Основы гидроэнергетики. Типы плотин.
В публикациях на тему гидротехники и гидроэнергетики зачастую встречается масса терминов, совершенно понятных специалистам, но не очень - всем остальным. В связи с этим, мы начинаем цикл публикаций, посвященных основам гидротехники и гидроэнергетики. В них мы расскажем о том, какие бывают плотины и турбины, зачем ГЭС затворы и элегазовые выключатели - и о многом другом. Сегодня я расскажу о том, какие существуют типы плотин; в дальнейшем, на каждом из типов мы остановимся поподробнее.
Арочная плотина Рузвельта
Все плотины можно грубо разделить на две группы: грунтовые и бетонные (различную экзотику, вроде металлических, тканевых или деревянных плотин мы можем проигнорировать как в современной гидроэнергетике практически не используемую).
Грунтовые плотины
Как следует из их названия, грунтовые плотины строятся из грунтовых материалов - песка, суглинка, камня. Все они гравитационные, т.е. их устойчивость обеспечивается за счет их веса. Плюсами грунтовых плотин является простота и технологичность их создания, использование легкодоступных местных материалов, высокая сейсмоустойчивость. Минусами - необходимость специальных мер по борьбе с фильтрацией, более сложные и дорогие водосбросные сооружения, неустойчивость при переливе воды через гребень.
Грунтовые плотины разделяются в зависимости от используемого при их создании материала - на земляные, каменные и каменно-земляные. Грунтовые плотины получили самое широкое распространение, особенно на равнинных гидроузлах, где они входят в состав напорного фронта в 99% случаев.
Схема плотины Нурекской ГЭС
Бетонные плотины
Бетонные плотины делятся на три большие группы - гравитационные, контрфорсные и арочные.
Гравитационные плотины сохраняют устойчивость за счет своего веса. Они просты, надежны, технологичны, легко совмещаются с водосбросными сооружениями и зданиями ГЭС, в связи с чем получили очень широкое распространение. От низконапорных водосбросных плотин русловых гидроузлов до высотных плотин в горах - везде можно увидеть этот тип плотин. Основной недостаток - такая плотина требует много бетона.
Гравитационная бетонная плотина Красноярской ГЭС
Контрфорсные плотины работают главным образом не за счет веса, а за счет передачи усилий на основание с помощью специальных подпорных стенок - контрфорсов. Такая конструкция плотины требует значительно меньше бетона, но существенно сложнее в строительстве.
Типы контрфорсных плотин.
Арочные плотины передают давление воды в берега. Бетон в них работает на сжатие, а в этом случае его прочность очень велика. Поэтому, арочные плотины могут быть очень тонкими и экономичными. Минусами арочных плотин является невозможность их строительства в широких створах, а также наличие особых требований к качеству и конфигурации склонов.
Арочная плотина Ингурской ГЭС