С.В. Свергузова, Н.С. Лупандина
С.В. Свергузова, Н.С. Лупандина
Эксплуатация и мониторинг
систем и сооружений
Методические указания к выполнению расчетно-графического задания
Белгород
УДК 5023(07)
ББК 20.1я7
С24
Рецензенты:
Кандидат химических наук, доцент кафедры
теоретической и прикладной химии БГТУ им. В.Г. Шухова Л.В. Денисова
Директор Общества с ограниченной ответственностью «Экотерра» Л.А. Лихачева
Свергузова, С.В.
С24 Эксплуатация и мониторинг систем и сооружений: методические указания для выполнения расчетно-графического задания / С.В. Свергузова, Н.С. Лупандина – Белгород: Изд-во БГТУ, 2017.– 41 с.
Расчетно-графическое задание состоит из графической и расчетной частей. Выполняя графическую часть, студент демонстрирует знания об основных типах плотин и их конструктивных элементах. Выполнение расчетов предназначено для усвоения студентами ряда расчетных приемов определения важных характеристик плотин.
УДК 5023(07)
ББК 20.1я7
© БГТУ им. В.Г. Шухова, 2017
ВВЕДЕНИЕ
Искусство возведения плотин известно уже с глубокой древности. О водоподъёмных плотинах упоминает Геродот. Абу-л-Фида сообщает о плотине, построенной персами для отвода воды от города Тостара. Аббас I Великий соорудил близ Кашана каменную плотину длиною 36 метров, высотою 16 м и толщиною 10 м, снабженную у подошвы каналом для пропуска воды. Наконец, в древние времена строились также весьма большие плотины для ограждения местностей от наводнений, например, арабами во II столетии н. э. Подобные же работы, по рассказу Абу-л-Фиды, предприняты были Александром Македонским для предупреждения разлива озера Кадис близ сирийского города Эмесы.
Самая древняя из известных плотин датирована 3000 годом до нашей эры. Располагалась она в ста километрах от Аммана; это была каменная стена 4,5 метров в высоту и 1 метр в толщину. В 2800/2600 году до нашей эры в 25 километрах от Каира была возведена плотина протяжённостью 102 метра; она была вскоре разрушена ливнем. В середине III века была построена целая система рядом с индийским городом Дхолавира.
При проектирование современных грунтовых плотин проводятся расчёты с учётом напряжённо-деформированного состояния при статических и динамических воздействиях. При проведении расчётов используются компьютеры, а инженеру-проектировщику требуются знания теории упругости и пластичности, ползучести, численных методов. Работа грунта моделируется с учётом наиболее важных его свойств, и применение методов механики сплошных сред позволяет получить весьма близкие к реальности результаты расчётов. Современное проектирование грунтовых плотин учитывает иногда и реологию грунтов.
При проектировании плотин следует провести несколько групп расчётов, среди которых:
· расчёты фильтрации в теле плотины;
· расчёты основания плотины;
· расчёты тела плотины;
· расчёты, связанные с сейсмостойкостью;
· расчёты устойчивости откосов плотины;
· расчёты сопряжения плотины с основанием.
Расчёты фильтрации в теле плотины необходимы для проведения прочих расчётов, например, устойчивости откосов. Фильтрационный поток через плотину влияет на работу плотины в целом. Параметры фильтрационного потока определяют конструкцию как плотины, так и сопутствующих устройств. В ходе расчёта фильтрации определяются скорости движущейся грунтовой воды, фильтрационные расходы через тело плотины, строится гидродинамическая сетка движения фильтрационного потока и депрессионная поверхность (верхняя граница фильтрационного потока в теле плотины).
При расчётах основания определяются осадки основания, несущая способность грунта, прогнозируется уплотнение (консолидация) основания.
Расчёты тела плотины определяют его осадки, проверяются прочность грунтовых материалов, даётся оценка трещинообразования.
Конструкция плотины во многом определяется свойствами местных грунтов, имеющихся вблизи створа. Также на конструирование влияют инженерно-геологическая ситуация места строительства, гидрологические характеристики реки и стока, климатические условия, сейсмичность района, наличие парка необходимых строительных машин.
В ходе конструирования решаются следующие задачи:
- назначаются габаритные размеры сооружения (высота плотины, заложение откосов, ширина гребня, размеры берм);
- выбирается тип укрепления откосов и гребня;
- определяются противофильтрационные устройства в теле плотины;
- разрабатываются дренажные устройства;
- конструируется подземный контур плотины;
- назначается тип сопряжения плотины с основанием и берегами.
Ущерб от разрушения плотины может быть чрезвычайно большим. Обусловлено это тем, что разрушение непосредственно конструкции плотины является, зачастую, лишь небольшой частью общего ущерба, в который включаются потери от разрушения сопутствующих сооружений (поскольку плотина почти всегда является лишь частью гидроузла), потери предприятий, производство на которых может быть парализовано в результате прекращения поступления от ГЭС, потери от разрушений, произведённых катастрофическим водосбросом в нижнем бьефе плотины.
В Российской Федерации безопасность гидротехнических сооружений регулируется Федеральным Законом «О безопасности гидротехнических сооружений». Плотины должны проектироваться в соответствии с действующими нормативными документами: строительными нормами и правилами (СНиПами), Государственными стандартами (ГОСТами), ведомственными нормативными документами (РД).
Мероприятия по обеспечению безопасности должны выполняться начиная со стадии проектирования. В ходе возведения плотины должна производиться проверка на соответствие работ, свойств оснований и строительных материалов проектным данным. В ходе эксплуатации сооружения требуется осуществлять натурные наблюдения - мониторинг плотины с помощью контрольно-измерительной аппаратуры. Установка аппаратуры в сооружении должна предусматриваться ещё на стадии проектных работ и обеспечивать, в зависимости от класса сооружения, наблюдения за осадками, горизонтальными смещениями, параметрами фильтрационного потока в теле плотины, температурой, напряжённо-деформированным состоянием и прочим.
Помимо аппаратного мониторинга на всех плотинах следует выполнять натурные визуальные и геодезические наблюдения. Подобные наблюдения позволяют установить фактическое состояние сооружения и определить его соответствие проектным прогнозам, своевременно предотвратить негативные процессы.
Различают два случая несоответствия плотин проектно-нормативным требованиям:
К1 — потенциально опасное состояние;
К2 — предаварийное состояние.
Потенциально опасное состояние не вызывает скорого разрушения сооружения, однако требует принятия незамедлительных мер по устранению причин состояния. Предаварийное состояние означает, что в считанные часы может случиться разрушение плотины, требуется эвакуация населения и проведение аварийно-спасательных работ.
Проведение измерений, наличие плана действий в экстренных ситуациях и готовность персонала гидроузла к аварийным ситуациям способны предотвратить аварии и избежать трагических последствий. В 1993 году на Курейской плотине резко возрос фильтрационный расход через насыпь. Произошло вымывание мелкозернистого грунта, на откосах появился и стал расти провал, грозящий катастрофическим прорывом воды через считанные часы. Руководство гидроузла смогло предотвратить катастрофу, резко снизив уровень воды в верхнем бьефе, организовав немедленную засыпку образовывавшейся воронки и кольматацию трещины с верховой стороны глинистым грунтом.
Расчетно-графическое задание состоит из графической и расчетной частей. Выполняя графическую часть, студент демонстрирует знания об основных типах плотин и их конструктивных элементах. Выполнение расчетов предназначено для усвоения студентами ряда расчетных приемов определения важных характеристик плотин.
Графические задания
1. Перечислить типы плотин и дать их характеристики. Начертить их схемы. Начертить поперечный профиль земляной плотины из однородного грунта.
2. Начертить схему воздействия подпорного сооружения на речной поток.
3. Начертить плотины разных типов и показать виды их сопряжений с основаниями.
4. Начертить схемы основных типов дренажей в плотинах
5. Начертить схемы: ограждающей дамбы с трубчатым дренажем; неоднородной плотины на малопроницаемом основании с ядром; противофильтрационных устройств в основании грунтовых плотин; размещения датчиков нормальных напряжений в ядре и переходных слоях плотины.
6. Перечислить классы сооружений плотин из грунтовых материалов и дать их характеристики.
7. Графические изображения выполнить на листах формата А4.
РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАНИЯ
Расчет длины понура
Понур – водонепроницаемое покрытие, часть флютбета, создаваемое в верхнем бьефе для удлинения пути фильтрации грунтовых вод и предохранения от размыва поверхностным потоком участка ложа реки, примыкающего к гидротехническому сооружению.
Различают жесткие (железобетонные) и гибкие (из глинистого грунта, асфальта, полимерных материалов) понуры. Выбор типа понура обуславливается водопроницаемостью грунтов основания и экономическими соображениями. Обычно, в случае, если грунт основания дня глинистый, оборудуется гидроизоляцией и с выпусками арматуры, заделываемой в анкерное сооружение. Для песчаных грунтов и супесей оборудуются грунтовые маловодопроницаемые понуры. Все виды понуров, за исключением бетонных, пригружаются грунтом, предохраняемым от размыва креплением в виде бетонных плит или каменной наброски. Гибкие водопроницаемые понуры проектируются литыми (из последовательно наносимых слоев литого гидроизоляционного материала с прокладкой армирующей рулонной стеклотканью) или оклеенными (из рулонных гидроизоляционных материалов в несколько слоев, перекрывая каждым последующим слоем стык нижерасположенного слоя. Бетонные понуры проектируются в виде плит с гидроизоляцией по напорной грани и уплотнением швов между плитами и между понуром и граничащими сооружениями. При слабодеформируемых грунтах основания для плотин IV класса иногда применяются бетонные понуры без гидроизоляционного покрытия. Длина понура принимается в пределах одного-двух понуров. Длина понура обычно принимается (3 – 5)H1 и больше, где H1 – максимальная глубина перед плотиной.
Максимальную длину понура можно определить по формуле:
, (7)
где Тв– толщина водопроницаемого основания, м; σ=kос/kн – отношение коэффициента фильтрации основания к коэффициенту фильтрации понура; δ – толщина понура, м, который обычно задаются.
Если по местным условиям длина понура ограничена, то, задаваясь длинной, можно определить толщину понура по формуле:
(8)
Сверху понур, как и экран, покрывается защитным слоем толщиной 1 – 1,2 м.
Задание 3. Вычислить максимальную длину понура, если толщина водопроницаемого слоя, если известны следующие величины: Tв, δ, 
.
Таблица 3
Варианты исходных данных к заданию №3
| № варианта | Параметры для расчета | ||
| Тв |  | δ | |
| 0,2 | |||
| 3,1 | 0,1 | 2,45 | |
| 0,5 | 0,35 | 2,2 | |
| 2,3 | 0,4 | 3,65 | |
| 0,43 | 0,3 | 1,8 | |
| 1,2 | 0,8 | ||
| 3,5 | 0,6 | 2,6 | |
| 2,7 | 0,45 | 1,75 | |
| 2,4 | 0,9 | 2,7 | |
| 1,6 | 0,8 | 1,3 | |
| 2,9 | 0,4 | 2,8 | |
| 2,2 | 0,7 | 1,6 | |
| 1,9 | 0,95 | 2,34 | |
| 0,9 | 3,0 | ||
| 0,8 | 1,5 |
Коррозия коллекторов
При эксплуатации водоотводящих коллекторов имеется опасность коррозии бетонных трубопроводов при воздействии на них агрессивной газовой фазы, скапливающейся в надводной части коллекторов. Прогнозировать возникновение коррозии можно по индексу Помероу, определяемому уравнением:
, (19)
где Z – индекс, характеризующий вероятную скорость возникновения коррозии (табл. 9); БПК5 – биохимическая потребность сточных вод в кислороде, получены в лабораторных условиях при 20 ºС, мг/л; T – температура сточных вод, ºС; J– уклон трубопровода; Q– расход сточных вод, л/с; U/b1 – отношение смоченного периметра трубопровода к ширине водного зеркала; для наполнения 0,5D,отношение U/b1=π/2.
Таблица 9
Вероятность возникновения и скорость коррозии в зависимости от величины индекса в управлении Помероу
| Индекс, Z | Ожидаемые параметры |
| Менее 5 000 | Сульфиды могут быть очень низких концентраций |
| 5 000 – 7 500 | Максимальная концентрация сульфидов может составить 0,1 мг/л. Легкая агрессивность, увеличение агрессивности при увеличении турбулентности потока. Скорость коррозии в пределах 0,1 мм/год |
| 7 500 – 10 000 | Сульфиды в высоких концентрациях, появляется запах |
| 10 000 – 15 000 | Количество сульфидов и запах увеличиваются. Быстро прогрессирующая коррозия. Скорость коррозии в пределах 1 мм/год |
| Более 15 000 | Растворимые сульфиды присутствуют постоянно. Бетонные трубы небольших диаметров могут быть разрушены за 5 – 10 лет. Скорость коррозии 2 мм/год и более |
Следует подчеркнуть, что индекс Z только указывает на возможность сульфидной коррозии. Количество сульфидов, которое продуцируется в течении 1 ч. в сточной воде, можно определить по формуле:
(20)
где 
– скорость образования сульфидов за 1 ч, мг/л; R -гидравлический радиус (ω/χ), м; υ – средняя скорость течения сточных вод, м/с; h/d – наполнение трубопровода в точке m; ЭБПК5 = БПК5∙1,07(Т-20) – эффективная БПК5. В таблице 10приведены значения ЭБПК, вычисленные для сточных вод с различной температурой.
Таблица 10
Значения ЭБПК сточных вод
| Температура, ºС | Коэффициент перевода БПК5 в ЭБПК | ЭБПК (при БПК5 = 350 мг/л) |
| 0,816 | ||
| 0,873 | ||
| 0,935 | ||
| 1,000 | ||
| 1,070 | ||
| 1,145 | ||
| 1,225 |
Среднюю скорость коррозии (мм/год) ориентировочно можно так же рассчитать по уравнению, предложенному Помероу:
(21)
Через некоторое время за счет потери сульфидов из системы концентрация сульфидов в сточной воде стабилизируется по уравнению:
(22)
где k – корректирующий коэффициент, зависящий от климатических условий: для умеренного (европейского) климата может быть принят равным 0,8; A – щелочность бетона, выраженная как эквивалент CaCO3: для бетонных труб с кварцевым заполнителем в среднем составляет 16% , для асбестоцементных труб, у которых щелочность 50%, и труб с большей щелочностью формула неприменима;
Xs= 0,7(Jυ)3/8∙iS∙b/U – степень превращения сульфидов в газовой фазе в серную кислоту на поверхности стенок трубопровода; i – коэффициент, зависящий от pH и показывающий, какая часть сероводорода переходит в растворимые сульфиды (табл. 11); S – общая концентрация растворимых сульфидов, мг/л.
Таблица 11
Значения коэффициента i в зависимости от величины pH
| pH | Часть H2S, % | i | pH | Часть H2S, % | i | |
| 6,0 | 0,91 | 7,4 | 0,28 | |||
| 6,6 | 0,72 | 7,6 | 0,2 | |||
| 6,8 | 0,61 | 7,8 | 0,14 | |||
| 7,0 | 0,50 | 8,0 | 0,09 | |||
| 7,2 | 0,39 |
Концентрацию сульфидов (мг/л) в конце напорного трубопровода определяют по формуле:
(23)
где D - диаметр трубопровода, см; C0–концентрация сульфидов в сточной воде в начале напорного трубопровода, мг/л.
Гидравлический радиус - отношение площади S поперечного сечения потока к смоченному периметру, т. е. периметру части русла, находящейся под уровнем жидкости. Гидравлический радиус служит обобщённой характеристикой размера сечения трубы некруглой формы или открытого русла. Для круглой трубы диаметром d T. p. R=d/4, для прямоугольного открытого канала большой ширины он равен глубине воды; для трапецеидальных каналов величина гидравлического радиуса изменяется от R=h/2; для течения между параллельными стенками с расстоянием b между ними R=b/2.
Таблица 12
Варианты исходных данных к заданию №9
| № п/п | БПК5мгО/л | ν, м/с | i | h/d, % | R | Х5, % | S, мг/л | T, °C | U/b | Q, л/с |
| 2,0 | 0,02 | |||||||||
| 2,2 | 0,03 | 20,3 | 1.8 | |||||||
| 1,8 | 0,04 | 1.3 | ||||||||
| 2,5 | 0,01 | 2.1 | ||||||||
| 1,9 | 0,015 | 1.4 | ||||||||
| 2,7 | 0,025 | 1.75 | ||||||||
| 2,1 | 0,035 | 30,4 | 1.65 | |||||||
| 1,8 | 0,045 | 1.85 | ||||||||
| 1,5 | 0,055 | 1.9 | ||||||||
| 2,3 | 0,022 | 1.5 | ||||||||
| 1,6 | 0,017 | 1.7 | ||||||||
| 1,7 | 0,023 | 1.3 | ||||||||
| 2,4 | 0,033 | 1.4 | ||||||||
| 2,1 | 0,05 | 1.5 | ||||||||
| 2,05 | 0,06 | 1.2 |
Библиографический список
1. Федеральный закон от 21.07.1997 №117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» (ред от 28.12.2013) // Российская газета. – 2013
2. Рассказов Л.Н. Гидротехнические сооружения. В 2 т. Т. 1. / Л.Н. Рассказов, В.Г. Орехов, Н.А. Анискин. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2008. – 576 с.
3. Кириенко И.И. Гидротехнические сооружения. Проектирование и расчет. / И.И. Кириенко, Ю.А. Химерик. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. – 253 с.
4. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов. – М.: Госстрой СССР, 1985. – 31 с.
5. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Ч.1. Глухие плотины / Р.Р. Чугаев. – М.: Агропромиздат, 1985. – 317 с.
6. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Ч.2. Водосливные плотины / Р.Р. Чугаев. – М.: Агропромиздат, 1985. – 317 с.
7. Сайфуллин О.Р. Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения / О.В. Сайфуллин. – М., 2011. – 55 с.
8. Журба М.Г. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений / М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова. – М.: АСВ, 2008.
9. Жмаков Г.Н. Эксплуатация оборудования и систем водоснабжения и водоотведения / Г.Н. Жмаков. – М.: Инфа-М, 2007. – 237 с.
10. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат, 1985.
11. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения – М.: Стройиздат, 1986.
12. РД 153-34.2-21.545-2003. Правила проведения наблюдений за работой бетонных плотин. – С-Пб., 2003. – 14 с.
13. Яковлев С.В. Канализация / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, А.И. Жуков. – М.: Стройиздат, 1975. – 632 с.
14. Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.В. Воронов. – М.: Стройиздат, 1979. – 320 с.
15. Яковлев С.В. Биологические процессы в очистке сточных вод / С.В. Яковлев, Т.А. Карюхина. – М.: Стройиздат, 1980. – 200 с.
16. Чудновский С.М. Эксплуатация и мониторинг систем и сооружений / С.М. Чудновский, О.И. Лихачева. – Вологда: ВоГУ, 2016. – 147 с.
Учебное издание
Свергузова Светлана Васильевна
Лупандина Наталья Сергеевна
Эксплуатация и мониторинг
систем и сооружений
Методические указания к выполнению расчетно-графического задания
С.В. Свергузова, Н.С. Лупандина
Эксплуатация и мониторинг
систем и сооружений
Методические указания к выполнению расчетно-графического задания
Белгород
УДК 5023(07)
ББК 20.1я7
С24
Рецензенты:
Кандидат химических наук, доцент кафедры
теоретической и прикладной химии БГТУ им. В.Г. Шухова Л.В. Денисова
Директор Общества с ограниченной ответственностью «Экотерра» Л.А. Лихачева
Свергузова, С.В.
С24 Эксплуатация и мониторинг систем и сооружений: методические указания для выполнения расчетно-графического задания / С.В. Свергузова, Н.С. Лупандина – Белгород: Изд-во БГТУ, 2017.– 41 с.
Расчетно-графическое задание состоит из графической и расчетной частей. Выполняя графическую часть, студент демонстрирует знания об основных типах плотин и их конструктивных элементах. Выполнение расчетов предназначено для усвоения студентами ряда расчетных приемов определения важных характеристик плотин.
УДК 5023(07)
ББК 20.1я7
© БГТУ им. В.Г. Шухова, 2017
ВВЕДЕНИЕ
Искусство возведения плотин известно уже с глубокой древности. О водоподъёмных плотинах упоминает Геродот. Абу-л-Фида сообщает о плотине, построенной персами для отвода воды от города Тостара. Аббас I Великий соорудил близ Кашана каменную плотину длиною 36 метров, высотою 16 м и толщиною 10 м, снабженную у подошвы каналом для пропуска воды. Наконец, в древние времена строились также весьма большие плотины для ограждения местностей от наводнений, например, арабами во II столетии н. э. Подобные же работы, по рассказу Абу-л-Фиды, предприняты были Александром Македонским для предупреждения разлива озера Кадис близ сирийского города Эмесы.
Самая древняя из известных плотин датирована 3000 годом до нашей эры. Располагалась она в ста километрах от Аммана; это была каменная стена 4,5 метров в высоту и 1 метр в толщину. В 2800/2600 году до нашей эры в 25 километрах от Каира была возведена плотина протяжённостью 102 метра; она была вскоре разрушена ливнем. В середине III века была построена целая система рядом с индийским городом Дхолавира.
При проектирование современных грунтовых плотин проводятся расчёты с учётом напряжённо-деформированного состояния при статических и динамических воздействиях. При проведении расчётов используются компьютеры, а инженеру-проектировщику требуются знания теории упругости и пластичности, ползучести, численных методов. Работа грунта моделируется с учётом наиболее важных его свойств, и применение методов механики сплошных сред позволяет получить весьма близкие к реальности результаты расчётов. Современное проектирование грунтовых плотин учитывает иногда и реологию грунтов.
При проектировании плотин следует провести несколько групп расчётов, среди которых:
· расчёты фильтрации в теле плотины;
· расчёты основания плотины;
· расчёты тела плотины;
· расчёты, связанные с сейсмостойкостью;
· расчёты устойчивости откосов плотины;
· расчёты сопряжения плотины с основанием.
Расчёты фильтрации в теле плотины необходимы для проведения прочих расчётов, например, устойчивости откосов. Фильтрационный поток через плотину влияет на работу плотины в целом. Параметры фильтрационного потока определяют конструкцию как плотины, так и сопутствующих устройств. В ходе расчёта фильтрации определяются скорости движущейся грунтовой воды, фильтрационные расходы через тело плотины, строится гидродинамическая сетка движения фильтрационного потока и депрессионная поверхность (верхняя граница фильтрационного потока в теле плотины).
При расчётах основания определяются осадки основания, несущая способность грунта, прогнозируется уплотнение (консолидация) основания.
Расчёты тела плотины определяют его осадки, проверяются прочность грунтовых материалов, даётся оценка трещинообразования.
Конструкция плотины во многом определяется свойствами местных грунтов, имеющихся вблизи створа. Также на конструирование влияют инженерно-геологическая ситуация места строительства, гидрологические характеристики реки и стока, климатические условия, сейсмичность района, наличие парка необходимых строительных машин.
В ходе конструирования решаются следующие задачи:
- назначаются габаритные размеры сооружения (высота плотины, заложение откосов, ширина гребня, размеры берм);
- выбирается тип укрепления откосов и гребня;
- определяются противофильтрационные устройства в теле плотины;
- разрабатываются дренажные устройства;
- конструируется подземный контур плотины;
- назначается тип сопряжения плотины с основанием и берегами.
Ущерб от разрушения плотины может быть чрезвычайно большим. Обусловлено это тем, что разрушение непосредственно конструкции плотины является, зачастую, лишь небольшой частью общего ущерба, в который включаются потери от разрушения сопутствующих сооружений (поскольку плотина почти всегда является лишь частью гидроузла), потери предприятий, производство на которых может быть парализовано в результате прекращения поступления от ГЭС, потери от разрушений, произведённых катастрофическим водосбросом в нижнем бьефе плотины.
В Российской Федерации безопасность гидротехнических сооружений регулируется Федеральным Законом «О безопасности гидротехнических сооружений». Плотины должны проектироваться в соответствии с действующими нормативными документами: строительными нормами и правилами (СНиПами), Государственными стандартами (ГОСТами), ведомственными нормативными документами (РД).
Мероприятия по обеспечению безопасности должны выполняться начиная со стадии проектирования. В ходе возведения плотины должна производиться проверка на соответствие работ, свойств оснований и строительных материалов проектным данным. В ходе эксплуатации сооружения требуется осуществлять натурные наблюдения - мониторинг плотины с помощью контрольно-измерительной аппаратуры. Установка аппаратуры в сооружении должна предусматриваться ещё на стадии проектных работ и обеспечивать, в зависимости от класса сооружения, наблюдения за осадками, горизонтальными смещениями, параметрами фильтрационного потока в теле плотины, температурой, напряжённо-деформированным состоянием и прочим.
Помимо аппаратного мониторинга на всех плотинах следует выполнять натурные визуальные и геодезические наблюдения. Подобные наблюдения позволяют установить фактическое состояние сооружения и определить его соответствие проектным прогнозам, своевременно предотвратить негативные процессы.
Различают два случая несоответствия плотин проектно-нормативным требованиям:
К1 — потенциально опасное состояние;
К2 — предаварийное состояние.
Потенциально опасное состояние не вызывает скорого разрушения сооружения, однако требует принятия незамедлительных мер по устранению причин состояния. Предаварийное состояние означает, что в считанные часы может случиться разрушение плотины, требуется эвакуация населения и проведение аварийно-спасательных работ.
Проведение измерений, наличие плана действий в экстренных ситуациях и готовность персонала гидроузла к аварийным ситуациям способны предотвратить аварии и избежать трагических последствий. В 1993 году на Курейской плотине резко возрос фильтрационный расход через насыпь. Произошло вымывание мелкозернистого грунта, на откосах появился и стал расти провал, грозящий катастрофическим прорывом воды через считанные часы. Руководство гидроузла смогло предотвратить катастрофу, резко снизив уровень воды в верхнем бьефе, организовав немедленную засыпку образовывавшейся воронки и кольматацию трещины с верховой стороны глинистым грунтом.
Расчетно-графическое задание состоит из графической и расчетной частей. Выполняя графическую часть, студент демонстрирует знания об основных типах плотин и их конструктивных элементах. Выполнение расчетов предназначено для усвоения студентами ряда расчетных приемов определения важных характеристик плотин.
Графические задания
1. Перечислить типы плотин и дать их характеристики. Начертить их схемы. Начертить поперечный профиль земляной плотины из однородного грунта.
2. Начертить схему воздействия подпорного сооружения на речной поток.
3. Начертить плотины разных типов и показать виды их сопряжений с основаниями.
4. Начертить схемы основных типов дренажей в плотинах
5. Начертить схемы: ограждающей дамбы с трубчатым дренажем; неоднородной плотины на малопроницаемом основании с ядром; противофильтрационных устройств в основании грунтовых плотин; размещения датчиков нормальных напряжений в ядре и переходных слоях плотины.
6. Перечислить классы сооружений плотин из грунтовых материалов и дать их характеристики.
7. Графические изображения выполнить на листах формата А4.
РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАНИЯ