Гидродинамикалық тор құрудың сызба жолы

АЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Азақ ұлттық аграрлық университеті

Базарбаев А.Т.

ГИДРОТЕХНИКАЛЫҚ ҚҰРЫЛЫМДАР

Оқулық құрал

Алматы 2011

УДК 626/627 (075.8)

ББК 38.778

Б 16

Базарбаев А.Т.

Б Гидротехникалық құрылымдар. Оқулық құрал. Алматы: ҚазҰАУ,

С. Сурет 115. кесте 17. Қолданға әдебиеттер тізімі – 30.

ISBN 978-601-241-303-8

Рецензенттер: Зәуірбек Ә.К., т.ғ.д., ҚазҰАУ «Гидравлика және ауылшаруа шылығын сумен қамтамасыз ету» кафедрасының профессоры.

Қасымбеков Ж.Қ., т.ғ.д., ҚазҰТУ «Құрылыстық инженерлік жүйелер» кафедрасының профессоры.

Оқулық құралда бетоннан соғылған бөгеттер, су қоймасы құра -мындағы топырақтан соғылған бөгеттер, өзендерге салынған су алғыш құрылымдар, су тұндырғылар және құм-тас ұстағыш құрылғылар туралы деректер келтіріл -ген. Құрылымдардың су өткізгіштік қабілетін анытау тәсілдері, бөгеттердің орнықтылығын есептеу және құрылым астымен сүзіліп ағатын су ағымын анықтау тәсілдері келтірілген. Сонымен қатар кейінгі кезде гидромелиорация саласында қолана басталған полимер материалдардан жасалған жұмсақ бөгеттер, гидротехникалық құрылымдардың қақпақтары туралы мәліметтер келтірілген.

Оқулық құрал 050805 «Су ресурстары және суды пайдалану» және 050810 «Мелиорация, жерді қорғау және баптау» мамандықтарының студенттеріне және магистраттарына арналған

Қазақ ұлттық аграрлық университетінің Ғылыми Кеңесі (№10 хаттама, 11.05.2011ж.) баспаға ұсынды

Базарбаев А.Т., 2011

© «Агроуниверситет» баспасы, 2011

МАЗМҰНЫ

№№	Тақырып аты	Бе ті
	Су шаруашылығы, және оның салалары. Әлемнің, Қазақстанның су қорлары және оларды кешенді пайдалану. Су шаруашылығы, және оның экологияға, қоршаған ортаға әсері. Қазақстандағы су шаруашылығының дамуына қысқаша шолу
	Гидротехникалық құрылымдардың топталуы -классификациялары. Су тораптары мен су жүйелері. Гидротехникалық құрылымдардың жұмыс атқару жағдайлары мен ерекшеліктері, жобалау кезеңдері. Гидротехникалық құрылымдарға әсер ететін күштер мен салмақтар.
	Гидротехникалық құрылымдардың жер асты сұлбасы- ның бөлшектері. Су сүзілу құбылысы және су сүзілуін есептеу мақсаттары. Флюмбеттің бөлшектерің су сүзі -луіне әсері. Су сүзілуінен топырақтың деформацияға (жуылуы) ұшырауы, оның түрлері. 3.1. Сүзіліп ағатын суды есептеу тәсілдері. 3.2. Сүзілме судың құрылым флютбетіне түсіретін қысы- мын анықтау үшін қолданылатын сызықты-сұлбалы (контурлы) тәсіл. 3.3. Гидродинамикалық тор құрудың сызба жолы 3.4.Құрылым табаны топырағының сүзілме судан жуылуы
	Топырақтан соғылған бөгеттер, Олардың түрі мен топтары. Судың бөгет арқылы және табаны арқылы сүзіліп өтуі. Бөгеттің көлденең кескінін құрастырып, есептеу тәсілдері.
	Топырақтан соғылған бөгеттердің негізгі элементтері.
	Бөгеттің көлденең қимасын құрастырып, есептеу тәсілдері.
	Топырақтан соғылатын бөгеттер арқылы судың сүзіліп ағуын есептеу тәсілдері. 7.1. Су сүзілуін есептеу тәсілдері. 7.2. Біртекті дренажсыз бөгет, немесе жапсырмалы дренаж- бен, табаны су өткізбейтін топырақтан тұратын бөгеттер. 7.3. Табанымен су сүзілетін, дренажы бар біртекті бөгет. 7.4. Табаны су өткізбейтін өзекті бөгет. 7.5. Табаны су өткізбейтін қалқанды бөгет.
	Бөгеттің төменгі құлама беткейінің орнықтылығын есептеу тәсілі.
	Су тастағыш құрылымдырдың түрлері, атқаратын қызметі. 9.1. Маңдайынан су қабылдайтын су тастағыш құрылымдар, оларды есептеу тәсілдері. 9.2. Бас жағынан суды бүйірлей алып кететін су тастағыш құрылымдар (орлы су тастағыш құрылымдар). 9.3. Жабық су тастағыш құрылымдар.
	Су жібергіш және суды ақтарып құрғатқыш құрылым- дар, олардың түрлері, конструкциялары.
	Бетоннан соғылған бөгеттердің түрлері және топтары. Жартасқа салынған ауыр (гравитациялық) бетон бөгеттер. Су ағар бетон бөгеттер. Аркалы және контр -форсты бөгеттер. 11.1. Гравитациялық бөгеттердің кесе көлденең сұлбасы. 11.2. Гравитациялық бөгеттердің көп пайдаланылатын сұлбасы. 11.3. Бетоннан соғылған бөгеттің табанымен және жағалаумен қиылысуы. 11.4. Аркалы бөгеттер. 11.5. Контрфорсты бөгеттер.
	Каналдар, олардың атқаратын қызметі және топталуы. Каналдардағы су шығынымен күресу жолдары.
	Канал бойындағы су реттегіш құрылымдар мен су тасымалдағыш құрылымдар.
	Гидротехникалық құрылымдардың қақпақтары және олардың түрлері. Ашық гидротехникалық құрылым -дардың қақпақтары 14.1. Ашық гидротехникалық құрылымдардың қақпақтары.14.2. Ашық гидротехникалық құрылымдардың сирек қолданатын қақпақтары. 14.3. Жеңіл тірек құрылымдардың жаңа конструкциясы. (№7633 алдын ала берілетін патент)
	Гидротехникалық құрылымдардың тереңде орналас- қан тесіктерін жабатын қақпақтар түрлері. 15.1. Камераны қаптау тақталары құрылым бетонымен бірге құйылған, тереңде орналасқан қақпақтар конструкциялары. 15.2.Тереңде орналасқан арынды құбырлардың қақпақтары
	Өзеннен су алалтын құрылымдар туралы жалпы түсі- нік. Өзеннен су алалтын құрылымдардың топталуы және пайдалану жағдайы. 16.1. Өзеннен су алалтын құрылымдардың топталуы және пайдалану жағдайы. 16.2. Су алғыш құрылымдарға қойылатын талаптар 16.3. Бөгетсіз су алғыш құрылымдар
	Өзен бойына салынған су алғыш құрылымдар. 17.1. Бүйірлей су алғыш құрылымдар.
	Тікелей (фронталді) су алғыш құрылымдар.
	Тереңнен су алғыш құрылымдар.
	Тұндырғылар туралы жалпы мәліметтер. 20.1. Қалқыма- жүзбе тасындылардың сипаттамалары. 20.2. Тұндырғыларды қолдану мақсаты. 20.3. Тұндырғылардың жалпы сипаттамалары. 20.4. Оқтын-оқтын жуылатын тұнырғылар 20.5.Тұндырғылардың кейбір элементтерінің ерекшелік- тері 20.6. Тұндырғыларды есептеу тәсілі.
	Үздіксіз жуылатын тұндырғылар. 21.1.Тұндырғылардың конструкциялық ерекшеліктері. 21.2. Үздіксіз жуылатын тұндырғылардың кейбір түрлері.
	Қиыршық құм, тас ұстағыш құрылғылар.
	Жұмсақ материалдардан салынған бөгеттер.
	Пайдаланған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Өзендегі су қорларын пайдалану, өзеннен суды алу, оны егістікке жеткізу, каналдарға бөлу жұмыстары гидротехникалық құрылымдардың көмегімен атқарылады. Ал гидротехникалық құрылымдардың ұзақ мерзімде тиімді пайдаланылуы, құрылымның сенімділігі мен орнықтылығы, оларды сапалы жобалауға және гидротехникалық құрылыстың сапалы салынуына тікелей байланысты болып келеді.

Ірі гидротехникалық құрылымдарды жобалағанда оларды кешенді түрде пайдалану мүмкіндігі қарастырылады, яғни гидротехникалық құрылымды, не су қоймасын бірнеше бағытта пайдалану мүмкіндігі қарастырылалы. Мысалы су қоймасын – егістікті суғаруға, энергетика саласында энергия өндіруге, жергілікті халыққа ауыз су беруге, балық өсіруге, демалыс орыны ретінде пайдалану мүмкіндіктері кеңінен қарастырылуы шарт.

Су қорларын пайдалану, оны қорғау және азайып, ластанудан сақтау мәселелерінің басым көпшілігі инженерлік-техникалық әдістерді қолдану арқылы шешіледі. Гидротехникалық құрылымдар инженерлік –іздестіру, жобалау жұмыстарын жүргізу және оның құрылысын салу арқылы дүниеге келетін нысандар. Өзен суларын және түрлі су жүйелеріндегі су сапасын, көлемін және көрсеткіштерін реттеу гидротехникалық құрылымдарды пайдалану арқылы іске асырылады. Негізінде, гидротехникалық құрылымдарды жобалау ерекше күрделі творчестволық жұмыстар қатарына жатады. Бұл жобалау, жұмыстарының ерекше күрделігі – гидротехникалық құрылыс және гидромелиорация мамандықтарында- гидротехникалық құрылым нысандарын жобалау үшін оқу жоспарының барлық жалпы инженерлік және арнайы пәндерінің мазмұндық және әдістемелік принциптерін игеріп, оларды жобалу жұмыстарын орындау барысында пайдалана білуді қажет етеді. Творчестволық тұрғыдан қарау қажеттілігінің себебі- гидро- техникалық құрылымдар түрлерінің өте көптігіне байланысты, оларды жобалағанда ескерілетін табиғи, техникалық және экономикалық көрсеткіштердің басын қосып, ең тиімді құрылым конструкциясын таңдап, іріктеп алып, оны есептеп, құрастырып, үйлестіріп, қағаз жүзінде жобасын жасауға байланысты.

Осы себепті, жобалау күрделігі мен творчестволық тұрғыда қарауды игеріп, меңгеру үшін – теориялық, лабораториялық, практикалық дайындықпен қоса, өзіндік жаттығуды қажет етеді. Курстық және дипломдық жобалау жұмыстары өзіндік жаттығудың сапалы және өмірге жақын түріне жатады.

Оқу құралында бетоннан соғылған ауыр салмақты бөгеттер, аркалы және контрфорсты бөгеттер туралы мәліметтер келтірілген. Су қоймасы торабының құрамында жобаланатын ең басты құрылым – топырақтан соғылған бөгетті жобалаудың тәсілі келтірілген. Гидротехникалық құрылымдар туралы оқу құралдарының аздығын және қазақ тілінде оқу

құралдарының тіптен жоқтығын ескере отырып, топырақтан соғылатын бөгеттерді жобалау жұмыстарына қажет бүкіл графиктер мен кестелер осы оқу құралының ішіне енгізілді.

Су қоймасы торабы құрамына енетін су жібергіш құрылымдар мен су тастағыш қашыртқы құрылымдар- орлы, шахталы, маңдайынан су тастайтын, сифонды су тастағыш құрылымдардың конструкциялары келтірілген.

Гидротехникалық құрылымдардың астымен сүзіліп ағатын су мөлшерін есептеп табу тәсілдері қамтылған.

Су тасымалдайтын каналдар, олардың көлденең қимасына қарай топта- луы туралы, тез су ағар конструкциялары, су қиылыстырғыш құрылымдар -дың конструкциялары туралы мәліметтер берілген. Су тасымалдайтын канал бойындағы су реттегіш құрылымдар мен су тасымалдағыш құрылымдар: дюкерлер, акведуктар, науалар конструкциялары келтірілген.

Өзендерден су алу үшін салынған су алғыш құрылымдар: бүйірлей су алғыш құрылымдар, маңдайынан су алғыш құрылымдар және табанындағы торлы ор арқылы су алғыш құрылымдар конструкциясы келтірілген, Сонымен қатар өзеннен су алатын тораптар құрамында кездесетін оқтын-оқтын және үздіксіз жуылатын су тұндырғыларының конструкция –лары, бір және көп камералары су тұндырғыларының конструкциялары туралы мәліметтер, олардың өлшемдерін есептеп-табу тәсілдері келтірілген.

Магистралды каналдарға салынатын құм-тас ұстағыш кұрылғылардың конструкциялары, олардың түрлері туралы мәліметтер берілген. Жаңадан ойлап табылған құм-тас ұстағыш құрылғылардың конструкциялары берілген.

Соңғы кездерде мелиорация саласында қолданыла бастаған жұмсақ полимер материалдардан салынған жұмсақ бөгеттер, мембраналы бөгеттер, оларды пайдалану мүмкіндіктері туралы мәліметтер келтірілген.

Сонымен қатар, ашық гидротехникалық құрылымдардың тесігін жабу үшін кеңінен қолданылатын және сирек қолданылатын қақпақтардың конструкциялары туралы мәліметтер берілген. Гидротехникалық қрылымдардың тереңде орналасқан тесіктерін жабуға арналған қақпақтардың конструкциялары берілген. Кейінгі кезде, өзен арнасы тез жуылатын, жеңіл топырақтардан құралғанда және вегетациалық кезеңде өзендегі су ағымы толассыз өзгеріп отыратын жағдайда қолданылатын жеңіл тірек құрылымдар- дың конструкциясы келтірілген

Ші дәріс

Су шаруашылығы, және оның салалары. Әлемнің, Қазақстанның су қорлары және оларды кешенді пайдалану. Су шаруашылығы және оның экологияға, қоршаған ортаға әсері. Қазақстандағы су шаруашылығының дамуына қысқаша шолу.

Сабақ жоспары:

· Жер шарындағы және Қазаөстандағы су қорлары туралы деректер беру

· Су қоймаларындағы су қорлары

· Мұздақтар көлемі және олардағы су қорлары

· Казақстандағы колдер және олардағы су қорлары

· Жер асты су қорлары

· Су шаруашылығы саласы туралы мәлімет

Жер шарындағы 1,5 млрд. км³ су қорларының 97,2%-ті тұзды сулар, 2,15% -мұздақтар, тек қана 0,65%-ті таза ауыз суы. Көріп тұрғандай ішуге жарайтын ауыз су қоры өте аз, және жер шарындағы халық саны жылдан жылға көбейіп келе жатқанын еске алсақ, өндіріске, халық шаруашылығына судың көптен жаратылып отырғанын ескерсек, тұщы-ауыз суын үнемді де тиімді пайдалану керек екенін әр азамат түсінуі қажет.

Бұрынғы Кеңес үкіметі жеріндегі өзендердің жылдық су ағымы 4,37 мың км³, оның 80% Сібір өзендерінің сулары болып табылады. Осы су қорларының жылына 215 км³ пайдаланылып отырылы, ал мұның 120 км³/жылына қайтарылмай пайдаланылатын.

Қолдағы су қорлары территория бойынша және жыл мезгілінде бірқалыпты орналасып, біркелкі таралмаған. Осы себепті су қорларын халық шаруашылығына пайдалану үшін су ағымын реттейтін әртүрлі шаралар қолданылады: су қоймаларын салу, су ағымын бассейн аралық тасымалдау (Сібір өзендерінің суын Арал теңізі бассейніне тастау т.б).

Қазақстан Республикасының Су Кодексіне байланысты Мемлекеттік су қоры бүкіл су көздерін және ондағы су қорларын қамтиды. Қазақстан Республикасында 39 мыңдай өзендер мен көптеген уақытша (көктемде) ағатын өзендер бар, оның 7 мыңдайының ұзындығы 10 км жоғары. Республика территориясында өзендер торабы бірқалыпты емес орналасқан. Еліміздің солтүстік облыстарында олардың тығыздығы 0,03-0,05 км/км² , ол Алтай Жоңғар және Іле Алатау аймағында өзендер торабының тығыздығы 0,4-1,8 км/км². Көп өзендер тұйық бассейн болып табылатын Каспий және Арал теңіздеріне және Балхаш пен Теңіз көлдер бассейне құяды. Қазақстанда 6 өзеннің ғана су мөлшері 100 ден 1000 м³/сек дейін, 7 өзеннің 50-ден 100 м³/сек, 40 өзеннің су мөлшері 5-тен 50 м³/сек. Республиканың су қоры комитетінің дерегі бойынша өзендердегі су қорының мөлшері 101 км³; көлдердегі су қоры 190 км³; жер асты су қоры 45,0 км³/жылына; мұздықтарда 95 км³ су қоры жинақталған.

Су қоймалары: Қазақстанда 200 ден аса су қоймалары бар, жалпы су сыйымдылығы-95,5 км³. Су қоймаларының 50% көлемі-1-5 млн.м³ . Су қоймаларының көпшілігі маусымдық ағымды реттеуге бағытталған, тек қана 20 шақтысы ғана көп жылдық ағымды реттеуге арналған. Қазақстанның ең ірі су қоймалары: Ертіс өзенінің бойындағы Бұқтарма су қоймасы, толық көлемі 49 км³, Іле өзенінің бойындағы Қапшағай су қоймасы, толық көлемі 24 км³, Сырдария өзенінің бойындағы Шардара су қоймасы, толық көлемі 5,2 км³, Жоғарғы Тобыл су қоймасы, толық көлемі 0,82 км³, және Тобыл өзеніндегі Қаратомар су қоймасы, толық көлемі 0,59 км³.

1.1. сурет. Қазақстанның су қоры

Мұздықтар-негізгі мұздықтар қалың мұз қабаты болып Республиканың Оңтүстік және Шығыс аймақтарында орналасқан. Теңіз деңгейінен 4 мың метр биіктіктегі Тянь-Шань, Талас, Қырғыз, Іле, Күнгей және Теріскей Алатау таулары мен Жоғар алатауы, Қырғыз жоталарында орналасқан. Қазақстан территориясында 2720 мұздықтар бар, оның 1975 мұздықтарының ауданы 0,6 км² және одан көбірек. Мұздақтардың жалпы ауданы 2033,3 км², ал мұдағы жалпы су қоры көлемі 95 км³. Мұздақтардың негізгі бөлігі Жоңғар Алатау тауында (1000 км²) Іле және Күнгей Алатауда - 660,7 км², Теріскей Алатауда 145 км², Қазақстанның Алтайы мен Сәуірде 106,2 км², Талас Алатауы мен Қырғыз жоталарында 101,5 км² орналасқан.

1.2. сурет. Мұздақтардағы су қоры

Қазақстандағы көлдер саны 48262, су бетінің ауданы 45002 км². Кіші көлдер саны (ауданы 1 км²) 94 % ; ал олардың ауданының көлемі 10%. Үлкен көлдер (су бетінің ауданы 1 км² көп)-3014, ауданы 40769 км² (90%). Мұның ішінде ауданы 100 км² көбірегі 21 көл- бұлардың ауданы 26886 км²-59%. Табиғи көлдердегі су мөлшері-190 км³.

Солтүстік Қазақстандағы, көлдер саны 45% , Орталық-Оңтүстік Қазақстанда-36 %, басқа алқаптарда -19%. Қазақстандағы ең үлкен көлдерге Каспий мен Арал теңіздері, Орталық Қазақстандағы Балхаш пен Теңіз көлері, Жоңғар қақпасындағы Алакөл мен Сасықкөл, Шығыс Қазақстандағы Зайсан мен Марқакөлдер жатады. Көп көлдер орманды-далалы және Солтүстік далалы аймақтарда орналасқан, бұлардың ірілері, үлкендері-Қорғалжын, Шалқар-Теніз, Үлкен Шабақты, Шортанды және т.б.

Қазақстандағы анықталған жер асты су қорларыкөлемі 45 км³/жылына, немесе 1450 м³/с. Мұның ішінде 01.01.2002 жылы бекітілген су қорлары 16,04 км³, яғни 468 м³/с.

Қазіргі кезде Қазақстан территориясы 8 су шаруашылық алқапқа (бас- сейнге) бөлінген: Арал-Сырдария, Балхаш-Алакөл, Ертіс, Орал-Каспий, Есіл, Шу-Талас, Нұра-Сарысу, Тобыл-Торғай.

Халық шаруашылығының жер асты және өзен суларын есептеп, пайдаланатын саласы-су шаруашылығы деп аталады.

Су шаруашылығы мына салаларды қамтиды (№1.3. сурет):

1) гидротехникалық мелиорация (жерді құрғату және суғару, шабындықты суландыру, ауылшаруашылық саласын ауыз сумен қамтамасыз ету),

2) гидроэнергетика,

3) судағы көлік саласы (сал ағызу және судағы көліктер),

4) ауыз сумен қамтамасыз ету және лас суларды алып кету,

5) судағы қорларды пайдалану (балықты көбейтіп оны аулау, тұз өндіру т.б),

6) су тасқынымен күресу үшін өзен арнасын реттеу.

1.3. сурет. Су шаруашылыға салалары схемасы

Су қорларын пайдалану, су шарашылық салаларының сұраныстарына байланысты су көздеріндегі суды кешенді пайдалануды қарастырады.

Кеңес үкіметі тұсында гидротехникалық құрылысты салу екпінді түрде жүргізілді. Сібірде ірі су электр станциялары салынды: Обь өзені бойына Новосибирск СЭС-і, Ертіс өзені бойынак Өскемен СЭС-і, Енисей өзені бойына Красноярск және Саяно-Шушенск СЭС-тері, Орта Азияда Андижан (бөгетінің биіктігі 115 м), Тоқтағұл, Кировск (бөгетінің биіктігі 84 м) және Қапшағай су қоймалары салынды. Топырақтан соғылған ең биік бөгет, биіктігі 305 м- Нүрек бөгеті салынды. Амудариядан су алатын, ұзындығы 900 км Қарақұм каналы салынды.

Су қорларын ластанып, сарқылудан сақтау өте маңызды мәселе. Су қорларының өнеркәсіп қалдықтарымен ластануына мысал болып Іле өзенінің Сорбұлақтың лас суларымен, Балхаш өзенінің Балхаш тау-кен комбинатының лас суларымен бүлінуін, және Шу өзенінің Қырғызстандағы өнеркәсіп орындарының лас суларымен бүлінуін айтуға болады. Су қорларын тиімді пайдаланбаудың әсерінен өзен суының сарқылуының мысалы ретінде, Сырдария мен Амудария өзендерінің суларын шаруашылыққа шектен тыс көп пайдалану нәтижесінде, Арал теңізінің кеуіп қалуып, апаттық жағдайға әкеліп соғуын айтуға болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Жер шарындағы және Қазаөстандағы су қорлары көлемі

· Су қоймаларындағы су қорларының көлемі қанша

· Мұздақтар көлемі және олардағы су қорларының көлемі қанша

· Казақстандағы колдер және олардағы су қорларының көлемі қанша

· Жер асты су қорларының көлемі қанша

· Су шаруашылығы саласы қандай қызметтер атқарады

Ші дәріс.

Гидротехникалық құрылымдардың топталуы – классификация лары. Су тораптары мен су жүйелері. Гидротехникалық құрылымдардың жұмыс атқару жағдайлары мен ерекшеліктері, жобалау кезеңдері. Гидротехникалық құрылымдарға әсер ететін күштер мен салмақтар.

Сабақ жоспары:

· Гидротехникалық құрылымдардың топталуы

· Су тораптары мен жүйелері туралы түсініктеме

· Гидротехникалық құрылымдардың жұмыс атқару ерекшеліктері

· Жобалау кезеңдері

· Құрылымға әсер ететін күштер мен салмақтар

Табиғи су қорларын пайдаланып және қоршаған ортаға судың тигізетін зиянынан қорғайтын (тасқын, сел) инженерлік құрылымдарды-гидротехникалық құрылымдар деп атайды. Гидротехникалық құрылымдарының көмегімен өзендердегі суларды реттеп, суды пайдаланушыралдың талабына сай жеткізіліп беруге болады.

Атқаратын қызметіне қарай гидротехникалық құрылымдарды былай топтап бөлуге болады (2.1. сурет):

а) Су-тірек құрылымдар (водоподпорные) –судың деңгейін көтеруге арналған бөгеттер;

б) Су тасымалдаушы құрылымдар (водопроводящие) - каналдар, тунелдер, науалар, құбырлар;

в) Су алғыш құрылымдар (водозаборные сооружения)- өзеннен, көледерден су алуға арналған құрылымдар;

г) Су тастағыш құрылымдар (водосбросные сооружения)- артық тасқын суды және экологиялық тепе-теңдікті сақтауға арналған суларды төменгі арнаға тастауға арналған құрылымдар;

д) Өзен жағасын бекітуге арналған бөгеттер.

2.1. сурет. Гидротехникалық құрылымдарды атқаратын қызметіне қарай топтастыру

Ішкі шаруашылық (жүйелік) мелиоративтік құрылымдар былай топталады: реттегіш (су жібергіш, су тірек және су бөлгіш) құрылымдар; су тасымалдаушы (тунельдер, құбырлар, дюкерлер, науалар, акведуктар) құрылымдар; қиылыстырушы (сопрягающие) (тез суағар, сатылы су ағар) құрылымдар болып бөлінеді.(2.2. сурет)

2.2. сурет. Ішкі шаруашылық мелиоративтік құрылымдарды топтастыру

Атқаратын негізгі қызыметіне қарай гидротехникалық құрылымдар екі топқа бөлінеді: жалпы және арнайы құрылымдар деп.

Жалпы мақсатқа арналған құрылымдар: су тіректер, су тасымалдаушы, су реттегіш құрылымдар халық шаруашылығының әр саласында пайдаланылады.

Арнайы құрылымдарға: мелиоративтік құрылымдар (каналдар, жер суғаруға, шабыншықты суландыруға және жерді құрғатуға арналған насос станциялары); су энергетикалық құрылымдар (су электростанция құрылымы және деревациялық каналдар т.б, яғни су энергиясын пайдалануға арналған құрылымдар); су тасымалдауға арналған құрылымдар (каналдар, шлюздер, кеме көтергеіштер, толқын жойғыштар, кеме тоқтайтын аялдама); ағаш ағызғыштар (науалар, ағаш тастағыштар, қойнаулар), балық шаруашылығы құрылымдары (балық көтергіштер, балық өсіретін көлшіктер); ауыз суы мен лас сулар құрылымдары (су алғыш, насос станциялары, каналдар, су көтергіш мұнара, су тазалағыш құрылымдар, кәріздер); су тасқыны мен селмен, топырақ эрозиясымен күресуге арналған құрылымдар (су тасқынынан қорғайтын бөгеттер, жер асты суын пайдалануға арналған құрылымдар, жауын-шашын суын тастайтын құрылымдар); өндіріс қалдықтарын сақтайтын тоғандар жатады. (2.3. сурет)

2.3. сурет. Гидротехникалық құрылымдарды мақсатына қарай топтастыру

Пайдалану жағдайына қарай гидротехникалық құрылымдар уақытша және тұрақты пайдаланатын болып бөлінеді. Тұрақты гидротехникалық құрылымдар гидротехникалық нысанды тұрақты пайдалану барысында қолданылады, ал уақытша пайдаланатын құрылымдарды- құрылысты салу кезінде, болмаса оны жөндеу кезінде пайдаланады.

Тұрақты гидротехникалық құрылымдар негізгі және қосалқы екінші кезектегі болып бөлінеді. Негізгі құрылымдар- олардың жөндеуі болмаса бұзылуы объектінің жұмысының толық тоқталуына, болмаса жұмысының әлсәреуіне әкеліп соғады (бөгет, су тастағыш құрылымдар, каналдар, тунельдер, СЭС ғимараттары, су реттегіш, сорғы (насос) станциясы, су қабылдағыш), қосалқы құрылымдар –және олардың бөліктері, олардың жұмысының тоқталуы негізгі құрылым жұмынына онша әсер етпейді (өзен жағасын бекітетін құрылымдар, жөндеу кезінде пайдаланатын қақпақтар, мұз жарғыш құрылғылар, жұмысшылар жүретін көпір т.б).

Беріктігіне байланысты -тұрақты гидротехникалық құрылымдар 4 класқа бөлінеді, ал уақытша құрылымдар 5-ші класқа жатады. Гидротехникалық құрылымдардың беріктігі (капитальность) ҚНжЕ 11-50-74. «Өзен гидротехникалық құрылымдары. Негізгі жобалау негіздері». Су тірек құрылымдарының беріктігі (капиталносі) олардың биіктігі мен табанының топырағының түріне байланысты қабылданады. Мелиоративтік бөгеттер беріктігі осы объектіге бекітілген суармалы жер көлеміне қарай анықталады.

№ 1 кесте. Гидротехникалық құрылымдардың капиталдық класы.

Су тірек құрылымдар	Табанының топырағы	Құрылымның капиталдық класына байланысты биіктігі, м
			1V
Топырақтан салынатын бөгеттер	Жартас Ірі, сынған тастар; құм; қатты күйдегі және жұмсақ күйдегі саз топырақтар; Суға қаныққан және жұмсақ күйдегі саз топырақтар	>100 >75     >50	70-100 35-75     25-50	25-70 15-35     15-25	<25 <15     <15
Бетоннан және темірбетоннан соғыл- ған бөгеттер, су электростанциясы ғимаратының су астындағы конструк- циясы, кеме жұзетін шлюздар, кеме көтеретін құрылымдар, арын көтеруге арналған тірек қабырғалар және басқа да бетоннан, темірбетоннан соғылған құрылымдар.	Жартас Ірі, сынған тастар; құм; қатты күйдегі және жұмсақ күйдегі саз топырақтар; Суға қаныққан және жұмсақ күйдегі саз топырақтар	>100 >75     >25	60-100 25-50     20-25	25-60 10-25     10-20	<25 <10     <10

№ 2 кесте. Гидротехникалық және мелиоративтік жүйедегі құрылымдардың капиталдық класы.

Гидротехникалық құрылыс нысандары	Құрылымдардың капитал- дық класы
негізгі	Негізгі емес
Гидравликалық, су жинақтайтын және жылу электростанцияларының гидротехникалық құрылымдары, қуаттылығы млн.кВт: ≥1,5 <1,5 Атом электростанцияларының гидротехникалық құрылымдары, қуаттылығы мың кВт: ≥ 500 101-499 ≤100 Ішкі су қатынас жолдарындағы гидротехникалық құрылымдар: Ірі магистралды Жергілікті маңызды және магистралды Кішлі өзендердегі жергілікті маңызды Өзен порттарының құрылымдары, жүк тасымалдау айналымы мың т. >3000 151-3000 ≤150 Өзендердегі су тораптары және суғару жүйелерінің магистралдық каналдары, суғара- тын ауданы 400 мың гектардан көп Өзендердегі су тораптары және мелиоративтік жүйелердің магистралдық каналдары, суғару не құрғату ауданы мың га	11-1V     1V   1V     1V	111-1V   1V   1V 1V   1V 1V     1V

Гидроузелдер, яғни су тораптары дегеніміз - бір топ гидротехникалық құрылымдар, жер жағдайына және жұмыс атқару бағытына қарай топтастырылған. Орналасу жағдайына байланысты су тораптары - өзендер- де, теңіздерде, көлдерде, және каналдарда орналасқан болып бөлінеді. Қолдану мақсатына қарай су тораптары –энергетикалық, су көлік жолдары, су алғыш құрылымдар, суғару үшін қолданатын құрылымдар, суды реттеу үшін қолданатын құрылымдар. Көпшілік жағдайда су тораптары кешенді түрде пайдалануға бағытталған.

Су тораптары арынды және арынсыз болып бөлінеді. Арыны төмен су тораптары: арыны 10 м дейін, орта арындылары: 10-50 м дейін, жоғарғы арынды: 50 м жоғары.

Су жүйелері дегеніміз- бірнеше су тораптары біріккен гидротехникалық құрылымдар, олар бір-бірінен біраз қашықтықта орналасуы мүмкін, бірақ ортақ су шаруашылығы мәселесін орындауға бағытталған. Республикадағы ауыз су кешені жүйелерінің мысалы болып – Қ.Сәтпаев атындағы Ертіс - Қарағанды каналын алуға болады.

Гидротехникалық құрылымдардың басқа инженерлік ғимараттардан бір ерекшелігі, олар тұрақты түрде сумен жанасып тұрады, осыған байланысты су оларға механикалық, физико-химялық және биологиялық әсер етеді.

Механикалық әсер – құрылымға динамикалық және статистикалық күш есебінде түседі, бұлар су-тірек құрылымдар мен бөгеттерді жобалап, құрылымын салғанда есепке алынуы керек.

Су бөгетіне жоғарғы бьефтен әсер ететін судың гидростатикалық қысымы оны жылжытуға немесе аударып тастауға әрекет етеді, ал қатты ағыспен ағатын су (20-30 м/с) құрылымға динамикалық әсер етеді, мұндай ағыстың энергиясы төменгі бьефте жер табанын қазып, құрылымды құлатуы мүмкін, сондықтан оны болдырмас үшін, су энергиясын бәсеңдеткіш құрылым салуға тура келеді. Құрылымдар табаны арқылы топырақпен су сүзілгенде (фильтрация) төменнен жоғары қарай бағытталған қарсы қысым пайда болады.

Физико-химиялық әсері - бұл гидротехникалық құрылымдардың темірден жасалған бөлшектерінің тот басып шіруіне әкеліп соғады.

Биологиялық әсері- суда болатын әртүрлі өсімдіктердің (балдыр, мүк т.б) құрылым бөлшектерінің бетіне шығуына, құбырлардың ішіне шығып су жүргізбей тастауына, ағаштан жасалған бөлшектердің шіруіне әкеліп соғады.

Гидротехникалық құрылымдарға түсетін күштер, салмақтар түседі-ұзақ уақытты, қысқа уақытта әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар негізгі және ерекше (особый) күштер, салмақтар әсер етеді, олар үшін ең аз артық әсер коэфиценттері қабылданды. Су қоймаларына салынатын I кластық тірек бөгеттің төменгі құлама беткейіне негізгі күштер әсер еткенде артық әсер коэффицентінің шамасы 1,25-1,3, ал ерекше күштер әсер еткенде артық әсер коэффиценті 1,05-1,1 тең деп қабылданады.

Гидротехникалық құрылымға түсетін күштер мен салмақтардың бірін-тұрақты күштер, салмақтар деп атайды, бұларға құрылымның аз салмағы мен құрал жабдықтардың салмағы жатады, топырақ қысымы, тау жыныстарының қысымы, сүзіліп ағатын судың гидростатикалық қысымы топырық құрамындағы судың қысымы т.б. жатады.

Гидротехникалық құрылымға уақытша, ұзақ әсер ететін күштерге: құрылым алдында жиналып қалатын, құм, тас-қиыршықтарының қысымы жатады, ал қысқа уақыт әсер ететін күштерге: су толқынының, мұздың, желдің, қардың, кемелер жүргенде пайда болатын толқын, суда жүзетін ағаштардың, гидравикалық соққылардың әсері жатады., Гидротехникалық құрылымдарға әср ететін ерекше күштер мен салмақтарға мына күштер жатады: қосымша гидростатикалық қысым т.б.

Гидротехникалық құрылымдар 2 кезеңді түрде жобаланады: техникалық жоба және жұмыс сызбалары болып, кей жағдайда бір кезеңді түрде де жобаланады: техникалық жұмысты жоба түрінде. Техникалық жоба-жобалауға тапсырыс беру арқылы орныдалады. Жобалауға тапсырыс беру бекітілген технико-экономикалық негіздеудің негізінде дайындалады, ол техникалық тапсырыстың бөлінбейтін бөлігі болып есептеледі. Технико-экономикалық негіздеменің бастапқы деректері болып: сол жерде жүргізілген зерттеулер мен бақылау нәтижелері болып табылады.

Ірі гидротехникалық объектілерге жобалау жұмыстары 2 кеңде жүргізіледі. Техникалық жоба тұсында бүкіл инженерлік есептер орындалып, құрылыс жүргізілетін алаң таңдалып ол бекітіледі, нысанның (объектінің) бас сызбасы (генплан) дайындалады, судың ҚТД (қалыпты тежеулі деңгейі), УТД (уақытша тежеулі деңгейі) анықталады, су қоймасының сыйымдылығы, бас жобалаушы және бас құрылыс мекемесі белгіленіп, құрылыстың сметалық бағасы мен техника-экономикалық көрсеткіштері айқындалады. Жұмыс сызбалары техникалық жобаға сәйкес орындалады. Бір кезеңдік жобалауды (техникалық-жұмысшы жоба) типтік немесе қайталап пайдаланатын жобаны қолданғанда дайындайды. Гидротехникалық құрылымдарды жобалау жұмыстары ғылыми-зерттеу және іздестіру-жұмыстарымен тығыз байланысты жүргізіледі.

Ірі гидротехникалық объектілерге арнайы жоба дайындалады және инженерлік шешім бірнеше вариантта қарастырылып варианттар технико-экономикалық көзқараста салыстырылып, осының ішінен ең тиімді және арзаны жобаның негізгі варианты болып қабылданып, бекітіледі.

Бақылау сұрақтары:

1. Гидротехникалық құрылымдарды атқаратын қызметіне қарай қалай топтастыралды

2. Ішкі шаруашылық мелиоративтік құрылымдар қалай топтастыралды

3. Гидротехникалық құрылымдарды мақсатына қарай қалай топтастырылады

4. Мелиоративтік жүйедегі гидротехникалық құрылымдар беріктігіне байланысты неше класқа бөлінеді.

5. Гидротехникалық құрылымдар неше кезеңді түрде жобаланады.

Ші дәріс

Гидротехникалық құрылымдардың жер асты сұлбасының бөлшектері. Су сүзілу құбылысы және су сүзілуін есептеу мақсаттары. Флюмбеттің бөлшектерің су сүзілуіне әсері. Су сүзілуінен топырақтың деформацияға (жуылуы) ұшырауы, оның түрлері.

Сабақ жоспары:

· Гидротехникалық құрылымдардың жер асты сұлбасының бөлшектерімен таныстыру.

· Су сүзілу құбылысы және су сүзілуін есептеу мақсаттарымен таныстыру.

· Флютбеттің бөлшектерің су сүзілуіне әсерімен таныстыру.

· Су сүзілуінен топырақтың деформацияға (жуылуы) ұшырауымен және оның түрлерімен таныстыру.

Гидротехникалық құрылым су деңгейін көтеріп бөгегенде, судың біраз көлемі жер асты арқылы сүзіліп ағып шығын болады. Егер сүзіліп ағатын су арынды болса, онда ол гидротехникалық құрылымның табанына төменнен жоғары қарай бағытталған қысым көрсетеді, оны қарсы қысым деп атайды.

Ағын су гидротехникалық құрылымда қолдан соғылған флюбетпен ағады. Флютбет-понурдан, бөгет денесінен, су ұрмадан және рисбермадан тұрады.

(3.1. сурет). Мелоративтік жүйелердегі құрылымдарда бөгет денесі су ұрмамен бірігіп кетеді. Құрылым табанының топырақпен жанасатын сызығын - құрылымның жер асты сұлбасы және сүзіліп ағатын судың жоғарғы шекарасы, ал су өткізбейтін қабатын - төменгі шекарасы деп қабылдайды.

3.1. сурет. Гидротехникалық құрылымның флютбетінің элементтері.

1-понур; 2- бөгет денесі; 3- патерна, 4-су ұрма; 5-рисберма; 6- дренаж, кері сүзгі, 7-су ұрманың тісі; 8- қада (шпунт).

Понур-жоғарғы бьефке бөгеттің алдына салынады. Понурды су өткізбейтін материалдардан салады, бұл сүзіліп ағатын судың жолын ұзартып, құрылым табанының топырағының беріктігін қамтамасыз етеді (жуылуға қарсы) және бөгет табаны мен су ұрмаға сүзіп ағатын судың қысымын азайтады.

Понурдың конструкциясын және материалдарын оның табанының топырағының түріне қарай, бөгет алдындағы ағынға және құрылымның класс капиталдығына байланысты қабылдайды. Ұзындығын (1-3) Н-қа дейін қабылдайды. Н-құрылым алдындағы су тереңдігі. Егер бөгет табаны су өткізетін топырақтан құралса (құм, тас т.б) онда понурды саздақ бетоннан, саздан, бетон мен темір бетоннан соғады. Егер бөгет табаны су өткізбейтін топырақтан құралса, понурға су өткізбейтін материалдар-асфальтобетон, қарамай араласқан және қарамайдан төсеніштер қолданылады.

Су ұрма - бұл құрылымның негізгі бөлігі. Су ұрманың негізгі атқаратын жұмысы суағардан құлап аққан судың соққысын қабылдау және судың үлкен жылдамдықпен ағып өтіп, секіретін аймақта құрылым табанының жуылмауына жол бермеу. Су ұрма тағы да, сүзілме судың арынын басып, азайтуға көмектеседі. Су ұрмада табанына әсер ететін қысым, жоғарыдан әсер ететін қысымнан әлде-қайда көп, сондықтан су ұрманың қалыңдығын, оның төменнен әсер ететін қысымынан қалқып кетпеуін қамтамасыз ететіндей етіп қабылдайды. Су ұрманың ұзындығын гидравикалық есептеулерге байланысты және қақпақтарды орналастыру, оларды көтеретін құрал-жабдықтарды, қызметкерлер және көлік жүретін көпірлерді орналастыру мүмкіндіктеріне байланысты қабылдайды:

-су тірек құрылымдар мен су өткізгіштер үшін (2-4)Н.

-су ағар бөгеттер үшін (3-5) Н.

Рисберма-атқаратын қызметі:

-су ұрмадан кейін арна табанының жуылуына жол бермеу,

-сүзілме судың төменгі бьефке кедергісіз шығуын қамтамасыз ету;

-арнадағы судың ағысының жылдамдығын төмендету;

-астындағы топырақтың сүзілме сумен шайылудан қорғау.

Осыған байланысы, рисберманың табанын кері сүзумен бекітеді, ал бетін кедір-бұдыр қылып салады. Рисберманың ұзындығы - су ағынының жылдам- дығын өзен арнасын жумайтындай дәрежеге жеткізетіндей болуы шарт. Сүзілме судың жолын ұзарту үшін понур және су ұрма тұсында қадалы (шпунтты) қабырға, тіс қарастырылады. (3.2 сурет)

3.2. сурет. Байланыспаған топыраққа салынған гидротехнкалық құрылымның жер асты сұлбасының бедері

1- понур; 2- асылмалы қада қабырға; 3- көлденең дренаж (кәріз);

3.1. Сүзіліп ағатын суды есептеу тәсілдері.

Сүзіліп ағатын суды есептеу мақсаты -оның гидротехникалық құрылымының жер астындағы көлденең бөлшектеріне сүзілме судың қысымын анықтау үшін, сүзілме судың жылдамдығын анықтап, гидротехникалық құрылым табанындағы топырақтың орнықтылығын бағалау үшін, сүзіліп ағатын судың ағымын анықтау үшін жүргізіледі.

Бұл деректер гидротехникалық құрылымның орнықтылығын тексеру үшін және табанындағы топырақтың беріктігін анықтап, судың сүзілу арқылы қанша мөлшері шығын болатынын анықтауға қажет.

Бұл есептеліп табылатын шамаларды аналитикалық жолдармен (есептеу арқылы) немесе эксперимент жүргізу арқылы (электрогидродинамикалық ұқсастық тәсілдермен) табуға болады.

Аналитикалық тәсілдер- бұлар сүзілу есептерін гидромеханикалық және гидравликалық есептеу арқылы шешуге бағытталған. Аналитикалық есептеу тәсілдерінің негізін қалаушылар профессор Н.Е.Жуковский мен академик Н.Н.Павловский. Теориялық жолмен флютбеттің жәй сұлбасына (конфигурациясына) сүзілме судың ағымын, арынның градиентін анықтайтын, сүзілме судың ағымының аумағындағы әр нүктедегі судың жылдамдығын анықтауға мүмкіндік беретін теңдеулер шығарылады.

Теориялық теңдеулерден шыққан -эквипотенциалды сызықтар мен ағын сызықтары тұрақты және ортогональді деп қабылданып, гидродинамикалық тор құрылады.

Гидродинамикалық тәсілді қолдана отырып, жәй сұлбалы флютбеттің арынды сүзілме суы есептеліп, гидродинамикалық тор құруға мүмкіндік беретін теңдеу құрылады.

Сүзілме судың құрылым флютбетіне түсіретін қысымын анықтау үшін қолданылатын сызықты-сұлбалы (контурлы) тәсіл.

Бұл әдістің негізін қалаушы ағылшын инженері Бляй. Флютбеттің жазылған сыртқы пішінінің (контурының) ұзындығын табу үшін Бляй мынандай эмпериялық формула ұсынады: ;

Мұнда: с- еңістік коэффициенті, құрылым табанының топырағына байланысты, төмендегі 3.1. кестеден қабылданады.

Н- құрылым қақпағы алдындағы арын (жоғарғы және төменгі бьефтегі су деңгейлері айырмасына тең)

3.1. кесте. С коэффициентінің мәні.

№№	Топырақ түрі	С	№№	Топырақ түрі	С
	Май топырақ			Жұмыр тастар
	Майда құм			Шіріген торф
	Ірілігі орташа құм			Шірімеген торф
	Ірі құм			Сары топырақ (лёс)	3,5-4
	Қиыршық тас	3,5		Саз топырақтар	3-3,5

Сүзіліп ағатын су тамшысының жолын біз сызықтың бойына созатын болсақ, ол флютбеттің сыртқы пішінінің жайылған сызығы болып табылады: 0-1^'-2^'-3'-4^'-5^'-6'-7^'-8^'-9'-10^'-11^'-12'. (3.3. сурет) Флютбеттің сыртқы пішінінің жайылған сызығын салып болғасын, оны формула арқылы табылған L_жет салыстырады. Бұл кезде талабы орындалуы шарт.

Судың арыны флютбет бойында біркелкі азайып отырады деп есептеледі, осыған байланысты: арын түзу сызық заңы бойынша қақпақ алдындағы Н- тан, флютбет соңында 0-ге дейін азайады. Флютбеттің кез келген нүктесіндегі су қысымы- судың флютбетті көтеретін қысымы ( ) мен сүзілме судың қысымы ( ) қосындысына тең. Егер төменгі бьефтегі судың тереңдігі Н₂=0 болса, су қысымы ( ) тең, және ; т/м³. Кез келген нүктедегі су қысымы мөлшерін мына формула арқылы табамыз: ; немесе ;

Флютбет қалыңдығын мына формула арқылы анықтаймыз:

; n= 0,85- артық қор коэффициенті; т/м³.

3.3.сурет. Сызықты-сұлбалы (контурлы) фильтрация тәсілімен тұрғызыл- ған сүзілме судың құрылым флютбетіне түсіретін қысымының эпюрасы.

Американ инженері Лен флютбеттің жазылған сыртқы пішінінің ұзындығының орнына флютбеттің біршамаға келтірілген ұзындығын L₀ қабылдауды ұсынады: ;

Мұнда: флютбеттің тік учаскесінің ұзандығы, м.

- флютбеттің жазық учаскесінің ұзындығы, м.

Және С коэффициентінің орнына С₀ коэффициентін қабылдау керек, олай болса: ;

L₀- флютбеттің біршамаға келтірілген ұзындығы, м;

с₀ – еңістік коэффиценті, Леннің шкаласы бойынша қабылданатын,

Н – құрылым алдындағы арын, м.

Олай болса, құрылым астымен сүзіліп ағатын судың флютбетке қысымын мына формуламен анықтайды: