1.Общие понятия о гидротехнике, гидрологии и гидрометрии

Гидротехника – отрасль науки и техники, направленная на изучение водных ресурсов, их использование и охрану, а также на борьбу с вредным воздействием вод. Основная задача гидротехники – приспособление и использование существующих естественных водных объектов (рек, озёр, морей, подземных вод) для нужд народного хозяйства и целей рекреации.

Гидротехнические сооружения (ГТС) – инженерные сооружения, посредством которых осуществляются те или иные водохозяйственные мероприятия.

В Беларуси различают 5 отраслей водного хозяйства: 1)Водоснабжение и водоотведение населенных мест и промышленных предприятий;2)Водные мелиорации (осушение, орошение, обводнение);3)Гидроэнергетика – использование движущейся воды как источник энергии; 4)Водный транспорт; 5)Рыбоводство.

Гидрология – наука, занимающаяся изучением природных вод, явлений и процессов в них протекающих, а также распределением вод по земной поверхности и в толще почвы грунтов. Предметом изучения гидрологии являются водные объекты: моря, реки, озера, водохранилища, подземные воды.

Водоток – водный объект, в котором вода движется по направлению уклона (река, ручьи, каналы).

Водоем – водный объект в углублении суши, в котором движение воды замедленно или отсутствует. Бывают естественные (озеро) и искусственные (пруд, водохранилище, которые образуются водоподпорным сооружением на водотоке).

Гидрометрия – часть гидрологии, которая изучает методы и средства определений величин, характеризующих движение, состояние и режим водных объектов, определяет уровни, глубины, уклоны, скорости, расходы воды и т.д.

Гидромелиорация – комплекс мероприятий, направленных на улучшение водного режима и других природных условий используемых земель и территорий.

Регулирование речного стока – перераспределение во времени объема стока в соответствии с требованиями водопотребления и водопользования, а также в целях борьбы с наводнениями.

В РБ создана единая государственная система учета и планирования использования вод. Основными звеньями этой системы являются: 1) Водный кадастр; 2) Водохозяйственные балансы; 3) Схемы комплексного использования и охраны вод.

Водный кадастр – систематизированный свод данных учета вод по количественным и качественным показателям и по их использованию, а также по регистрации водопользования.

Регулирование водопользования осуществляется водным кодексом РБ.

2. Силы, действующие на гравитационную плотину на нескальном основании

Д ля расчета прочности и устойчивости бетонной плотины определяют все действующие на нее силы и нагрузки.

Рис. Схема сил, действующих на плотину

1,2 – эпюры гидростатического давления воды с ВБ и НБ

3 – эпюра волнового давления

4 – эпюра взвешивающего давления

5 – эпюра фильтрационного давления

6 – эпюра нормальных напряжений по контакту плотина-основание

G – собственный вес плотины

Pзат – вес затворов

Рмех – вес механизмов и мостов

Расчет устойчивости плотины на сдвиг производят по схеме плоского сдвига. Определение нагрузок и воздействий на расчетную секцию плотины производят в следующем порядке:

1. В первую очередь определяют все силы, направленные вертикально вниз (∑Р).

2. Затем определяют силы фильтрационного и взвешивающего давления на плотину и их сумму (∑W_п).

3. После этого определяют все горизонтальные силы, действующие со стороны верхнего бьефа (∑Т_в) и действующие со стороны нижнего бьефа (∑Т_н).

В соответствии с первым предельным состоянием плотина будет устойчива на сдвиг при соблюдении условия: , где

N_p= ∑Т_в - ∑Т_н – расчетное значение сдвигающей силы;

- коэффициент надежности, учитывающий капитальность сооружения, изменяется в пределах 1,1-1,25;

– коэффициент условий работы, изменяется в пределах 0,95-1;

- коэффициент сочетания нагрузок. Для основного сочетания =1, для периода строительства и ремонта =0,95.

R – расчетное значение силы предельного сопротивления при сдвиге, которое вычисляется по зависимости R= (∑Р+∑W_п) tg +WC, где W – площадь поверхности сдвига, - угол внутреннего трения грунта по поверхности сдвига, С – удельное сцепление грунта.