauliche si distinguono:
ritenzione idrica (dighe, dighe, ecc.), che bloccano un corso d'acqua o racchiudono un serbatoio (ad esempio un serbatoio sfuso), uno stagno e assorbono la pressione dell'acqua. La sezione del corso d'acqua (serbatoio) sopra la struttura di ritenzione idrica è chiamata vasca superiore, sotto - vasca inferiore; la differenza nei livelli dell'acqua a monte e a valle direttamente vicino alla struttura è chiamata pressione sulla struttura;
approvvigionamento idrico (canali, condutture, gallerie idrauliche, scivoli, ecc.), utilizzati per fornire acqua ai luoghi di consumo, ad esempio da un fiume a terreni irrigati;
prese d'acqua, utilizzate per la raccolta delle acque provenienti da corsi d'acqua e bacini artificiali;
sfioratori (sfioratori, sfioratori profondi, sfioratori, ecc.) - per scaricare l'acqua in eccesso (inondazioni) e utili “rilasci” nelle acque di coda, per mantenere le necessarie condizioni sanitarie nelle acque di coda, profondità per la navigazione, ecc.;
opere di regolamentazione (dighe direzionatrici, opere di protezione delle sponde, ecc.), atte a regolare l'interazione del flusso con il canale (combattere l'erosione e i depositi di sedimenti), proteggere le sponde dagli effetti delle onde e delle correnti.
In base allo scopo previsto, le strutture idrauliche sono suddivise in strutture per scopi generali e per scopi speciali. Le strutture per uso generale comprendono la ritenzione idrica, l'approvvigionamento idrico, il drenaggio e le strutture di regolamentazione utilizzate per vari settori dell'economia nazionale e progettate per fornire il supporto e la capacità richiesti del serbatoio, il passaggio del flusso di piena previsto, ecc. Le strutture speciali includono strutture progettate per le esigenze di un ramo di aziende agricole idriche. Sono strutture particolari le bonifiche (canali, stazioni di pompaggio, ecc., destinate al drenaggio, all'irrigazione e all'irrigazione dei terreni); acqua-energia (costruzioni di centrali idroelettriche e centrali ad accumulazione con sistema di pompaggio, canali e gallerie di deviazione, vasche di equalizzazione ed altre strutture destinate all'utilizzazione dell'energia idrica); trasporti per via d'acqua (canali, chiuse marittime, banchine, frangiflutti, ecc.); rafting in legno (scivoli di tronchi, passaggi densi, ecc.); pesca (scale per pesci, elevatori per pesci, stagni per pesci, ecc.); per l'approvvigionamento idrico e lo smaltimento delle acque reflue (prese d'acqua, stazioni di pompaggio, canali, collettori, impianti di trattamento, ecc.); contrastare le inondazioni, le colate di fango, l'erosione del suolo (dighe di protezione, caditoie, ecc.): utilizzare le acque sotterranee (prese d'acqua sotterranee, ecc.); per la realizzazione di discariche di sterili, serbatoi di fanghi (dighe, condotte, ecc.).
In alcuni casi, vengono utilizzate strutture combinate che svolgono contemporaneamente diverse funzioni, ad esempio edifici combinati di centrali idroelettriche (con aperture di scarico), chiuse di navigazione - sfioratori, sfioratori combinati con prese d'acqua e DRL
In base alle condizioni d'uso, le strutture idrauliche fluviali si dividono in permanenti, utilizzate durante il funzionamento continuo, e temporanee. Allo stesso tempo, le strutture temporanee includono quelle utilizzate solo durante la costruzione o la riparazione di strutture permanenti.
Le strutture idrauliche permanenti si dividono in primarie e secondarie.
I principali includono strutture idrauliche (dighe, dighe, sfioratori, canali; tunnel, condutture, strutture di presa dell'acqua, vasche di compensazione, edifici di centrali idroelettriche, centrali di pompaggio e stazioni di pompaggio; chiuse di navigazione e ascensori per navi, passaggi per pesci e pesci strutture di protezione, ecc.), la cui distruzione comporta l'interruzione del normale funzionamento delle centrali elettriche, la cessazione o la riduzione dell'approvvigionamento idrico dei sistemi di irrigazione, l'allagamento delle aree drenate e arginate, la cessazione o la riduzione della navigazione marittima e del trasporto di legname.
Tra le strutture secondarie rientrano le strutture idrauliche (paratoie di riparazione, guide di flusso e pareti e dighe separate, chiuse di navigazione, strutture di protezione degli argini e di protezione dal ghiaccio, ecc.), la cui distruzione non comporta le conseguenze sopra menzionate.
2. Se l'incidente di un'opera di ritenzione idrica non provoca conseguenze catastrofiche a valle (se il complesso idroelettrico è situato in una zona disabitata o in prossimità del mare), allora la classe determinata secondo la Tabella 1.1) può essere ridotta di uno unità di incidente o interruzione del funzionamento della struttura, viene valutato il danno all'economia nazionale, causato da interruzioni nella fornitura di acqua ed elettricità alla popolazione e alle imprese, cessazione dell'irrigazione dei terreni agricoli, ecc. A seconda delle conseguenze di il cedimento delle strutture di ritenzione idrica, la loro altezza, il materiale e il tipo di terreno di fondazione, la classe della struttura è assegnata secondo la Tabella 1.1.
A seconda delle conseguenze della violazione del funzionamento delle strutture idrauliche di ritenzione idrica, la classe viene assegnata secondo la Tabella 1.2, tenendo conto del tipo e degli indicatori dell'oggetto progettato.
La classe delle principali strutture idrauliche di ritenzione idrica è presa in base al suo valore più alto (vedi Tabelle 1.1 e 1.2).
La classe delle principali strutture idrauliche di un sistema idraulico complesso che soddisfa i requisiti di diversi partecipanti al complesso di gestione dell'acqua (ad esempio, bonifica del terreno, trasporto di energia e acqua) dovrebbe essere stabilita per il partecipante le cui prestazioni corrispondono alla classe più alta .
La classe delle principali strutture idrauliche, centrali idrauliche o termiche con una capacità inferiore a 1,5 milioni di kW, determinata secondo la Tabella 1.2, può essere aumentata se questa centrale è isolata dal sistema e serve grandi insediamenti o imprese industriali, trasporti, ecc., tenendo conto dell'entità delle conseguenze dell'interruzione della fornitura di energia elettrica.
La classe delle principali strutture idrauliche (eccetto IV) dovrebbe essere abbassata di uno:
per gli edifici delle classi I e II che non sono coinvolti nella creazione di un fronte di pressione (ad eccezione degli edifici delle centrali idroelettriche, delle condutture di derivazione della pressione e dell'acqua delle turbine, dei bacini a pressione e delle camere di espansione);
STRUTTURE IDRAULICHE, strutture ingegneristiche destinate alla realizzazione di varie attività di gestione delle acque. A seconda della posizione, le strutture idrauliche possono essere marine, fluviali, lacustri o stagni.
Esistono strutture idrauliche generali, che soddisfano le esigenze di quasi tutti i settori dell'industria idrica, e strutture speciali, costruite per qualsiasi settore. A seconda della natura dell'impatto sul flusso del fiume, le strutture idrauliche generali sono suddivise in ritenzione idrica, regolazione, approvvigionamento idrico, canale sotterraneo e presa d'acqua.
Le strutture di ritenzione idrica influenzano in modo significativo il regime idrologico del flusso d'acqua (profondità, velocità del flusso, portate dell'acqua, contenuto di sedimenti, ecc. Cambiano). Questi includono dighe e argini (pozzi). Una diga (il tipo di struttura idraulica più importante e più comune) blocca il letto di un fiume e crea una pressione o una differenza di livello dell'acqua nelle vasche superiore e inferiore, che consente di ottenere energia idraulica, facilita il drenaggio dell'acqua per l'irrigazione dei campi e dell'approvvigionamento idrico e ridistribuisce il flusso del fiume nel tempo (lo regola). L'altezza delle dighe negli anni '70 superava i 300 m (diga del complesso idroelettrico Nurek), la lunghezza lungo la cresta era di diversi chilometri. A seconda del materiale utilizzato, le dighe possono essere in terra (il tipo più comune di diga), in cemento o in cemento armato. In precedenza, le dighe venivano costruite anche in muratura, segale e legno (oggi sono estremamente rare). Le dighe (pozzi) differiscono dalle dighe in quanto non sono costruite allo scopo di generare pressione, ma per proteggere aree terrestri (dalle inondazioni) o territori e aree acquatiche nei porti (dagli effetti delle maree, delle ondate di vento). Con l'aiuto delle dighe vengono costruiti bacini artificiali (ad esempio nelle centrali di pompaggio e di energia mareomotrice, i cosiddetti bacini di decantazione, ecc.) e letti di canali.
Le funzioni di una struttura di ritenzione idrica a bassa pressione possono essere svolte anche da speciali strutture idrauliche: edifici di centrali idroelettriche, chiuse, passaggi per pesci.
Le strutture normative (che regolano il canale) modificano il regime di flusso locale (all'interno del canale). Sono progettati per fornire la profondità, la velocità del flusso e la forma del canale necessarie per la navigazione e il rafting (legname) sui fiumi; cambiamenti nella direzione e nella forma del canale nell'interesse, ad esempio, della navigazione (creazione dei cosiddetti canali o passaggi di navi); regolazione dell'attività erosiva del corso d'acqua; proteggere il letto del fiume e le sponde dall'erosione, dalla sedimentazione, dall'esposizione al ghiaccio, ecc. Le strutture di regolamentazione sono dighe e canali costruiti nel letto del fiume; dispositivi di direzione del getto (bracci, scudi, ecc.); strutture di protezione bancaria, ecc.
Le strutture di approvvigionamento idrico creano flussi d'acqua artificiali; servono a trasferire l'acqua in punti specifici. Questi includono canali, vassoi, condotte a flusso libero, acquedotti e tunnel idraulici. Queste strutture, di lunghezza variabile da diversi metri a decine e centinaia di chilometri, creano corsi d'acqua per la navigazione, il rafting e altri scopi, forniscono acqua ai sistemi di approvvigionamento idrico e di irrigazione, nonché alle turbine idroelettriche e simili.
I canali sotterranei assicurano il drenaggio delle acque in eccesso da un corpo idrico (serbatoio, canale, bacino a pressione, ecc.), principalmente durante le piene primaverili o piovose, al fine di garantire il funzionamento in sicurezza dell'acquedotto. I canali sotterranei (sfioratori, flussi rapidi, gradini, ecc.) sono realizzati in cemento, cemento armato, metallo e meno spesso in legno. In base alle loro caratteristiche operative si distinguono in regolamentati e non regolamentati (automatici); secondo la modalità idraulica: non pressione (con superficie d'acqua aperta) e pressione.
Le strutture di presa dell'acqua assicurano la selezione dell'acqua da una fonte d'acqua e la sua direzione verso l'approvvigionamento idrico o le strutture delle acque reflue. Oltre a garantire una fornitura ininterrotta di acqua ai consumatori nella quantità e al momento richiesti, le strutture di presa dell'acqua proteggono il tratto di approvvigionamento idrico da detriti, sedimenti, ghiaccio e impediscono l'ingresso dei pesci. La presa d'acqua prevede (mediante l'installazione di valvole o saracinesche) la possibilità di interrompere l'accesso dell'acqua dal corpo idrico.
Le strutture idrauliche speciali - edifici di centrali idroelettriche, chiuse, ascensori per navi, muri di banchine, moli, supporti per impianti di perforazione offshore, impianti di trattamento delle acque reflue municipali, industriali e superficiali, ecc. - sono diverse e caratterizzate da molte caratteristiche individuali.
Le strutture idrauliche per vari scopi sono combinate in un'unica unità idraulica (unità idraulica), la cui composizione è determinata dal suo scopo. Spesso gli acquedotti vengono costruiti per soddisfare contemporaneamente le esigenze di più settori dell'economia nazionale; quindi di solito vengono chiamati complessi.
Un complesso di strutture idrauliche che copre un territorio significativo e comprende una serie di strutture idrauliche è chiamato sistema di gestione dell'acqua (o idraulico) (energia idroelettrica, irrigazione, drenaggio, navigazione, ecc.). Molti sistemi di gestione dell’acqua, come i singoli acquedotti, hanno uno scopo complesso.
Le strutture idrauliche differiscono dalle altre strutture ingegneristiche per una serie di caratteristiche legate all'impatto costante del flusso d'acqua su di esse. Questo effetto può essere meccanico (carichi statici e idrodinamici, soffusione del suolo, ecc.), fisico e chimico (abrasione delle superfici, corrosione dei metalli, dilavamento del calcestruzzo), biologico (marciume delle strutture in legno, usura del legno da parte di organismi viventi, ecc.) .). Le condizioni per la costruzione di strutture idrauliche sono complicate dalla necessità di passare attraverso le strutture durante il periodo della loro costruzione (di solito per diversi anni) i cosiddetti flussi di costruzione del fiume, del ghiaccio, del legname con zattere, delle navi, ecc. Per la costruzione di strutture idrauliche, è necessaria un'ampia meccanizzazione dei lavori di costruzione. Vengono utilizzate prevalentemente strutture monolitiche e prefabbricate-monolitiche, meno spesso prefabbricate e standard, che sono determinate da varie combinazioni non ripetitive di condizioni naturali: topografiche, geologiche, idrologiche e idrogeologiche. L'influenza delle strutture idrauliche, in particolare delle strutture di ritenzione idrica, si estende su un vasto territorio, all'interno del quale singole aree di terreno vengono allagate, il livello delle falde acquifere aumenta, gli argini crollano e simili. Pertanto, la costruzione di tali strutture richiede un lavoro di alta qualità e la garanzia di un'elevata affidabilità delle strutture, poiché gli incidenti delle strutture idrauliche causano gravi conseguenze: vittime umane e perdita di beni materiali (ad esempio, gli incidenti alla diga di Malpasse in Francia nel 1959 e al Vayont serbatoio in Italia nel 1963 provocò vittime umane, distruzione di città, ponti e strutture industriali).
Illuminato. guarda l’art. Ingegneria idraulica.
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