Проектирование плотин. Величайшие современные плотины

Современные плотины бывают намыв­ные, насыпные (земляные и каменнозем­ляные) и каменнонабросные. Насып­ные плотины появились раньше, и те­перь это самые дешевые плотины, по­скольку для их сооружения требуется меньше рабочей силы. К насыпным отно­сятся самые высокие в мире плотины Нурекской ГЭС (СССР, 300 м), Саяно-Шу­шенской ГЭС (242 м) и плотина Оровилл Дэм (США, 234 м). Это каменноземля­ные плотины с ядром из грунта, восприни­мающим давление воды, и облицованные с обеих сторон дополнительными слоями грунта или каменной наброски. «Проти­вофильтрационные завесы» между слоя­ми предотвращают вынос мелких запол­нителей из одного слоя в пустоты другого слоя.

Насыпные плотины можно строить почти всюду, так как они сохраняют прочность при некоторой осадке основа­ния и не нуждаются в мощных береговых устоях. Глубокая траншея, заполненная уплотненной глиной или бетоном, со­здает завесу, предотвращающую проса­чивание воды под тело плотины. Ряд скважин, пробуренных под подошвой плотины, предназначен для сбора просо­чившейся воды и ее отвода в русло реки.

Благодаря высокой прочности ка­менные (набросные) плотины имеют бо­лее крутые откосы, чем земляные. Одной из самых дешевых считается каменная плотина с водонепроницаемым слоем со стороны водохранилища, состоящим из асфальтобетона.

Существует несколько конструкций бе­тонных плотин. Простейшая из них – тя­желая гравитационная плотина, которая напоминает по виду полураскрытую кни­гу корешком вверх. Собственная масса препятствует ее опрокидыванию под дей­ствием силы давления воды, накопленной в водохранилище. Объем материала можно сократить за счет правильного выбора конструкции контрфорсов пло­тины.

При проектиро­вании современной плотины учитывается ее местоположение, а также доступность материалов и рабо­чей силы. Монолитная гравитационная пло­тина оказывает сопротивление давлению воды только собственной массой. Обычно пло­тины такого типа возводят из моно­литного бетона.

Арочная плотина более современной конструкции по форме напоминает арочный мост, положенный набок. Кривизна арки определяется условием сохранения сжимающего воздействия на бетон, обладающий низкой прочностью на растяжение. Для этого плотину надеж­но укрепляют на концах, опирая ее на скальные основания берегов.

В арочной плотине нагрузка передается на берега.

Наиболее тонкой в сечении является куполообразная плотина, стена которой имеет двойную кривизну и возводится из предварительно сжатого бетона. Форма плотины напоминает половинку яичной скорлупы, направленной выпу­клостью в сторону водохранилища.

Плотина двоякой кривизны прочнее, так как нагружена как свод.

Длинные прямоли­нейные плотины упрочняют контрфор­сами.

Вертикальная консольная плотина из напряженного железобетона укреплена проложен­ными внутри тела плотины растянутыми стальными канатами.

Величайшие современные плотины. Если производить оценку по объему во­дохранилищ, то самыми крупными в ми­ре являются гравитационная плотина Оуэн-Фолс в Уганде, построенная на р. Виктория-Нил (объем водохранилища 205 км3); бетонная гравитационная пло­тина Братской ГЭС в СССР, построенная в 1964 г. на р. Ангаре (объем водохрани­лища 169,4 км3), и каменнонабросная плотина Асуанской ГЭС на р. Нил в Егип­те, завершенная в 1970 г. при технической и экономической помощи СССР (объем водохранилища 164 км3).

Асуанская плотина (высота 110 м) – типичный пример каменнонабросной плотины. Сооружение плотины, строительство которой закончено в 1970 г., осуществлялось с технической и экономической помощью СССР. Водохранилище длиной 500 км содержит 164 км³ воды, идущей на орошение полей, для разведения рыбы и производства электроэнергии. 12 турбин вырабатывают 10 млн. МВт мощности, что обеспечивает внутренние нужды и экспорт. Однако есть и не­достаток: плотина задерживает илистые наносы Нила, а также ускоряет эрозию морского берега.

1. Уровень воды в озере 182 м

2. Песок и камень

3. Канал подвода воды к входному отверстию турбины

4. Бетонная перего­родка

5. Глиняная насыпь

6. Генераторная

7. Входное отверстие турбины

8. Турбина

9. Уровень воды в реке 85 м

10. Старая Асуанская плотина (масштаб тот же)