что такое гравитационная плотина
Гравитационная плотина
Из Википедии — свободной энциклопедии
Возведение гравитационных плотин возможно как на скальных грунтах (например, Красноярская ГЭС), так и на нескальных грунтах (водосливные части плотин ГЭС на Волге). [3] Основной параметр этого типа плотин — отношение толщины плотины по основанию к её высоте — зависит от подстилающих пород грунта и изменяется от 0,6 для скального основания и до 1,2 — для глиняного. [3]
Благодаря простоте и надежности конструкции, гравитационные плотины являются одним из наиболее распространенных видов плотин, но, из-за необходимости использования большого количества материалов на их возведение, превосходят другие виды по своей стоимости. [2] [4] Наличие у них значительного запаса прочности позволяет облегчать конструкцию путём устройства широких пустот — в некоторых случаях заполненных балластным заполнителем — что позволяет уменьшить их стоимость (наиболее известные примеры: Братская ГЭС, Итайпу). [3] В ряде случаев верхняя часть плотин этого типа выполняется в виде вертикальной стенки, устойчивость которой обеспечена массой трапециевидного основания.
По состоянию на 2014 год, самой высокой плотиной этого типа является каменно-земляная плотина Нурекской ГЭС (300 м), самая высокая гравитационная бетонная плотина находится в составе гидроэнергетического комплекса Гранд Диксенс в Швейцарии высотой 285 м.
rushydro
rushydroRushydro rocks
Гравитационные бетонные плотины благодаря своей конструктивной простоте и надежности распространены чрезвычайно широко. Именно такой тип плотин имеют крупнейшие ГЭС мира – «Три Ущелья», «Итайпу», «Гури». В то же время, гравитационные бетонные плотины отнюдь не так просты, как кажутся.
Из названия следуют две основные особенности этого типа плотин: они сопротивляются давлению воды со стороны водохранилища за счет своей массы, и изготавливаются из бетона. Все гравитационные бетонные плотины можно разделить на две большие группы: водосбросные плотины на нескальных основаниях и плотины на скальных основаниях.
Водосбросная плотина Жигулевской ГЭС. Фото отсюда
Водосбросные плотины на нескальных основаниях входят в состав практически всех равнинных гидроузлов на многоводных реках. Их основные плотины – земляные, но сбрасывать излишки воды через них нельзя, размоет. Поэтому, строятся специальные водосбросные бетонные плотины, в ряде случаев весьма внушительных размеров, высотой до 40-50 м. Особенностью плотин этого типа является «распластанный» профиль, с развитыми противофильтрациоными устройствами. В целях экономии бетона, плотины часто облегчают устройством внутренних полостей либо совмещением водосбросной плотины со зданием ГЭС.
Водосбросные бетонные плотины, построенные в разные годы.
Гравитационные бетонные плотины на скальных основаниях куда больше и масштабнее. Они возводятся и на равнинных (в случае наличия соответствующих грунтов), и на горных реках, и достигают высоты более 200 метров. Рекорд принадлежит плотине Гранд Диксенс в Швейцарии – 285 м.
Плотина Гранд Диксенс. Фото отсюда
Схема плотины Гранд Диксенс. Взято отсюда
Идеальная форма гравитационной бетонной плотины – треугольник (та же Гранд Диксенс в профиле представляет собой почти идеальный треугольник). На практике профиль плотины зачастую отходит от этого идеального варианта, адаптируясь к особенностям конкретного створа. Например, плотина Токтогульской ГЭС в Киргизии сильно отходит от треугольной формы, что связано с необходимостью максимально уменьшить нагрузку на берега, сложенные слабыми породами.
Схема плотина Токтогульской ГЭС.
Недостатком гравитационных бетонных плотин является большой расход цемента, что повышает их стоимость. В связи с этим, используются различные методы по экономии бетона. В настоящее время, наиболее перспективным признано сооружение плотин из малоцементных укатанных бетонов, которые помимо экономии цемента позволяют значительно ускорить возведение плотины. В частности, из таких бетонов возведена значительная часть самой высокой гравитационной бетонной плотины России – Бурейской ГЭС.
Применяются и другие методы, позволяющие сэкономить бетон – устройство в плотине различных полостей, как пустых, так и занятых каким-либо оборудованием или балластом, и даже заанкеривание плотины в основание.
Плотина в Шотландии, заанкеренная в основание.
Кстати, к качеству основания высотные гравитационные бетонные плотины предъявляют довольно высокие требования, и его подготовке при строительстве уделяется большое внимание.
Что такое гравитационная плотина
Из названия следуют две основные особенности этого типа плотин: они сопротивляются давлению воды со стороны водохранилища за счет своей массы, и изготавливаются из бетона. Все гравитационные бетонные плотины можно разделить на две большие группы: водосбросные плотины на нескальных основаниях и плотины на скальных основаниях.
Водосбросная плотина Жигулевской ГЭС. Фото отсюда
Водосбросные плотины на нескальных основаниях входят в состав практически всех равнинных гидроузлов на многоводных реках. Их основные плотины – земляные, но сбрасывать излишки воды через них нельзя, размоет. Поэтому, строятся специальные водосбросные бетонные плотины, в ряде случаев весьма внушительных размеров, высотой до 40-50 м. Особенностью плотин этого типа является «распластанный» профиль, с развитыми противофильтрациоными устройствами. В целях экономии бетона, плотины часто облегчают устройством внутренних полостей либо совмещением водосбросной плотины со зданием ГЭС.
Водосбросные бетонные плотины, построенные в разные годы.
Гравитационные бетонные плотины на скальных основаниях куда больше и масштабнее. Они возводятся и на равнинных (в случае наличия соответствующих грунтов), и на горных реках, и достигают высоты более 200 метров. Рекорд принадлежит плотине Гранд Диксенс в Швейцарии – 285 м.
Плотина Гранд Диксенс. Фото отсюда
Схема плотины Гранд Диксенс. Взято отсюда
Идеальная форма гравитационной бетонной плотины – треугольник (та же Гранд Диксенс в профиле представляет собой почти идеальный треугольник). На практике профиль плотины зачастую отходит от этого идеального варианта, адаптируясь к особенностям конкретного створа. Например, плотина Токтогульской ГЭС в Киргизии сильно отходит от треугольной формы, что связано с необходимостью максимально уменьшить нагрузку на берега, сложенные слабыми породами.
Схема плотина Токтогульской ГЭС.
Недостатком гравитационных бетонных плотин является большой расход цемента, что повышает их стоимость. В связи с этим, используются различные методы по экономии бетона. В настоящее время, наиболее перспективным признано сооружение плотин из малоцементных укатанных бетонов, которые помимо экономии цемента позволяют значительно ускорить возведение плотины. В частности, из таких бетонов возведена значительная часть самой высокой гравитационной бетонной плотины России – Бурейской ГЭС.
Применяются и другие методы, позволяющие сэкономить бетон – устройство в плотине различных полостей, как пустых, так и занятых каким-либо оборудованием или балластом, и даже заанкеривание плотины в основание.
Плотина в Шотландии, заанкеренная в основание.
Кстати, к качеству основания высотные гравитационные бетонные плотины предъявляют довольно высокие требования, и его подготовке при строительстве уделяется большое внимание.
Гравитационная плотина
Гравитационная плотина — разновидность выполненных из бетона, железобетона или каменной кладки плотин, для обеспечения устойчивости которых используется только пропорциональная собственному весу плотины сила трения по основанию. [1] Таким образом, в отличие от арочно-гравитационных и арочных плотин, дизайн и структурная целостность которых базируется на использовании арочной геометрии сооружения, и в отличие от контрфорсных плотин, дизайн которых предполагает передачу давления воды в верхнем бьефе через контрфорсы на основание плотины, поперечный профиль классической гравитационной плотины близок к прямоугольному треугольнику или к прямоугольной трапеции, с прямым углом, обращенным в сторону верхнего бьефа. [2]
Возведение гравитационных плотин возможно как на скальных грунтах (например, Красноярская ГЭС), так и на нескальных грунтах (водосливные части плотин ГЭС на Волге). [2] Основной параметр этого типа плотин — отношение толщины плотины по основанию к её высоте — зависит от подстилающих пород грунта и изменяется от 0,6 для скального основания и до 1,2 — для глиняного. [2]
Благодаря простоте и надежности конструкции, гравитационные плотины являются одним из наиболее распространенных видов плотин, но, из-за необходимости использования большого количества материалов на их возведение, превосходят другие виды по своей стоимости. [1] [3] Наличие у них значительного запаса прочности позволяет облегчать конструкцию путём устройства широких пустот — в некоторых случаях заполненных балластным заполнителем — что позволяет уменьшить их стоимость (наиболее известные примеры: Братская ГЭС, Итайпу). [2] В ряде случаев верхняя часть плотин этого типа выполняется в виде вертикальной стенки, устойчивость которой обеспечена массой трапецевидного основания.
По состоянию на 2011 год, самой высокой плотиной этого типа является дамба Гранд Диксенс в Швейцарии высотой 285 м.
СОДЕРЖАНИЕ
Характеристики
Дизайн
Гравитационные плотины строятся, сначала вырубая большую часть земли на одном участке реки, позволяя воде заполнять пространство и накапливаться. После того, как земля вырублена, необходимо проверить почву, чтобы убедиться, что она может выдержать вес плотины и воды. Важно убедиться, что почва со временем не подвергнется эрозии, что позволит воде прорезать путь вокруг или под плотиной. Иногда почвы достаточно для достижения этих целей; однако в других случаях требуется кондиционирование путем добавления опорных камней, которые будут поддерживать вес плотины и воды. Есть три различных теста, которые могут быть выполнены для определения прочности опоры фундамента: подходы Вестергаарда, Эйлера и Лагранжа. Как только фундамент станет подходящим для строительства, можно начинать строительство дамбы. Обычно гравитационные плотины строятся из прочного материала, такого как бетон или каменные блоки, и имеют треугольную форму, чтобы обеспечить максимальную поддержку.
Классификации
Наиболее распространенная классификация гравитационных плотин по материалам, из которых состоит конструкция:
Гравитационные плотины можно классифицировать по плану (форме):
По высоте конструкции гравитационные плотины можно классифицировать:
Землетрясения и экосистемы
Другая проблема гравитационных плотин связана с экосистемами. Поскольку поток и количество воды меняются при строительстве плотины, это обычно влияет на площадь плотины и все, что потом. Если вода, которая обычно течет две недели в году в каком-либо районе, теперь течет постоянно, новая жизнь начнет жить и расти там. Точно так же, если вы отключите воду в том месте, где вода течет круглый год, вещи начнут умирать. Многие защитники окружающей среды имеют проблемы с плотинами из-за их воздействия на окружающую среду.