|
Воздействие воды
на сооружения. От других инженерных сооружений
гидросооружения отличаются тем, что они несут свою службу, находясь в
воде, которая оказывает на них механическое, физико-химическое и биологическое
воздействие.
Механическое действие воды на сооружение сказывается в виде давления –
гидростатического и гидродинамического. Давление воды является основной
нагрузкой большинства гидросооружений, определяющей их размеры и формы.
Но вода оказывает механическое давление на гидротехнические сооружения
не только как жидкость. В холодный период ледяной покров, образующийся
в водоемах, может производить статическое давление при повышении температуры
льда и динамическое – в виде ударов плывущих льдин. Наносы, влекомые потоком,
осаждаясь перед гидросооружениями, также создают на них статическое давление,
действующее в ту же сторону, что и напор воды.
Физико-химическое действие воды сказывается на материале сооружения и
на водопроницаемом грунте основания. Так, движущаяся с большими скоростями
вода, особенно если она влечет с собой наносы, истирает поверхности сооружения,
разрушает речное ложе; металлические части подвергаются коррозии, вследствие
чего полезная толщина их постепенно уменьшается. Бетонные части сооружений,
находясь под действием фильтрующейся через них воды, могут разрушаться
в результате выщелачивания из них несвязной (свободной) извести, если
вода обладает агрессивными (по отношению к бетону) свойствами.
Биологическое действие сказывается в разрушительной деятельности живущих
в воде различных микроорганизмов. Последняя выражается в гниении дерева
и истачнвании его морской шашелью, в разрушении камня в морской воде камнеточцем.
Строительные условия. Условия постройки гидротехнических
сооружений в реке очень сложны. В период строительства, например плотины,
возникает необходимость пропускать через створ гидроузла расходы воды,
которые во время паводков могут быть очень большими. Иногда приходится
работать под водой. Сами объемы работ по гидросооружениям обычно очень
велики; для сооружения гидроузла средних размеров они исчисляются по земле
и камню миллионами кубометров, по бетону и дереву – сотнями тысяч кубов,
по металлу – тысячами тонн. Поэтому строительные работы требуют широкой
механизации и притом сравнительно длительных сроков для их выполнения
(обычно нескольких лет).
Индивидуальность гидросооружений. Гидротехнические
сооружения по своим размерам, форме и условиям работы теснейшим образом
связаны с топографическими, геологическими и гидрологическими условиями
места постройки. Можно сказать, что именно такого рода местные условия
очень часто определяют тип и конструкцию проектируемого гидросооружения.
А так как отмеченные условия всюду различны, то относительно крупные гидросооружения
всегда индивидуальны. В гидротехническом проектировании поэтому не может
быть, как правило, шаблона и в каждом отдельном случае гидротехническая
задача решается своеобразно на основе глубокого изучения местных условий
путем специальных изысканий и исследований. Только сравнительно мелкие
гидросооружения, а также некоторые отдельные части крупных гидросооружений
иногда удается стандартизировать.
Стоимость гидротехнических сооружений. Единовременные
затраты на строительство гидротехнического сооружения (в связи с условиями,
отмеченными выше), как правило, относительно большие. Вместе с тем прямые
расходы по эксплуатации этого сооружения (эксплуатационные расходы) низкие.
Благодаря этому большие капитальные затраты, связанные с созданием того
или иного гидросооружения (ГЭС, мелиоративной системы и т. п.), относительно
быстро окупаются.
Влияние гидросооружений на прилегающий район.
Ни один вид инженерного строительства так не преобразует природу, не меняет
лица земли, как гидротехническое: на карте появляются новые рукотворные
озера и “моря” (водохранилища), реки соединяются судоходными каналами,
безводные степи и пустыни благодаря орошению превращаются в цветущие края,
на месте осушенных болот появляются культурные хозяйства, прекращаются
бурные ежегодные наводнения в речных долинах, благоприятно изменяется
даже климат районов.
Строя обычное промышленное или гражданское сооружение, мы в большинстве
случаев интересуемся только той точкой местности, в которой располагается
данное сооружение. Что касается достаточно крупного гидротехнического
сооружения, то при его строительстве приходится интересоваться часто большим
окружающим его районом, обращая при этом внимание на экономику района,
транспорт, энергетику, сельское хозяйство, промышленность и т. п.
Ответственность гидротехнических сооружений. Последствия
аварии гидросооружения (например, прорыв большой плотины на реке) могут
быть исключительно велики. В отличие от промышленных, транспортных и других
сооружений ущерб от аварий которых во многих случаях оценивается стоимостью
восстановления разрушенных частей самого сооружения, ущерб от аварии подпорного
гидросооружения обычно во много раз превосходит его стоимость, так как
при этом разрушаются и другие сооружения на реке и ее берегах, парализуется
деятельность хозяйственных предприятий целых районов, базировавшихся на
данном гидросооружении, восстановление же последнего требует обычно ряда
лет.
Это обстоятельство заставляет считать гидросооружения весьма ответственными
сооружениями, проектирование, строительство и эксплуатация которых требует
исключительного внимания. Как часто все же происходят аварии с гидротехническими
сооружениями? Французские специалисты дают такой ответ на этот вопрос.
Начиная с VIII в. каждые пять лет разрушалась одна плотина. За сорокалетний
срок, предшествовавший 1975 г., количество аварий значительно увеличилось
и составляло примерно одну катастрофу в среднем с 50 человеческими жертвами
каждые 15 месяцев. Причиной этого является строительство все более высоких
плотин с большими водохранилищами в сложных природных условиях.
Гидротехнические объекты могут быть источником колоссальных бедствий и
не по причине непосредственного разрушения сооружений. Вот пример. Спустя
несколько лет после окончания строительства высотной плотины и заполнения
водой водохранилища “Вайонт” в Италии, 9/Х 1963 г. 240 млн. м3 скальных
и рыхлых пород соскользнуло в водохранилище с прилегающего склона. Только
15 с понадобилось для полного заполнения грунтом чаши водохранилища, выплескивания
воды на противоположный склон на высоту 260 и 100 м над плотиной. Плотина
осталась стоять, но... только мертвым памятником трем тысячам жертв, погибших
в этой катастрофе.
| |