Шпаргалка по "гидротехнике"

1. Основные задачи гидротехнических  сооружений и гидротехники

Основная задача:существующий естественный режим водного объекта приспособить, изменить, для целесообразного и экономичного водохозяйственного использования и для защиты окружающей среды от вредного воздействия вод

Вторая задача гидротехники - создание искусственных водных потоков и  водоемов, когда естественных вод  недостаточно или они отсутствуют.

Третья задача, специальная - создание установок или сооружений для  специальных нужд отдельных видов  водного хозяйства.

Первая и вторая задачи, являются общими для всех отраслей водного хозяйства и называются общими; третья называется специальными.

Общие делят на виды: 1) водоподпорные 2) водопроводящие, 3) регуляционные.

Специальные по отраслям водного хозяйства: 1) гидроэнергетические 2) гидросооружения водного транспорта 3) гидросооружения водоснабжения и 4) гидросооружения для целей инженерных мелиорации 5) сооружения рыбного хозяйства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Особенности гидротехнических сооружений

Воздействие воды на сооружение. а) механическое (давление воды); б) физико-химическое (ржавление стали); в) биологическое (гниение дерева.).

Влияние гидросооружения на прилегающий  район. При строительстве плотины в верхнем бьефе плотины поднимается уровень воды. Вызванный плотиной подпор распространяется вверх по течению реки на большое расстояние.

Ответственность гидросооружений. Последствия аварии исключительно велики.

Строительные условия. специфика: иногда работа под водой; строительство часто в необжитых районах, что осложняет организацию строительных работ; выполнение громадные объемы земляных работ.

Индивидуальность гидросооружений. зависят от местных условий: топографии местности, гидрологических условий, геологического строения основания

Стоимость гидротехнических сооружений. затраты на строительство большие, а ежегодные расходы по эксплуатации этого сооружения низкие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Деление гидротехнических сооружений (гидросооружений) по их воздействиям  на водные потоки.

делят на: 1) водоподпорные и регуляционные 2) сооружения, создающие искусственные водные потоки, называемые водопроводящими.

Воздействия водоподпорных сооружений на водный поток. зона потока выше (по течению) сооружения называется верхним бьефом ,а ниже его - нижним бьефом .

Водоподпорное сооружение влияет на все элементы потока и его русла, а также и на подземные воды.

Воздействия регуляционных сооружений на водный поток Регуляционные сооружения представляют собой дамбы, т.е. стенки из различных материалов, возводимые в руслах, и специальные покрытия, защищающие берега от размыва. Регуляционные сооружения не создают, подпора воды, но воздействуют на направление и величину скоростей потока, и на формирование русла - его глубину, размеры и форму в плане.

Водопроводящие сооружения. Третий вид общих гидротехнических сооружений - водопроводящие, представляют собой искусственные русла, выполненные в грунте - каналы, подземные туннели, на поверхности земли -лотки и трубы из различных материалов. Они транспортируют воду с определенными расходами для самых разнообразных..целей. 

4. Виды и конструкции гидротехнических  сооружений

Водоподпорные сооружения (плотины). Плотины.Материалом для плотин служат бетон и железобетон, дерево, камень и различные грунты;

Регуляционные сооружения дамбы из местных материалов (галька, гравий, песок, дерево)

Водопроводящие сооружения - это искусственные русла, которые устраивают в грунте и из грунта (каналы, туннели) или из бетона, железобетона, дерева, металла (лотки, трубопроводы).

Специальные гидросооружения     

гидроэнергетические сооружения;гидросооружения водного транспорта;гидромелиоративные сооружения;гидросооружения для водоснабжения и водоотведения;гидросооружения для рыбного хозяйства

Гидроузлы и гидросистемы. напорные узлы, их разделяют на: гидроэнергетические;воднотранспортные;водозаборные; водохранилищные.

Комплекс гидротехнических сооружений, включающий ряд гидроузлов, называют гидросистемой.

 

 

 

 

5. Воздействия водного потока  на гидротехнические сооружения

Механические воздействия водного  потока. создании давления на поверхности сооружения статического и динамического.

Воздействия фильтрационного потока. Фильтрация вызывает следующие явления:

а) происходит утечка или потери воды из верхнего бьефа

б)фильтрующаяся вода оказывает давление на подошву сооружения

Физико-химические воздействия сказываются на материале сооружений и водопроницаемом грунте основания.

Биологическое действие воды выражается в разрушительной работе различных организмов, живущих в воде.

 

6. Взаимодействие гидросооружений  с их основаниями и берегами, прочность их и устойчивость

Основания гидросооружений. Св-ва зависят от геол.строения и имеют важное значение для надежности гидротехнических сооружений. Основаниями сооружений могут быть скал. породы, изверженные и осадочные, и нескал. слои песчаные, гравелистые, супесчаные, суглинки, глины и различные их сочетания.

Надежность работы сооружений и  их оснований. На гидросооружение  действуют многочисленные силы: давления водного потока, фильтрационное противодавление, давление отложившихся наносов, сила веса самого сооружения .

Важным условием надежной работы сооружения является прочность контакта подошвы  его с основанием

Сооружение будет устойчивым против сдвига, если Q≤ƒV.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Силы гидростатического и гидродинамического  давления. Кавитация и аэрация

Силы гидростатического давления раскладываютна горизонтальные и вертикальные составляющие.Горизонтальную вычисляют по эпюре горизонтальной составляющей давления.Вертикальная равно весу воды в объёме тела давления.

Силы гидродинамического давления. Силы касательных и нормальных напряжений.Касательные направлены в сторону течения.Нормальные обусловлены весом жидкости и изменения направления течения.

Кавитационные воздействия. Кавитация обусловлена местным падением давления в потоке до критической величины, при которой происходит холодное кипение жидкости.

Воздействие аэрации на сооружения. Захват воздуха происходит через свободную поверхность при ее разрушении турбулентными возмущениями.Захват воздуха через свободную поверхность потока называют самоаэрацией.

Аэрация сопровождается выделением воздуха  из потока что приводит к нарушению устойчивости потока.

 

8.Ветровые волны и их взаимодействие  на сооружение.

При продолжительном действии ветра на повнрхности воды развивается  волнение,при котором частицы  воды совершают сложное вращательно-поступательное движение.Вода при волнении производит на сооружение дополнительное давление называемое волновым.Вид волн и значение их параметров зависит от волнообразующих  факторов-скорости ветра,глубины водоёма,длины  разгона волны. При максимальном подъёме уровня воды у стенки на нижней части стенки может развиваться  отрицательное волновое давление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Воздействие льда и речных  наносов

Лед может оказывать на сооружения статическое и динамическое давление. Статическое давление обусловлено температурным расширением ледяного покрова перед сооружением.Динамическое давление льда обусловлено встречей с сооружением движущегося льда.

Сила статического давления льда. Р_т=К_Lbh_лР

Сила динамического давления. Р₁=mj(R_p)bh_л ; Р₂= 0,5(R_сж)bh_л

 Давление наносов. P_н=γ_нh_нξ_н

Взвешенны е наносы оказывают  абразивное воздействие на прочную  часть турбин и насосов.Для защиты гидромашин от износа возводят специальные  гидротехнические сооружения,выделяющие из воды взвешенные наносы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗЕМЛЯНЫЕ  НАСЫПНЫЕ ПЛОТИНЫ 10. Общие сведения и классификация

Типы земляных насыпных плотин :1) плотины из однородного грунта 2) плотины из неоднородного грунта 3)плотины с наружной водонепроницаемой противофильтрационной преградой в виде экрана 4)плотины с внутренней водонепроницаемой преградой в виде ядра

В зависимости от способа производства работ :

1) уплотняемые механическими средства 2) возводимые путем отсыпки грунта в воду.Земляные плотины имеют 
трапецеидальное поперечное сечение.

Грунт, из которого образована плотина, в большей или меньшей мере водопроницаем, поэтому в теле плотины  образуется фильтрационный поток. Кривую депрессии считают самой верхней  линией фильтрационного потока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Механическое воздействие фильтрационного  потока на скелет грунта

Грунт представляет собой пористое тело, состоящее из твердой фазы и пор .Эти поры могут быть заполнены: а) воздухом; б) частично воздухом, частично водой; в) целиком водой.

Движение воды в порах грунта обычно ламинарное.

Удельная сила гидравлического  воздействия ƒ=F/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Фильтрационные деформации грунта

Фильтрационными деформациями грунта называют такие деформации твердой  фазы грунта, которые вызываются силами гидравлического воздействия. виды:

1) суффозию грунта, когда фильтрационный поток сдвигает с места отдельные частицы грунта

2)кольматаж грунта, заполнение пор более мелкими частицами грунта.

3)движение отдельных свободных частиц грунта внутри пор от места, где происходит суффозия, до места кольматажа 4)местный фильтрационный выпор, когда под действием суммарной силы возникает совместное движение частиц, образующих некоторый объем грунта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Нормальная и казуальная прочности гидротехнических сооружений

1) нормальную прочность гидросооружения,  которая может быть обеспечена  с помощью расчетов, основанных на правилах механики; такие расчеты должны прилагаться к ясным физическим процессам, происходящим в определенных местах сооружения; 2) случайную (т. е. казуальную) прочность, которая не может быть проверена и обеспечена на основании обычных расчетов, отмеченных выше, так как физическая сущность и место возникновения случайного процесса, который приводит к разрушению сооружения, нам неизвестны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Фильтрационная прочность земляных напорных сооружений

Способность грунта сопротивляться фильтрационным деформациям может быть названа фильтрационной прочностью грунта.

Следует различать:

1. Нормальную фильтрационную прочность  грунта, которая может быть нарушена в известных нам наиболее слабых местах поперечного профиля плотины, а также может быть оценена с помощью расчетов, основанных на правилах механики.

2. Казуальная (случайная) фильтрационная  прочность грунта, которая может быть нарушена в тех или других местах продольного профиля сооружения, заранее нам не известных, расчетные условия для оценки могут носить случайный характер.

Как нормальная, так и казуальная фильтрационные прочности могут  быть общими или местными

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Фильтрационные потоки в теле  земляной плотины

Различают фильтрационные потоки допустимые, которые в случае принятия соответствующих мер не являются опасными для сооружения, и недопустимые, всегда являющиеся опасными для сооружения.

1. Допустимые виды фильтрации:

1. установившиеся фильтрационные потоки определяемые заданными неизменяемыми пограничными условиями;
2. неустановившиеся фильтрационные потоки, получающиеся в случае постоянного объема порового пространства
3. неустановившиеся фильтрационные потоки в случае изменяющегося объема порового пространства.

2. Недопустимые  виды фильтрации.

Примером  фильтрации являются.

1)неправильно  запраектированное бетонной трубы  водоспуска.

2)неправильно  запраектированное внутренняя грань  продольной стенки бетонного  устроя.

3) неправильно запраектированное открытый водопуск плотины. 

        16. Конструктивные меры борьбы с местным фильтрационным выпором и внешней суффозией. Обратные фильтры

1. Меры борьбы с местным фильтрационным  выпором. Пригрузка грунта слоем крупнозернистого материала,а так же

с выпором борются путем устройства дренажа.

2. Борьба  с внешней суффозией осуществляется с помощью так называемых обратных фильтров. Обратный фильтр состоит из отдельных слоев грунта. Обратный фильтр, всегда выполняемый из сыпучего грунта.

Грунт для обратных фильтров получают или из специальных карьеров, или  искусственным путем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. Противофильтрационные устройства

Противофильтрационные устройства нужны для: а) уменьшить фильтрационный расход через сооружение; б) заглубить депрессионную кривую для повышения устойчивости низового откоса; в) уменьшать уклоны фильтрационного потока.

Противофильтрационные устройства из грунтовых материалов. Чаще всего устраивают экраны  и вертикальные ядра из глинистых грунтов.

Противофильтрационные устройства из негрунтовых материалов. Такие устройства применяют когда на месте строительства отсутствуют глинистые грунты, пригодные для отсыпки ядра или экрана