Классификация плотин

По своему назначению плотины классифицируются как водоподъемные, водохранилищные и водоподъемно-водохранилищные, а в составе водонапорного фронта различают глухие плотины, непосредственно через которые вода не сбрасывается, и водосбросные (или водопропускные), по длине которых устраивают достаточно широкие водопропускные отверстия.

По материалу различают плотины из бетона, железобетона, грунтовые, тканевы е, деревянные, стальные и композитные. Наиболее распространенными являются бетонные и плотины из грунтовых материалов.

Бетонные плотины по конструкции делят на гравитационные (массивные), устойчивость которых обеспечивается благодаря их собственному весу; контрфорсные, устойчивость которых обеспечивается в том числе и за счет веса воды над напорной гранью, а опирание напорной грани осуществляется на контрфорсы; арочные, работающие как свод и опирающиеся своими пятами в скальные берега (рис. 2.2, 2.3) и арочно-гравитационные.

По технологическому назначению бетонные плотины также делят на глухие и водосбросные. Водосбросные плотины делят, в свою очередь на водосливные (с поверхностными водосливами), водоспускные (с глубинными водосбросами) и многоярусные.

а	б	в

Рис. 2.2. Схемы глухих бетонных плотин:
а — бетонная гравитационная; б — контрфорсная; в — арочная; 1 — лицевая стенка; 2 — контрфорс

а	б
в	г

Рис. 2.3. Схемы водосливных бетонных плотин:
а — массивная гравитационная на нескальном основании; б — на скальном основании;
в — контрфорсная; г — арочная; 1 — носок; 2 — уступ; 3 — напорная грань;
4 — водосливная грань

Среди плотин из грунтовых материалов наиболее распространенными являются земляные (песчано-гравийные), каменно-набросные и каменно-земляные (рис. 2.4).

а	б
в	г

Рис. 2.4. Схемы плотин из грунтовых материалов:
а — земляная плотина без противофильтрационных устройств; б — земляная плотина с экраном; в — земляная плотина с ядром или диафрагмой; г — каменно-земляная плотина с ядром; 1 — экран; 2 — ядро или диафрагма; 3 — переходный слой от материала ядра к материалу тела каменно-земляной плотины

По напору различают:

· низконапорные — с напором H < 10 м;

· средненапорные — 10 ≤ H < 40 м;

· высоконапорные — H ≥ 40 м.

Низко- и средненапорные возводятся на равнинных реках (Волга, Днепр, Ока, Кама, Дон), высоконапорные — на скальных грунтах в горных районах (Саяно-Шушенская — р. Енисей, H = 244 м; Братская — р. Ангара, Н = 125 м; Эвенкийская — р. Н. Тунгуска, H = 120 или 200 м, проект — рассматриваются оба варианта; Рогунская — р. Вахш, Таджикистан, H = 335 м.

По классу капитальности сооружений классифицируются согласно СНиП 33-01-2003 на четыре класса в зависимости от высоты сооружения; типа грунтов основания; объема водохранилища и от последствий возможных гидродинамических аварий. К первому классу относят наиболее ответственные сооружения, к четвертому — временные и менее ответственные сооружения.

Общее устройство бетонной водосбросной плотины:
план, вид со стороны нижнего бьефа.
Разновидности водосбросных отверстий

Водосбросные плотины в общем случае делятся на два типа (рис. 2.6): водосливные (называемые также поверхностными, безнапорными или открытыми) и водоспускные (глубинные, погруженные и напорные).

Водосливные отверстия служат для:

· регулирования стока реки;

· для сброса избыточных вод половодья и паводков;

· для сброса льда и других различных плавающих тел.

Водоспускные устраивают с целью:

· полезных попусков воды в нижний бьеф;

· опорожнения верхнего бьефа;

· для промыва отложившихся перед плотиной наносов.

По конструктивному признаку различают плотины с затворами и без затворов. Опыт строительства гидроузлов показал, что конструкция с затворами приводит к более экономичному решению (уменьшается длина водосливного фронта плотины и снижается площадь затопления земель в верхнем бьефе).

Площадь водопропускных отверстий в общем случае определяется необходимостью обеспечения пропуска расчетного и поверочного расходов заданной обеспеченностью, которая определяется по табл. 2 СНиП 33-01-2003.

Бетонная водосбросная плотина, изображенная на рис. 2.6 включает в себя четыре водосливных отверстия: два широких небольшой глубины H’ и два более глубоких отверстия небольшой ширины. Более широкие отверстия могут использоваться для пропуска льда. Обычно их ширина назначается от 10 (в Южных районах) до 20 м (в Северных районах), а напор на гребне 1, 5 ÷ 2, 0 м. Глубокое отверстие хоть и является водосливным, но по своему расположению имеет свойства донного так же, как и глубинное отверстие.

Водосливные отверстия отделены друг от друга бычками (быками), служащими опорами для затворов и их подъемных механизмов, а также для транспортных переходов (авто- и железнодорожных путей).

Крайние водосливные отверстия сопрягаются с глухой частью (обычно выполняется в виде грунтовой плотины) устоем, который выполняет функцию крайнего бычка плотины и является подпорной стенкой для грунтовой плотины, сопрягающейся с берегом.

Рис. 2.6. Схема водосбросной плотины и ее отверстий