Энциклопедия Кольера - гидротехника речная
Гидротехника речная
Течение водного потока. Расход воды в потоке является главной его характеристикой. Значения среднего стока и его сезонных и годовых колебаний очень важны при проектировании гидроэлектростанций, ирригационных и водопроводных каналов; параметры кратковременных потоков малой интенсивности сильно влияют на планирование работ по предотвращению загрязнений окружающей среды; данные о внезапных мощных потоках и массах воды, возникающих во время ураганов, обязательно учитываются при разработке мер борьбы с наводнениями. Минимальные и максимальные речные потоки влияют и на судоходство: первые уменьшают глубину фарватера, вызывая опасность посадки судна на мель; вторые резко увеличивают скорость течения и изменяют его характер, что затрудняет движение судов. Улучшение условий судоходства обеспечивается дноуглубительными работами на фарватере и в акваториях речных портов, регулированием уровня и стока вод, а также строительством каналов.
Подходные каналы в портах. Подходные каналы в речных портах обычно прокладываются вдоль естественных русел, которые углубляются и расширяются; на входе с моря и в водохранилищах эти каналы защищаются молами и волноломами, обеспечивающими прохождение судов в непогоду. Дноуглубительные работы проводятся в устьях рек, подверженных воздействию приливно-отливных течений, в меандрирующих руслах рек с малым уклоном и на мелководьях, где необходимо судоходство.
Регулирование течения рек. На некоторых реках необходимая для судоходства глубина обеспечивается регулированием течения. Для этого проводятся работы по выправлению русла с возведением струенаправляющих и ограничивающих гидротехнических сооружений в самом русле и по берегам реки. Эти сооружения формируют речной поток так, что в нем создается достаточно равномерное распределение относительно невысоких скоростей, при котором образуется и поддерживается фарватер с заданными минимальными значениями глубины, ширины и кривизны. К таким сооружениям относятся подпорные полузапруды, дамбы, шлюзы, берегоукрепительные сооружения, обводные каналы и затворы боковых проток. Нередко для обеспечения более равномерного стока строятся водохранилища и вспомогательные накопительные водоемы.
ПЛОТИНА ФОРТ-ПЕК на р. МиссуриКаналы. Прокладка каналов необходима в тех случаях, когда река либо слишком извилиста, либо недостаточно многоводна, чтобы можно было проложить фарватер дноуглубительными или русловыправительными методами. При полном зарегулировании стока река превращается в последовательность каналов и водоемов с заданным минимумом глубины, разделенных плотинами со шлюзами, через которые суда переводятся из одного водоема в другой. Так организовано судоходство, например, на р.Москве. Проблемы, связанные с обеспечением судоходства. При прокладке навигационных фарватеров возникает множество инженерных проблем. Значительные гидротехнические исследования необходимо проводить, чтобы определить наилучшее расположение и характеристики шлюзов, молов и волноломов. При дноуглубительных работах и строительстве каналов в приливных зонах рек следует заранее рассчитать и на гидравлических моделях проверить, каким образом запроектированные усовершенствования повлияют на режим приливно-отливных течений. Необходимо знать, до каких пределов уровень воды может упасть в отлив и повыситься в прилив, насколько увеличится приток соленой воды и как это скажется на распределении скоростей в водном потоке фарватера и на интенсивности осадочных отложений в нем. Дноуглубительные работы для обеспечения условий судоходства. Одним из наиболее важных мероприятий по улучшению фарватера и поддержанию его в должном состоянии является выемка руслового грунта. В большинстве защищенных акваторий (гаваней приливных зон с их внутренними подходными каналами) и в узких руслах рек дноуглубительные работы обычно выполняются землесосным снарядом с грунтопроводом. Такой снаряд представляет собой закрепленный, как буй, плавучий рабочий блок, на котором установлен центробежный грунтовой насос, засасывающий вместе с водой извлекаемый грунт и подающий пульпу по трубопроводу в береговой отвал или в намываемое сооружение. Там, где вынутый грунт надо перевозить на большое расстояние (в глубоководных гаванях или в открытых водах), дноуглубительные работы выполняются с использованием саморазгружающихся барж либо самоотвозным землесосным снарядом. Для выемки донного грунта используются также землечерпательные снаряды ковшовые или черпаковые. Первый это по сути жестконогий деррик, т.е. снаряд штангового типа с ковшом в виде двухили многостворчатого грейфера; появился он в результате многовекового развития тех примитивных устройств с бадьей и отвальной емкостью, которыми пользовались древние китайцы и ассирийцы при чистке своих каналов тысячелетия тому назад. Многочерпаковый снаряд это плавучий экскаватор и транспортер; крупные снаряды этого типа достаточно мощны, чтобы прокапывать дно в относительно мягких песчаных и глинистых породах. Выемка донного грунта, состоящего из более крепких пород, осуществляется после бурения и проведения взрывных работ в ложе фарватера.
Регулирование паводков. Методы регулирования паводков и борьбы с наводнениями разрабатывались в течение многих лет. Дамбы обвалования и стенки защиты от наводнений. Такие гидротехнические сооружения самым непосредственным образом защищают от паводков те земельные площади, возле которых они возводятся. Дамбы обвалования, представляющие собой сплошные земляные насыпи, использовались на протяжении многих столетий; защитные стенки появились значительно позднее насыпных дамб; они строятся из бетона и возводятся, как правило, в районах с развитой застройкой, где для насыпей просто не хватает места. В большинстве случаев рядом с такими сооружениями располагаются насосные станции, которые во время паводков используются для откачки ливневых и прочих сточных вод через канализационные коллекторы. Разрушительное действие паводков можно ослабить, увеличивая пропускную способность водоводов, что достигается чисткой каналов, спрямлением, расширением и углублением их русла и размещением в нем затворов. Той же цели служит направление паводкового водосброса в обводные каналы.
Водохранилища. Существует два вида противопаводковых накопителей: водохранилище регулируемого типа и водохранилище автоматического удержания паводкового сброса. В первом имеются затворы, которые закрываются, когда ниже по течению от них интенсивность паводка достигает критического уровня, а когда наводнение там прекращается, они вновь открываются. На выходе из водохранилища автоматического удержания паводка устраиваются водосбросные сооружения, которые достаточны для пропуска нормального расхода, но избыточный поток не пропускают. При паводке поток на выходе такого водохранилища постоянен, а в остальное время он меньше и зависит от притока воды. Часто сооружают искусственные водоемы, которые служат для защиты от паводков и одновременного решения иных задач: строительства гидроэлектростанций, ирригационных сетей, систем водоснабжения, обеспечения судоходства, защиты окружающей среды, размещения зон отдыха, развития рыбных хозяйств и т.п.
Мероприятия землеустройства. При надлежащем уходе за земельными угодьями и лесными массивами ливневые воды активно поглощаются почвой, и интенсивность паводковых потоков уменьшается. Возведение небольших плотин в верховьях водных потоков тоже помогает снизить опасность наводнений.
Большие и малые плотины. Некоторые гидротехники считают, что при достаточном внимании землеустроительным мероприятиям и строительству небольших плотин в верховьях рек нет нужды возводить на крупных реках дорогостоящие большие плотины и другие мощные гидротехнические сооружения. Сторонники же мощных сооружений подчеркивают, что кардинальное решение проблемы паводков и наводнений возможно лишь при реализации крупномасштабных проектов. Вероятно, оба подхода могут быть эффективными в тех или иных конкретных ситуациях.
См. также
Канал;
Плотина;
Гавань;
Гидрология;
Военно-инженерное Дело;
Гидроэнергетика.
ЛИТЕРАТУРА
Субботин А.С. Основы гидротехники. Л., 1983 Можевитинов А.Л. и др. Введение в гидротехнику. М., 1984
Вопрос-ответ:
