Проектирование гидротехнического узла

КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра экологии и химии
Специальность: Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Дисциплина: Технология и организация водохозяйственных и строительных работ. КУРСОВАЯ РАБОТА Тема: Проектирование гидротехнического узла р. Протока Краснодарский край ХиЭ ВСХ 960660 ПЗ Разработчик: студент гр. ЭГ-960660 Андрущенко А. В.
Проект защищен “ 5 ” апреля 2001 г. _____ОТЛИЧНО_____с оценкой Принял __________________________________Синюшкина А. Н. 2001 г I. Введение
Группы гидротехнических водохозяйственных сооружений Различают 11 групп: 1. Плотины, дамбы (в практике преимущественно строят земляные, насыпные, низконапорные платины); 2. Сооружения для водоснабжения: - водозаборные сооружения; - шлюзы регуляторы; - водоподающие каналы лотки; - трубопроводы; - регулирующие сооружения; - водовыпуски; - сопрягающие переходные сооружения; - аэраторы; - отстойники; фильтры. 3. Водосбросные сооружения в теле платины или в обход ее; 4. Водоспуски, сбросная система;
5. Рыбозащитные сооружения (для предотвращения попадания рыбы в водозабор); 6. Рыбозаградительные сооружения;
7. Рыбопропускные сооружения (рыбоходы, угреходы, рыбоподъемники); 8. Комплекс ГТС с механической подачей воды; 9. Специальные сооружения; 10. Причалы.
Все указанные ГТС располагают в зависимости от рельефа местности и качества грунтов в близи источников водоснабжения. ГТС могут быть временными и постоянными.
ГТУ - или гидроузел, комплекс ГТС построен на одном участке реки и связанных между собой назначением и работой. Гидроузел создается на малых реках для поднятия уровня воды до нужной отметки, обеспечивая самотечную подачу воды для полного спуска воды с водохранилища и для сброса излишков паводковых вод из верхнего бьефа в нижний.
Все сооружения гидроузла связаны между собой, поэтому проектирование начинают с компоновки, которая заключается в выборе створа земляной платины, мест расположения водозаборных и водосбросных сооружений и увязке основных отметок. Створ платины выбирают в узком месте поймы реки с таким расчетом, чтобы обеспечить удобный сбор излишек воды. Тип и место водосбросного сооружения выбирают методом сравнения при сопоставлении различных вариантов и от величины сбрасываемой воды. Водозаборные сооружения располагают в местах сопряжения плотин с берегами на крупных реках России. ГТУ - являются комплексными т. е. предназначенными для полной энергии, обеспечения судоходства, осуществления орошения, водоснабжения городов и поселков и пропуска рыбы к местам нереста. Следовательно гидроузел обязательно входит в рыбопропускное сооружение.
Общая природно-климатическая характеристика района строительства гидроузла.
КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ, в составе РСФСР. Образован 13 сентября 1937 года. Площадь 83, 6 км2 . Население 4608 тысяч человек, делится на 39 районов, имеет 27 городов, 26 поселков городского типа. Центр– Краснодар.
Краснодарский край расположен в западной части Кавказа, с Юго-Запада омывается Черным морем, с Севера-Запада–Азовским морем. Береговая линия Черного моря сравнительно ровная (особенно на Юге), лишь на Севере выделяются Геленджикская и Цемесская бухты и полуостров Абрау. Более изрезана береговая линия в Керченском проливе, гда в Таманский полуостров вдается одноименный залив, и у Азовского моря с лиманами Ейский, Бейсугским и др.
Территория края состоит из горной и равнинной частей. Горная часть относится к западной части Б. Кавказа. Ее образуют сравнительно не большой отрезок высокогорного Западного Кавказа с южными и севернми склонами и предгорьями и средневысоные горы Черноморского Кавказа. Равнинная часть края относится к Западному Предкавказью и образована Кубано-Приазовской низменностью, Прикубанской наклонной равниной, дельтой Кубани и Таманским полуостровом с невысокими складчатыми грядами и грязевыми вулканами. На Востоке–край Ставропольской возвышенности. На равнине климат умеренно континентальный, степной, в горах–более влажный и прохладный; в северной части Черноморского побережья носит средиземноморский характер (с засушливым летом и влажным холодным полугодием; характерен ветербора), переходящий к Юго-Востоку во влажный субтропический. Главная река края –Кубань. Образуется слиянием рек Уллукам и Учкулан, берущих начало на склонах Эльбруса, у края ледника Уллукам. Впадает в Темрюкский залив Азовского моря. Длина реки– 870 км, площадь бассейна 57900 км 2 . В 116 км от устья Кубани отходит правый рукав –Протока (130 км). Реки используются для гидроэнергетики и орошения рисовых полей (в низовье Кубани).
На равнинах Западного Предкавказья преобладают черноземы, особенно карбонатные предкавказские, в горах– горно-лесные бурые и дерново-карбонатные почвы, в высокогорье – горно-луговые. На местах господствовавших прежде равнинных степей – культурная растительность. В горах – широколиственная (дубовые, буковые, в районе Туапсе – Сочи – смешанные колхидские) и темнохвойные (из кавказских пихты и ели) леса, выше –субальпийские и альпийские луга. Древесно-кустарниковая растительность северной части Черноморского побережья сходна с крымской и восточно-средиземноморской. Западное Предкавказье– со степными земледельчески освоенными равнинами; Северо-Кавказский –с преобладанием горных лесов на хребтах Черноморского Кавказа и передовых куэстовых грядах; Западно-Кавказский высокогорный– с альпийским рельефом, горными лугами; Северо-Черноморскй –с ландшафтами восточно-средиземноморского типа и виноградниками; Колхидский горный– с лесными ландшафтами влажных субтропиков и курортной зоной побережья. Краснодарский край –район развитой промышленности, многоотраслевого сельского хозяйства и курортов международного значения.
III. Характеристика источника водоснабжения. Расчет и построение гидрографа. При установлении расчетных гидрологических характеристик используется кривая обеспеченности, которая показывает в каком числе случаев (%) может быть превзойдена та или иная характеристика для построения кривой обеспеченности используются следующие характеристики: - Средняя арифметическая характеристика; - Среднее квадратичное отклонение;
- Коэффициент вариации, коэффициент изменчивости статистического ряда; - Коэффициент ассиметрии. 1. Определение максимальных расходов воды в половодье. О мах = М F d d’, где М= 0. 278 А [ л/с. км]; 4ЦF+1 M= 0, 278 0, 1 = 0, 0067 [л/с. км]; 4, 1 d= 1-0, 61 lg (a+0, 2b+1) d= 1-0, 61 lg (1+0, 2 Ч 0, 5+1)=0, 8 d'=1-jg, где j=0, 3 - лиственные леса, g=0, 2 d'=1-0, 3 Ч 0, 2=0, 94
Qmax= MЧ F Чdd’, где Qmax =0, 0067Ч 275Ч 0, 8Ч 0, 94=1, 24 м3/с 0, 278- коэффициент перехода от стока мм/час к м/с;
А- параметр характеризующий сток района мм/час (применяем рисунок N1 приложения). (А=0, 1 мм/ч); F- площадь водосбора [275 км2]; 2. Определение расходов воды среднее многолетнее. Q ср. мног = М ср. мног Ч F, где
М ср. мног [ л/с км] модуль стока реки, (применяем рисунок N2 приложения). М=0, 5[ л/с' км] Q ср. мног =0, 5 Ч 275=137, 5
3. Вычисляем коэффициент вариации по формуле Соколовского Д. Л. Cv == а - 0, 063 Ч1g(F+1)= 0, 7 - 0, 063 Ч1g(275+1)= 0, 55, где а - географический параметр (применяем рисунок N3 приложения). а =0, 7.
4. Определяем модульный коэффициент 75% обеспеченности по таблице. Таблица N 1 Сv 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1, 0 1, 1 1, 2 К 75% 0, 93 0, 86 0, 78 0, 71 0, 63 0, 56 0, 49 0, 42 0, 42 0, 29 0, 24 0, 1 5. Определяем расход 75% обеспеченности. Q 75% = Q ср. мног • К 75%. = 137, 5 Ч 0, 693 = 95, 2 К 75%. =0, 693 Определяем расход воды по месяцам. Q cр. мес. = Q 75% Ч К
где К - коэффициент внутригодового распределения стока малых рек, принимается по таблице N3 (Никитин С. Н. ) и составляется средняя таблица по 12 месяцам, по которой будет построен гидрограф. Таблица N2 мес. I П Ш IV V VI VII VШ 1Х X XI XII К 0, 8 1, 2 5, 2 1, 0 0, 85 0, 65 0, 25 0, 35 0, 1 0, 2 0, 4 0, 9 Q ср. мес. 76, 1 114, 2 495 95, 2 80, 9 61, 8 23, 8 33, 3 9, 5 19 38 85 IV. ВЫБОР РАЙОНА РАСПОЛОЖЕНИЯ ГОЛОВНОЙ ПЛОТИНЫ
Для выполнения проекта гидроузла необходимо иметь топографический материал соответствующих масштабов. На нём выявляют основные формы рельефа (возвышенности, котловины, овраги, крутые и пологие склоны, террасы и пр. ). Створ головной плотины, как правило, назначают в самом узком месте поймы реки. Все ГТС, плотины, дамбы, водосбросы проектируются в соответствии с инструкцией по разработке проектов и смет для промышленного строительства (СН 20276) и соответствующими главами строительных норм и правил.
Плотина входит в состав ГТС, построена на водотоке, делит его на верхний и нижний бьеф. Верхний бьеф - участок реки, прилегающий к подпорному сооружению с верховой стороны (по направлению течения), нижний бьеф участок реки с низовой стороны. Верхний и нижний бьефы различаются по своим режимам. В верхнем бьефе создается чаша водохранилища с расчетной повышенной отметкой уровня воды. Течение воды в водохранилище замедляется, в результате происходит отложение ила. В нижнем бьефе расходы воды уменьшаются, скорость течения значительная. Возможны размывы русла ниже плотины, поэтому рекомендуется выход водосбросных каналов относить не менее 15-20 метров от низового откоса.
Плотины сооружают из различных материалов. Из местных строительных материалов строят: - земляные плотины из суглинка, супеси, песка; - каменно-набросные плотины; - смешанные (каменно-земляные) плотины; - каменные и деревянные плотины;
Из долговечных материалов строят плотины бетонные, железобетонные, металлические.
По водохозяйственному назначению плотины делятся на водоподъемные и водохранилищные. Водоподъемные создают-подпор воды в верхнем бьефе, позволяющий подавать воду самотеком и улучшающий судоходство реки. Водохранилищные плотины создают определенный запас воды. По способу пропуска воды в нижнем бьефе плотины делятся на - глухие, водосливные, смешанные. В глухих плотинах нет отверстий для пропуска воды, и излишки паводковых вод сбрасываются через водосбросные каналы в обход плотины. В водосливных плотинах вода переливается через гребень плотины. В смешанных имеется как глухая, так и водосливная часть. Земляные плотины по высоте делятся на высокие (более 50м), средние (15-50м), низкие (менее 15м).
По способу производства работ земляные плотины делятся на насыпные, полунамывные и намывные. В большинстве случаев на водохозяйственных объектах строят низконапорные земляные плотины высотой до 10 м из однородных и разнородных грунтов.
Основные требования, предъявляемые при проектировании и строительстве низконапорных земляных плотин.
1. Размеры тела плотины выбираются с таким расчетом, чтобы фильтрация воды через тело плотины не вызывала суффозии*. Примечание: Суффозии - оседание тела плотины в результате вымывания частиц грунта.
2. Профильтровавшаяся через плотину вода должна собираться и отводится в нижний бьеф специальными дренажными устройствами.
3. Нельзя допускать перелива воды через гребень, поэтому водосбросные сооружения должны быть рассчитаны на максимальный пропуск паводковых вод. 4. Сопряжение тела плотины с основанием, берегами и бетонными сооружениями должно быть плотным и надежным.
5. Откосы плотины должны быть устойчивыми, хорошо защищенными от размывания и механических повреждений.
6. Гребень плотины должен быть укреплен в соответствии с классом дороги, которая будет по нему проходить.
7. Грунты для плотины должны быть определенного качества и хорошо уплотнены. 8. Грунты в основании плотины должны быть всесторонне изучены. 9. При проектировании плотины руководствуются правилами, изложенными в СНиП 115373 "Плотины из грунтовых материалов. Основные элементы земляных плотин.
Земляная плотина представляет собой трапецию ограниченную сверху гребнем, с боков откосами, снизу подошвой. При проектировании земляных плотин устанавливают размеры основных элементов насыпи, заложение и крепление откосов, сопряжение с основанием и берегами и тип дренажа.
Ширина гребня назначается исходя из условий эксплуатации сооружения. При отсутствии специальных дорог минимальная ширина Зм, а если устраивают по гребню плотины автомобильную дорогу, в соответствии с нормами, назначают 6-8 м. Полная высоты плотины определяется как суммарная величина напора плотины (Н) и сухого запаса. На практике сухой запас назначают 1, 5-2 м. Напор плотины разность отметок верхнего и нижнего бьефа. Откосы земляных плотин делают различными. Верховой (мокрый откос) более пологий, низовой откос более крутой. Заложение откосов назначают из условий устойчивости грунтов.
VI. Гидравлический расчет открытого паводкового водосброса. Паводковые водосбросные сооружения строят в глухих плотинах нагульных (русловых) и головных прудов. Водосбросные сооружения (водосбросы) служат для сброса излишка паводковых вод из головного пруда или водохранилища в нижний бьеф. При помощи таких сооружений регулируют уровень воды в головном пруду, в котором вода должна находится на определенной расчетной отметке. Через водосбросные сооружения сбрасывают излишки весенних и летне-осенних паводковых вод и воду из головного пруда в нижний бьеф.
Паводковые водосбросные сооружения проектируют двух основных типов: автоматические и управляемые с затворами. Тип водосброса и место расположения его в головном гидротехническом узле выбирают в зависимости от величины пропускаемого расхода, топографических и геологических условий и наличия местных строительных материалов.
При проектировании и строительстве паводковых водосбросов широко используют типовые проекты. Паводковые водосбросы проектируют, руководствуясь гл. 50 Сни П П-50-74.
Конструкции автоматических и управляемых водосбросов различаются тем, что у автоматических водосбросов порог (дно) сооружения располагается на отметке НПУ, при повышении уровня воды над этой отметкой вода автоматически сбрасывается из верхнего в нижний бьеф; у управляемых водосбросов порог сооружения располагается ниже отметки НПУ (вплоть до дна), и отверстие этого сооружения перекрывается затворами, при помощи которых и регулируется уровень воды в водохранилище. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ.
Гидравлическим расчетом водосбросных сооружений определяются размеры отверстий сооружений, которые должны обеспечивать пропуск максимальных расходов воды. Расчет отверстий водосбросных сооружений производится на основании величин вероятных наибольших расходов воды в период снегового половодья и дождевых паводков.
Величины максимальных расходов воды талых вод необходимы гидротехникам при проектировании плотин и водосбросных сооружений.
Расчет максимальных расходов воды можно вести по данным гидрометрических наблюдений. Опах-37, 5 НПУ=25м ПВС=22 м Уровень нижнего бьефа равен 23 м Периметр живого сечения перед водосбросом -\у = 30 м2 Количество стоек т1 = 2 Ширина стоек С = 0, 2м
Коэффициент скорости (р = 0, 936 у плавного входа и (р = 0, 9 - неплавный вход; Коэффициент расхода для плавного ц = 0, 35, неплавный ^ = 0, 32; Гидравлический расчет водосбросного сооружения производят исходя из условий работы прямоугольного водослива с широким порогом в котором водослив может быть затопленный и незатопленный. Порядок расчета: 1. Определяем напор на пороге водослива. Н= Зм Н=НПУ
2. Определяем скорость течения воды на подходе к водосливу. Уо = О =37. 5 =1, 25 м/с уу 30 где 0 расход м^с расчетный расход, Уо = 1, 25 м/с 3. Определяем действующий напор. Но=Н+У! = Цб = 0, 08+3 = 3, 08 м 2§ 2-9, 8
4. Определяем глубину воды под напором водослива в нижнем бьефе. п=1м 5. Условия работы водослива. Ь= -1=0, 32 6. Ширина потока воды в сжатом сечении. В. с. = 0 37, 5 б, 5м (рп-2-ё(Но-п) 0, 9129, 82, 08 7. Количество сжатий. 8. п=2т1+2=б
8. Определение строительной величины водосбора. В. с. = 6, 5+0, 07 -1 +0, 2 2 = 7 м Вывод: Строительная величина водосбора равна 7 м, вход неплавный, водосброс незатопляемый.
VII. Рыбопропускные сооружения и прочие элементы гидроузла. Проходные и полупроходные рыбы для размножения идут из моря в реки. Нередко места нереста рыб расположены на большом расстоянии от моря и на пути к ним рыба встречает плотины, преграждающие ей путь вверх по реке. На таких реках как Дон, Волга, Днепр, Обь, Тулома, Кура, Енисей, Даугава и др. , имеющих рыбохозяйственное значение, построено по несколько гидротехнических узлов, через которые рыба должна пройти к местам размножения. Для обеспечения прохода промысловых рыб из нижнего в верхний бьеф к нерестилищам в плотинах гидротехнических узлов строят рыбопропускные сооружения.
Рыбопропускные сооружения различаются по конструкции и бывают двух типов: рыбоходы и рыбоподъёмники.
Рыбоход. Рыбоход - сооружение в виде лотка, устраиваемое в обход плотины или в теле плотины. В рыбоход из верхнего бьефа постоянно подаётся поток воды со скоростями течения, которые может преодолеть рыба при проходе по рыбоходу из нижнего в верхний бьеф.
Особым видом рыбохода является сооружение, пропускающее молодь угря вверх по реке, - угреход.
Рыбоподъемники. Рыбоподъемники- сооружения располагаемые в теле платины и пропускающие рыбу из нижнего бьефа в верхний при помощи подъемных механизмов или методом шлюзования.
Особым типом рыбопропускных сооружений является рыбопропускной шлюз и плавучая установка для привлечения и транспортировки рыбы.
Для обеспечения нормальной работы рыбопропускных сооружений необходимо соблюдать следующие условия.
1. Для привлечения рыбы к входу в рыбоход из верхнего бьефа в нижний необходимо подавать значительный расход воды, а скорости воды в этом месте должны быть равны скорости течения воды в реке. Вход в рыбоход следует располагать с таким расчетом, чтобы рыба могла легко его обнаружить.
2. Скорость течения воды по рыбоходу следует назначать в зависимости от вида рыбы, идущей по рыбоходу, чтобы рыба могла ее преодолеть.
3. Размеры отдельных конструктивных частей рыбоходов необходимо выбирать в зависимости от вида рыб, которые будут проходить по этому рыбоходу. Так, ширину, длину отдельных бассейнов (ступеней), уклон дна, расстояния между бассейнами для отдыха рыб, размеры вплывных отверстий и т. д. следует назначать в каждом отдельном случае специально.
4. При устройстве рыбоподъемников размеры подходного лотка и камер рыбоприемника необходимо назначать с учетом исключения травмирования рыбы при подъеме ее из нижнего бьефа в верхний.
5. Работа подъемных и других механизмов должна быть по возможности бесшумной, чтобы не отпугивать рыбу от сооружения.
Обеспечение интенсивного пропуска рыбы из нижнего бьефа в верхний во многом зависит от удачного расположения рыбопропускного сооружения в теле плотины и от его размеров. Размеры рыбопропускных сооружений зависят от напора, созданного плотиной, рельефа местности в створе плотины и конструктивных решений всего комплекса сооружений, входящих в состав гидротехнического узла.
Выбор типа рыбопропускного сооружения зависит от напора гидротехнического узла, в котором предполагается его строительство, а также вида и количества рыбы, которая должна быть пропущена через рыбопропускное сооружение из нижнего бьефа в верхний.
На гидротехнических узлах с напором до 30 м рекомендуется применять рыбоходы лестничного типа, при больших напорах лучше устраивать рыбоподъемники и рыбопропускные шлюзы, так как лестничные рыбоходы будут иметь большие размеры и следовательно, дорого стоить.
Для пропуска лососевых рыб пригодны рыбоходы, в которых создаются условия, близкие к природным. Для пропуска осетровых и сельдевых рыб лучше применять рыбоподъемники и рыбопропускные шлюзы, так как крупным осетровым рыбам трудно подниматься по рыбоходу и преодолевать скорости в вплывных отверстиях до 2 м/с; сельдевые же рыбы, идущие на нерест в больших количествах, будут травмироваться в рыбоходах. РЫБОХОДЫ
По рыбоходам рыба поднимается из нижнего бьефа в верхний навстречу потоку воды, идущему с определенной скоростью из верхнего бьефа в нижний. Наиболее эффективным является лестничный рыбоход- лоток, разделенный поперечными стенками на отдельные бассейны. Дно каждого бассейна горизонтально. Каждый последующий бассейн расположен выше предыдущего. В продольном разрезе рыбоход напоминает лестницу.
Для облегчения передвижения рыбы вверх по рыбоходу в поперечных стенках вверху или у дна устраивают вплывные отверстия квадратной или прямоугольной формы. Устройство вплывных отверстий удлиняет путь движения воды, благодаря чему скорость ее уменьшается.
В табл. приведены скорости, которые могут преодолеть различные виды рыб, плывущие в потоке и в узких проходах. Таблица 1 Рыба Скорость течения, преодолеваемая рыбами, м/с в равномерном потоке во вплывных и входных отверстиях Карповые 0, 5-1, 0 0, 8-1, 2 Осетровые 0, 8-1, 2 1, 0-1, 5 Лососевые 1, 5-2, 5 2-3
Наибольшие скорости в лестничных рыбоходах создаются при переходе из одного бассейна в другой, а в самих бассейнах скорости меньше.
По длине рыбохода устраивают специальные бассейны для отдыха рыб, размеры которых больше, чем других бассейнов.
Ниже приводится описание конструкций двух построенных в Советском Союзе и действующих лестничных рыбоходов: Туломского (нижнего и верхнего) и Кегумского.
Нижне - Туломский рыбоход построен на р. Туломе (Мурманская область) для пропуска сёмги из нижнего бьефа Туломской ГЭС в верхний.
Этот рыбоход имеет вид бетонного лотка, расположенного в обход Туломской ГЭС. Лоток разделён на отдельные бассейны в железобетонными стенками с вплывными отверстиями.
Общая длина рыбохода 513м, уклон дна 1 : 25, высота подъёма 16 - 20 м. В рыбоходе 49 бассейнов размером 3Х6 м, глубиной 0, 9 м и 9 бассейнов для отдыха рыб размером 4, 5Х8 м, глубиной 1, 5 м.
Так как рыбоход работает в приливы и отливы, в нём имеются три входных отверстия, расположенных на различных уровнях. Для создания естественного течения воды в бетон дна втоплены булыжные камни.
Верхне - Туломское рыбопропускное сооружение нар. Туломев 65 км от Нижне Туломской ГЭС, построенное в 1965 году, предназначено для пропуска на нерестилища сёмги и представляет собой сочетание лестничного рыбохода и рыбного шлюза.
По отводному каналу ГЭС рыба заходит в лестничную часть сооружения, а затем через бассейн отдыха в нижнюю камеру шлюза. По мере концентрации рыбы затвор нижней камеры закрывается и вода, а вместе с ней и рыба поднимается по вертикальной шахте шлюза до уровня верхней камеры. После выхода рыбы в верхний бьеф плотины затвор нижней камеры открывается, уровень воды падает до исходного и цикл повторяется снова. Продолжительность цикла от 3 до 10 часов. Управление системой - автоматическое и дублирующее - ручное.
Рыбоход пробит в гнейсовых проходах, не цементирован, что создаёт условия, близкие к естественным.
Общая длина рыбохода 260, 5 м, уклон днища от нулевого до 1 : 9, 1, на рыбоходе тридцать ступеней, представляющие собой колодцы различных размеров с перепадами от 0, 3 до 0, 58 м. Заканчивается рыбоход бассейном для отдыха рыб.
Высота вертикальной шахты шлюза около 60 м. Вход в шахту рыбоподъёмника представляет собой окно, расположенное сбоку шлюзовой камеры. Общая высота подъёма 63, 4 м. Рыба для перехода из нижнего в верхний бьеф преодолевает путь длинной 830 м, в том числе участок (длинной 515 м) тоннеля отводящего канала ГЭС.
Кегумский рыбоход построен на р. Даугаве (Латвийская ССР) для пропуска балтийского лосося и сырти из нижнего бьефа Кегумской ГЭС в верхний. В отличии от Нижне - Туломского рыбохода, который расположен в стороне от гидротехнического узла, Кегумский рыбоход расположен рядом со зданием ГЭС и водо-снабжаемой частью плотины.
Рыбоход представляет собой лоток (лестницу), не развёрнутый по длине, а сгруппированный в систему продольных и поперечных маршей.
Общая длина рыбохода 240 м. В рыбоходе 10 маршей с углами поворота 90 и 180°. Каждый отдельный марш - железобетонный наклонный лоток шириной 3 м с вертикальными продольными стенками высотой 1, 8 м. В рыбоходе имеется один бассейн для отдыха рыб размером 6Х6, 3 м. Для лучшего захода рыбы в рыбоход со стороны нижнего бьефа имеется направляющая стенка, отделяющая поток воды, сбрасываемые через сбросные отверстия плотины.
Отмечено, что на ход рыбы по рыбоходу очень сильно влияет режим работы ГЭС. При работе всех турбин ГЭС из-за сильного течения в нижнем бьефе рыба дезоринтируется и не может зайти в рыбоход. При уменьшении выроботки электроэнергии и сброса воды сила течения уменьшается, рыба легко находит привлекаемую струю воды, идущую из рыбохода, и быстро поднимается по нему в верхний бьеф. УГРЕХОДЫ
Угреходы - сооружения типа рыбохода, обеспечивающие проход молоди угря вверх по реке.
Молодь угря, поднимаясь в реки, движется вдоль берега. На пути она встречает различные преграды - пороги, запруды, плотины. Угорь преодолевает преграды даже с совершенно отвесными стенками, однако ему легче подниматься по смоченной и шероховатой поверхности.
Для облегчения передвижения угря вверх по реке и устраивают угреход -деревянный или бетонный наклонный лоток, соединяющий нижний и верхний бьефы. Ширину лотков принимают равной 20 - 40 см. Дно лотка желательно покрыть мелким галечником. По длине лоток делят перегородками с отверстиями, чтобы при значительных уклонах лотка галька не ссыпалась в нижний бьеф.
В СССР на р. Нарве при Нарвском гидроузле в 1957 г. был построен угреход для прохода молоди угря из нижнего бьефа плотины в верхний и далее в Псковско -Чудской водоём для нагула. После значительной перестройки угрехода в 1970 г. началась его опытная эксплуатация, а с 1972 г. постоянная эксплуатация. Угреход после реконструкции представляет собой бетонный лоток с 65 ступенями бассейнами размером 3Х5 м, глубиной 0, 8 - 0, 9 м, с перепадами между ними 0, 3 м. В каждом бассейне имеется отверстие для прохода рыбы. Ступени объединяются в марши по 12 ступеней в каждом. Марши соединяются с бассейнами размером 4, 5Х8 м, глубиной 1, 5 метров для отдыха рыбы. Общая длина угрехода 513 м, высота подъёма угрехода 13, 8 м. Дно лотка покрыто гравием, однако из-за отсутствия шероховатости лотков камни на участках с резкими уклонами смываются водой, образуя пробки, оголённые участки, которые угорь не может преодолеть, что является недостатком в конструкции угрехода. РЫБОПОДЪЁМНИКИ
Наиболее распространен гидравлический рыбоподъемник с побуждающими устройствами, размещаемый в теле плотины и представляющий собой вертикальную шахту, в которую рыба входит из нижнего бьефа по входному лотку и после заполнения всей шахты водой выходит в верхний бьеф. Для осуществления нормальной работы рыбоподъёмника высота шахты должна быть равна разности отметок уровня воды верхнего и нижнего бьефов.
Принцип работы гидравлического рыбоподъёмника с пробуждающими устройства-ми таков. Через открытое входное отверстие в вертикальной шахте к которому подходит рыба по входному лотку, она входит в шахту. Выходное отверстие из шахты закрывают. Далее входные затворы в шахту закрывают и шахту по специальным трубопроводам наполняют водой. Во входном лотке и в шахте располагаются специальные побудительные решётки: вертикальные и горизонтальные, заставляющие рыбу сначала передвигаться по лотку, а затем подниматься вверх по шахте при наполнении шахты водой. После наполнения шахты водой открывают выходное отверстие рыба выходит по верхнему лотку в верхний бьеф. Для бесперебойной работы рыбоподъёмника устраивают два подоходных лотка и две вертикальные шахты, что позволяет производить подъём рыбы беспрерывно.
Рыбоподъёмник на Цимлянской ГЭС для пропуска рыбы из нижнего бьефа в Цимлянское водохранилище расположен в быке между зданием ГЭС и водосливной плотиной и состоит из низового входного лотка шириной 6 м и длиной 110 м; садка размером 5Х18 м с побудительной решёткой, причём для привлечения рыбы в садок на дне его устроены отверстия, через которые подаётся вода;
вертикальной шахте размером (в плане) 7Х5 м и высотойЗб. 8 м с подвижной горизонтальной побуждающей решёткой (по мере наполнения шахты водой поднимается и решётка, которая подталкивает рыбу вверх); верхнего выходного лотка шириной бм и длиной 65 м.
Когда уровень воды в шахте поднимается до уровня воды в водохранилище, открывается затвор верхнего бьефа и рыба входит в верхний лоток. Для привлечения рыбы к входу в низовой лоток и садок рыбоподъёмника применён турбинный гидроагрегат. Управление рыбоподъёмником производится с пульта управления.
Однако в конструкции Цимлянского рыбоподъёмника [26] имеются недостатки: скорость течения воды у входа из низового лотка меньше скорости течения воды, идущей от ГЭС, и по этому рыба идёт на более сильный ток воды, к зданию РЭС, проходя рыбоподъёмник; из-за наличия только одной вертикальной шахты в рыбоподъёмнике он работает с перерывами.
Рыбоподъёмник на Волгоградской ГЭС имени XXII съезда КПСС построен в 1961 г. для пропуска рыбы к нерестилищам вверх по Волге.
Волгоградский рыбоподъёмник расположен в теле водосливной плотины во второй секции от раздельного пирса и состоит из двухниточного низового лотка шириной 8, 5 м и длиной 85, 25 м, причём в лотке имеется побудительная решётка, которая движется по нему от входа в него до шахты рыбоподъёмника, вынуждая рыбу к заходу в шахту; двух вертикальных шахт размером каждая 8, 5Х8, 5Х36, 3 м с горизонтальной и вертикальной побудительными решётками; по мере наполнения шахты водой горизонтальная решётка поднимается, побуждая рыбу к подъёму. В тот момент, когда уровень воды в шахте сравняется с уровнем воды в верхнем бьефе, открывается рабочий затвор со стороны верхнего бьефа и вступает в работу вертикальная решётка, пробуждающая рыбу входить в верхний лоток, верхового лотка размером 100Х12Х8 м.
Для привлечения рыбы к входу в низовой лоток устроен турбинный гидроагрегат, создающий встречный ток воды.
Управление рыбоподъёмником производится со специального пульта. Наличие двух низовых лотков и двух вертикальных шахт обеспечивает непрерывный пропуск рыбы в верхний бьеф. VIII. Определение объемов основных строительных работ.
Чтобы все строительные работы осуществлялись по плану и были закончены в срок, перед началом строительства проводят организационные мероприятия и подготовительные работы.
К организационным мероприятия относятся: утверждение проектно-сметной документации, проверка обеспеченности строительными материалами, проектной документацией по организации производства работ, рабочими чертежами и сметой на первый год строительства, получение фондов и размещение заказов на изготовление оборудования, утверждение строительных и монтажных организаций, которые будут вести строительство.
В этот период решаются вопросы по размещению и культурно-бытовому обслуживанию строительных кадров, производится отвод территории для строительства, строятся подъездные дороги и обеспечивается подача электроэнергии. Строительство снабжается основньми материалами (цемент, металл) и машинами (экскаваторы, тракторы, автомашины и пр. ) по специальным фондам.
Местные строительные материалы (кирпич и т. д. ) отпускаются для строительства по планам республиканскими органами на основании заявок, полученных от ведомств и строек, а песок, щебень, гравий и др. - на основе договоров, заключенных с определенными местными предприятиями.
К первоочередным подготовительным работам относятся: создание опорной геодезической сети, освобождение зоны затопления от построек и пр. , строительство подъездных путей, системы водоснабжения, линии телефонной связи и пр.
За этими работами следует очистка участка, где будут располагаться сооружения, дороги, от леса и кустарника, отвод поверхностных вод и пр. При удалении леса со строительной площадки и из зоны затопления водохранилища его или валят с корнями, или спиливают стволы деревьев, а затем выкорчевывают пни. При валке леса применяют тракторы и бульдозеры, а иногда при корчевке деревьев больших диаметров и взрывной способ. Деревья пилят моторными электрическими пилами.
Пни корчуют тракторами, бульдозерами и корчевателями - собирателями. Корчеватель - собиратель может корчевать пни, собирать сучья и отдельные камни. Кустарник срезают кусторезами. Перечень и объем подготовительных работ уточняются в проекте производства работ.
Поверхностные воды, стекая с водосборной площади, могут затопить котлованы, выемки для каналов и таким образом осложнить производство строительных работ-потребуется откачка воды, добавочные крепления откосов котлованов и т. д. Во избежание притока поверхностных вод к месту строительства перед началом его нужно построить специальные водоотводные устройства для задержки и отвода поверхностных вод.
Для отвода поверхностных вод за пределы строящегося сооружения строят защитные валы, для перехвата и отвода поверхностных вод, стекающих с водосборной площади выше магистральных каналов, - нагорные каналы. Нагорные каналы должны пропускать необходимый расход воды. Если уклон дна при их строительстве получился больше допустимого, необходимо устроить сопрягающее сооружение. Закончив все указанные работы, приступают к разбивке сооружений на местности, т. е. к переносу проекта в натуру.
Разбивка сооружений на местности включает перенесение с плана на местность точек, определяющих расположение и размеры сооружения, и закрепление этих точек на местности специальными знаками.
Разбивку сооружений производит, как правило, строительная организация, и только разбивку каких -либо сложных сооружений в трудных условиях может производить проектная организация по договору со строительной организацией. Порядок (очередность) разбивочных работ:
1) отыскание или восстановление на местности опорных пунктов геодезической сети (угловые знаки, репера и пр. ), относительно которых осуществлена привязка сооружений в проекте;
2) трассирование магистрального канала, перенесение в натуру продольных и поперечных осей сооружения и закрепление их на местности (основные разбивочные работы); разбивка осей сооружения производится от опорных пунктов геодезической сети;
3) нанесение на местность всего контура сооружения производится от закрепленных осей сооружения;
4) разбивка внутри контура отдельных элементов сооружения. Точность разбивочных работ зависит от материала сооружения и способа производства работ. При разбивочных работах допускаются следующие отклонения: для земляных сооружений (в плане) 5 см, для осей бетонных и железобетонных сооружений 1 см, сборных железобетонных конструкций 0, 5-1, 0 см.
IX. Технология и организация строительного производства при строительстве водных объектов.
Исходным материалом для организации работ являются данные изысканий, план строительства, чертежи сооружений и характеристика районов строительства. По имеющимся материалам выявляют условия проведенных работ: - состояние проездных путей; - характеристика грунтов; - положение грунтовых вод; - наличие местных строительных материалов;
Проектной частью организации строительных работ устанавливается: - распределение земляных масс, выемка и насыпь; - устройство карьера; - способы производства земляных работ;
- последовательность работ в установленные сроки выполнения. В первую очередь производятся следующие виды работ: - подготовка строительной площадки; - осушение, вырубка и корчевка древесной растительности; снос старых неиспользованных зданий; - строительство линий электропередачи и подъездных дорог.
Затем строится головной электротехнический узел (плотина, водозаборное сооружение и донный водоспуск).
В следующую очередь подготавливается основание для дамб и производится отсыпка этих дамб, затем создается система водоснабжения и строится канализационная система.
Проект организации строительства должен содержать: сводный календарный план строительства, технологическую схему производства основных работ, потребность строительных материалов, потребность строительных механизмов, потребность в рабочей силе и живом фонде, стройгенплан с указанием зданий, карьеров и резервов грунта.
Чтобы все строительные работы осуществлялись по плану и были закончены в срок, перед началом строительства проводят организационные мероприятия и подготовительные работы. К организационным мероприятиям относятся: - утверждение проекта сметной документации; - проверка обеспеченности строительными материалами; - проверка проектной документации; - утверждение организаций; - получение фондов и размещение заказов; - проверка рабочих чертежей со схемами; оформление финансирования и заключение договоров; Подготовительные работы включают в себя: - создание опорной геодезической сети; - освобождение зоны участка от построек и т. д. ; - строительство рабочих поселков и складских помещений;
- строительство подъездных путей, системы водоснабжения, линии телефонной связи и линии электроснабжения;
- очистка участка от леса и кустарника, от поверхностных вод. X. Охрана труда и техника безопасности. Общие положения.
1. 1 Мероприятия по охране труда вырабатываются на основании сопоставления информации о фактическом состояния условия труда с состоянием, требуемым нормативными документами по охране труда. Если фактор условий труда соответствует стандартам, нормам, правилам охраны труда, мероприятия по охране труда должны быть на сохранение такого соответствия.
1. 2 Организационно-методическую работу по управлению охраны труда, подготовку управленческих решений по охране труда и контроль за их реализацией осуществляет служба охраны труда и техники безопасности (инспектор по охране труда), непосредственно подчиняется начальнику.
1. 3 Планирование работ по охране труда должно включать определение конкретных заданий подразделениям и службам на основе разборки планов мероприятий по охране труда при заключении коллективного договора и увязанного с планами предприятия.
1. 4 При составлении планов мероприятий по улучшению условий и охране труда необходимо руководствоваться принципами оптимизма, должно предусматриваться первоочередное устранение наиболее опасных и вредных производственных факторов.
1. 5 Планы мероприятий по улучшению условий и охраны труда должны составляться с учетом наличия необходимой проектно-сметной документации, реально имеющихся материальных, денежных, трудовых ресурсов, данные о которых представляют экономист и бухгалтерия предприятия.
1. 6 Контроль состояния охраны труда осуществляется путем проведения проверок состояния условий труда работников, выявление отклонений от требований ССБТ, санитарных норм и правил, инструкций и другой нормативной документации по охране труда.
1. 7 Обеспечение безопасности оборудования осуществляется приведением его в соответствие с требованиями ССБТ, норм и правил органов государственного надзора и другой нормативной документацией по безопасности труда, проведением аттестации рабочих мест.
1. 8 Обеспечение оптимальных режимов труда и отдыха предусматривается для всех работников с учетом тяжести и напряженности их труда, наличием конкретных опасных
и вредных производственных факторов. 1. 9Санитарно-бытовое обслуживание предусматривает обеспечение работников
вспомогательными помещениями и санитарно-бытовыми устройствами согласно действующим нормам и правилам.
1. 10 Должностные лица, на которых в соответствии с данным Положением и действующим законодательством возлагаются обязанности по охране труда, виновные в их невыполнении, несут персональную ответственность в порядке, установленном законодательством РФ.
1. 11 Работа службы охраны труда включает в себя решение следующих основных задач:
- обучение работающих безопасности труда и пропаганде вопросов охраны труда; обеспечение безопасности производственных процессов; - обеспечение безопасности зданий и сооружений; - нормализацию санитарно-гигиенических условий труда; - обеспечение работников средствами индивидуальной защиты;
- обеспечение оптимальных режимов труда и отдыха работников; - организацию лечебно- профилактического обслуживания работников. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ЕЕ ЗАДАЧИ.
Эксплуатация гидротехнических сооружений рыбоводных хозяйств - это комплекс мероприятий, обеспечивающих бесперебойную подачу и сброс воды из водоёмов в расчётном количестве и в определённое время, для создания наилучших условий обитания рыбы в водоёмах в различные периоды её развития. Основные задачи эксплуатации гидротехнических сооружений:
- обеспечение безопасного забора воды из источника водоснабжения, наблюдение и уход за гидротехническими сооружениями и обеспечение их сохранности (от воздействий льда, воды, деформаций грунта и пр. );
- Ремонт, восстановление, реконструкция гидротехнических сооружений; - борьба с потерями воды в прудах и каналах;
- разработка и осуществление мероприятий по пропуску паводка во избежание разрушения сооружений головного гидротехнического узла и выхода из строя всего хозяйства;
составление паспортов сооружений, в которые заносят все данные о работе сооружений— их повреждения, ремонт, возможное изменение размеров сооружения и пр. Приёмка законченных строительством объектов осуществляется согласно СНиП ^ Ш А. 10. 70* (Приёмка в эксплуатацию законченных строительством предприятий, зданий и сооружений. Основные положения).
Датой ввода в эксплуатацию объектов производственного назначения считается дата подписания акта государственной приёмной комиссией. НАБЛЮДЕНИЕ И УХОД ЗА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИМИ СООРУЖЕНИЯМИ
Регулярное наблюдение за состоянием гидротехнических сооружений позволяет своевременно выявлять нарушения работы сооружения. Нарушения нормальной работы сооружения могут быть различными: совсем незначительные - неглубокие трещины в бетоне, небольшая фильтрация, повреждение креплений откосов плотин, дамб и каналов, которые легко исправить; значительные - разрушение флютбета вследствие размыва рисбермы, сильный вымыв грунта из плотины в местах сопряжения её с сооружениями и прочие, которые могут привести к аварии сооружения. Любые нарушения работы сооружения должны быть во время обнаружены и устранены, так как и мелкое повреждение может превратиться в значительное. Вот по этому при обнаружении какого либо дефекта необходимо осуществлять срочный ремонт сооружения. Во избежания повреждений нужно проводить предупредительные мероприятия, которые задержат появление или развитие того или иного повреждения. Обычно проводят следующие регулярные наблюдения за:
- уровнями воды в верхнем и нижнем бьефах и в водоснабжающей системе; - расходами воды через водосбросные, водозаборные и водовыпускные сооружения; - фильтрацией через тело плотин, дамб, в метах сопряжения плотин и дамб с другими сооружениями и в основании плотин и дамб; - размывами русла в верхнем и нижнем бьефах; - разрушением креплений откосов плотин, дамб, каналов; - появлением трещин в бетонных частях сооружения; - деформацией сооружения или отдельных их частей.
Наблюдения и изменения уровней проводят ежедневно. Остальные наблюдения проводят через определённые промежутки времени. Нужно обязательно осматривать сооружения весной перед паводком и после него для выявления повреждений, нанесённых им; давать оценку этих повреждений и определять объём ремонтных работ; в осенний период при подготовке к зимнему периоду эксплуатации нужно снова осматривать сооружения.
Все данные об осмотре сооружений заносят в паспорт сооружения. XII. Охрана окружающей среды.
При компоновке речных гидроузлов наряду с обеспечением нормальных условий для строительства и эксплуатации, входящих в их состав сооружений, следует предусматривать мероприятия по охране окружающей Среды, как в районе расположения гидроузла, так и вдоль береговых линий верхнего и нижнего бьефов. К числу таких мероприятий относится:
1) сохранение и улучшение общего природного ландшафта в районе створа гидроузла и вдоль трасс водосборных и водозаборных сооружений;
2) размещение отвалов грунта и карьеров строительных материалов в зоне водохранилища;
3) создание благоприятных условий для миграции рыб к нерестилищам и обратного ската их и рыбьей молоди в нижний бьеф;
4) предотвращение переформирования русла реки и берегов в верхнем и нижнем бьефе;
5) обеспечение возможности использования ценных природных ископаемых в случае их затопления или подтопления;
6) поддержание нормальных санитарных условий в зонах расположения и влияния гидроузла;
Особое влияние при компоновке гидроузла и выборе отметки НПУ следует уделять внимание отрицательному воздействию создаваемого гидроузлом подпора на бытовые гидрологические условия в зоне влияния водохранилищ, в том числе предотвращению подтопления и заболачивания сельскохозяйственных земель и территорий, занятых пунктами и промышленными предприятиями.
Во всех случаях возникновения, при принятом НПУ, мелководий и подтоплений, на значительных территориях необходимо прорабатывать варианты защитных мероприятий с оценкой эффективности их осуществления и выбора наиболее целесообразного решения. Список используемой литературы: 1. Бочкарев Я. В. "Гидротехнические сооружения". 2. Иванов П. Л. "Грунты и основания"
3. "Строительные нормы и правила, нормы проектирования платины из грунтовых материалов СНиП П 5373 Москва, Госстрой СССР". 4. Орлова 3. П. "Рыбохозяйственная гидротехника".