Проектирование гидросооружений на каналах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава 1. Основные требования к проектам гидросооружений

1.1 Нормативные указания по проектированию гидросооружений

1.1.1 Общие положения по проектированию

1.1.2 Обеспечение безопасности гидросооружений

1.1.3 Требования по охране окружающей среды

1.2 Основные расчетные положения проектирования

1.2.1 Классификация гидросооружений по назначению

1.2.2 Классы гидросооружений

1.2.3 Нагрузки, воздействия и их сочетания

1.2.4 Обоснование безопасности гидросооружений

1.2.5 Расчетные расходы и уровни воды

Заключение

Список использованных источников



Введение

проектирование гидросооружение безопасность окружающий

Канал - это искусственное русло правильной формы с безнапорным движением воды, устроенное в грунте. Каналы относятся к водопроводящим гидротехническим сооружениям. Из-за природных условий их расположения, необходимости пересечения путей сообщения и обеспечения безопасности эксплуатации требуют устройства других гидротехнические сооружений, объединяемых в особую группу сооружений на каналах (акведуки, дюкеры, заградительные ворота, шлюзы-регуляторы, водосбросы, шугосбросы и др.). Рассмотрим основные принципы их проектирования.

Система шлюзов на канале



Глава 1. Основные требования к проектам гидросооружений

1.1 Нормативные указания по проектированию гидросооружений

1.1.1 Общие положения по проектированию

Гидротехнические сооружения (ГТС) проектируются в соответствии с требованиями комплексного использования водных ресурсов, схем использования водотоков, с учетом положений федеральных, региональных и отраслевых программ развития хозяйства.

Во время проектировании ГТС необходимо учитывать топографические, инженерно-геологические, сейсмологические, гидрологические и экологические особенности места строительства, технические характеристики проекта. Типы ГТС, их технические параметры и компоновку выбирают по результату сравнения технико-экономических показателей нескольких вариантов. При этом анализируется:

- функциональное назначения ГТС;

- место возведения сооружений, природные условия района строительства (топографические, гидрологические, климатические, инженерно-геологические, гидрогеологические, сейсмические, биологические и др.);

- методы производства работ и имеющиеся трудовые ресурсы;

- развитие в районе строительства отраслей хозяйства, в том числе энергопотребления, судоходства, транспорта, объектов орошения и осушения, водоснабжения;

- прогноз изменения гидрологического заиления наносами, переформирования русла и берегов рек и береговой линии водохранилищ, затопления и подтопления прилегающих территорий. На основании прогноза разрабатываются меры инженерной защиты расположенных на этих территориях сооружений;

- воздействие на окружающую среду;

- влияние строительства и эксплуатации объекта на социальные условия проживания и здоровье местного населения.

При проектировании конструкций ГТС необходимо обеспечить их прочность и устойчивость, долговечность, возможность наибольшего использования местных строительных материалов, условия проведения ремонтно-восстановительных работ. Следует учитывать условия их строительства, возможность сокращения сроков строительства.

Конструкции и размеры ГТС должны обеспечивать благоприятный гидравлический режим потока при пропуске максимальных расчетных расходов воды, маневренность в изменении уровней и расходов, нормальную работу сооружений в сложных наносных и ледовых условиях.

При проектировании ГТС нужно обеспечить:

- их безопасность (надежность) на стадиях строительства и эксплуатации;

- максимальную экономическую эффективность строительства;

- инструментальный и визуальный контроль за состоянием ГТС и их оснований, природными и техногенными воздействиями на них;

- подготовку ложа водохранилища;

- необходимые условия судоходства;

- сохранность флоры и фауны, рыбоохранные мероприятия;

- минимально необходимые расходы воды, благоприятный гидравлический режим в бьефах с учетом интересов водопользователей.

При проектировании ГТС следует рассматривать технико-экономическую целесообразность:

- совмещения ГТС с различными функциями;

- возведения ГТС и поэтапного их ввода в эксплуатацию;

- унификации компоновки оборудования, конструкций и их размеров и методов производства работ;

- использования напора, создаваемого на гидроузлах транспортного, мелиоративного, рыбохозяйственного и энергетического назначения.

1.1.2 Обеспечение безопасности гидросооружений

При разработке проекта ГТС следует руководствоваться законодательством РФ о безопасности ГТС и нормативными требованиями по ее обеспечению. ГТС должны отвечать требованиям безопасности, быть удобными в эксплуатации, обеспечивать возможность наблюдений за их работой, состоянием гидросилового и механического оборудования. В составе проекта ГТС следует разрабатывать специальный проект натурных наблюдений за их работой и состоянием в процессе строительства и эксплуатации для выявления дефектов, назначения ремонтных мероприятий, предотвращения аварий, улучшения режимов эксплуатации и оценки уровня безопасности.

В составе проекта ГТС должны быть разработаны критерии их безопасности. Перед вводом в эксплуатацию ГТС и во время ее критерии безопасности должны уточняться по результатам натурных наблюдений за состоянием ГТС, нагрузок и воздействий, а также изменений характеристик материалов ГТС и оснований, конструктивных решений. В соответствии с действующим законодательством ГТС, повреждения, которых могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций, на всех стадиях их создания и эксплуатации подлежат декларированию безопасности.

Декларация безопасности ГТС является обязательной частью проекта, ее утверждают в органах надзора за безопасностью ГТС.

Декларация безопасности подлежит корректировке:

1) перед вводом ГТС в эксплуатацию;

2) после первых двух лет эксплуатации;

3) не реже одного раза в каждые последующие пять лет;

4) после реконструкции и капитального ремонта ГТС;

5) при выводе ГТС из эксплуатации и при консервации;

6) после аварийных ситуаций.

При проектировании ГТС должны быть предусмотрены конструктивно-технологические решения по предотвращению развития возможных опасных повреждений и аварий, которые могут возникнуть во время строительства и эксплуатации. В проектах должны выполняться расчеты по оценке материальных и социальных ущербов от аварии ГТС с прорывом напорного фронта. Следует предусматривать мероприятия по снижению негативных воздействий возможных аварий ГТС на окружающую среду.

1.1.3 Требования по охране окружающей среды

При разработке проекта ГТС следует руководствоваться законодательством России об охране окружающей среды и соответствующими нормативными документами. Следует также рассматривать мероприятия по улучшению экологической обстановки по сравнению с природной, использованию водохранилищ, НБ и соседних земель для развития туризма, рекреации земель и вовлечения их в хозяйственную деятельность.

При создании плотин следует предусмотреть инженерную защиту или перенос жилых и производственных объектов, историко-архитектурных памятников, благоприятные режимы уровней в ВБ и НБ, подготовку затапливаемых территорий, а при необходимости - переселение из района возможного затопления и благоустройство территории. Разработка природоохранных мероприятий должна включать: изучение состояния природной среды, составление прогнозов ее изменений, разработку мер защиты, способов контроля за состоянием среды и дополнительные мероприятия по сохранению экологической обстановки при эксплуатации ГТС.

Для выполнения требований по охране природной среды необходимо производить оценку и прогнозирование:

1) изменения геологических и гидрогеологических условий - режима уровней, условий питания, химизма подземных вод, засоления грунтов;

2) фильтрационных потерь воды из водохранилища;

3) изменений природной среды при создании водохранилища;

4) изменения хода руслового процесса, трансформации русла нижних бьефов, заиления и переработки берегов водохранилищ;

5) изменений термического и ледового режимов в бьефах, образования полыней и заторов льда;

6) изменения сейсмологической обстановки, частоты землетрясений.

При проектировании ГТС следует учитывать изменения природных условий, которые приводят к следующим негативным процессам в основаниях:

1) повышению активности ближайших тектонических разломов;

2) подтоплению и затоплению территорий, оценку которых необходимо выполнять, руководствуясь нормативами;

3) переработке берегов и заилению водохранилищ;

4) химической суффозии растворимых карбонатных пород;

5) cуффозии песков, суффозионного карста;

6) возникновению оползней.

В качестве природоохранных мероприятий для управления развитием указанных процессов следует разрабатывать мероприятия, включающие: бетонирование крупных трещин, дренажно-противофильтрационные устройства, уплотнение, цементациию, инъекцию, планировочные работы, замену грунтов, берегоукрепительные конструкции, оградительные и водоотводные сооружения (дамбы, каналы, трубопроводы), регулирование режима работы ВБ, рекультивацию земель; рекреационные зоны и т.п.

1.2. Основные расчетные положения проектирования

1.2.1 Классификация гидросооружений по назначению

При проектировании гидроузлов выделяют постоянные и временные гидросооружения (ГТС). К временным относятся ГТС, используемые только в период строительства и ремонта основных ГТС. Постоянные ГТС в зависимости от их назначения подразделяют на основные и второстепенные. К основным относят ГТС, повреждение или разрушение которых приводит к нарушению или прекращению нормальной работы ГЭС, прекращению или уменьшению подачи воды для водоснабжения и орошения, затоплению и подтоплению защищаемой территории, прекращению судоходства, деятельности речного порта, судостроительных заводов и др.

К основным ГТС относятся прежде всего: плотины, устои и подпорные стенки в составе напорного фронта, дамбы обвалования, берегоукрепительные, регуляционные и оградительные сооружения, водосбросы и водовыпуски, водоприемники и водозаборы, каналы деривационные, судоходные, водохозяйственные и мелиоративные и сооружения на них (акведуки, дюкеры, мосты-каналы и др.), туннели, трубопроводы, напорные бассейны и уравнительные резервуары, здания ГЭС и ГАЭС, судоходные шлюзы, отстойники, ГТС речных портов, ГТС АЭС и ТЭС, ГТС инженерной защиты населенных пунктов, предприятий, дамбы, ограждающие золоотвалы. К второстепенным относят ГТС, разрушение или повреждение которых 13 не приводит к тяжелым последствиям (разделительные устои и подпорные стенки, не входящие в напорный фронт, берегоукрепительные сооружения портов, рыбозащитные сооружения). В зависимости от возможного ущерба при разрушении второстепенные ГТС можно отнести к основным.

1.2.2 Классы гидросооружений

Постоянные ГТС подразделяют на классы, от которых зависят состав и объемы изыскательских и проектных работ, коэффициенты запасов при расчетах ГТС, значения сбросных расходов, характеристики используемых при строительстве материалов. При определении класса учитывают ущербы народному хозяйству от аварий или нарушений эксплуатации ГТС. Основные положения проектирования ГТС в СНиП 33-01-2003 [1] рекомендуют назначать класс основных ГТС по трем основным признакам:

1) в зависимости от их вида и высоты, типов грунтов основания (табл. 1.1)

2) в зависимости от их социально-экономической ответственности и условий эксплуатации (табл. 1.2)

3) в зависимости от последствий гидродинамических аварий (табл. 1.3). Класс основных ГТС следует принимать равным максимальному его значению из определенных по табл. 1.1, 1.2 и 1.3. В комплексных гидроузлах, обеспечивающих потребности ряда участников комплекса (энергетика, мелиорация, водоснабжение, судоходство, борьба с паводками и др.), класс основных ГТС следует принимать по сооружению, отнесенному к более высокому классу. Заказчик проекта ГТС может повысить класс ГТС по сравнению с данными табл. 1.1 - 1.3.

Таблица 1.1. Классы основных ГТС в зависимости от их вида, высоты, грунтов основания

Гидросооружения	Тип грунтов основания	Высота сооружений (м) при их классе
		I	II	III
1. Плотины из грунтовых материалов	А Б В	> 80 > 65 > 50	50 - 80 35 - 65 25 - 50	20 - 50 15 - 35 15 - 25	< 20 < 15 < 5
2. Плотины бетонные, подводные части зданий ГЭС; судоходные шлюзы; судоподъемники и другие сооружения напорного фронта	А Б В	> 100 > 50 > 25	60 - 100 25 - 50 20 - 25	25 - 60 10 - 25 10 - 20	< 25 <10 <10
3. Подпорные стенки	А Б В	> 40 > 30 > 25	25 - 40 20 - 30 18 - 25	15 - 25 12 - 20 10 - 18	< 15 < 12 < 10

Примечание. Грунты: А - скальные; Б - песчаные, крупнообломочные, глинистые твердые и полутвердые; В - глинистые водонасыщенные пластические.



Таблица 1.2. Класс основных ГТС в зависимости от их социально-экономической ответственности и условий эксплуатации

Объекты гидротехнического строительства	Класс сооруже-ний
1. Подпорные гидросооружения при объеме водохранилища, млн. м3: - более 1000 - от 200 до 1000 - от 50 до 200 - 50 и менее	I II III IV
2. Гидросооружения ГЭС, ГАЭ, ПЭС и ТЭС мощностью, МВт: - более 1000 - от 300 до 1000 - от 10 до 300 - 10 и менее	I II III IV
3. Гидросооружения и судоходные каналы на внутренних водных путях (кроме сооружений речных портов): - сверхмагистральных - магистральных и местного значения (см. примечание)	II III
4. Гидросооружения мелиоративных систем при площади орошения и осушения, обслуживаемой сооружениями, тыс. га: - более 300 - от 100 до 300 - от 50 до 100 - 50 и менее	I II III IV
5. Каналы комплексного водохозяйственного назначения и сооружения на них при суммарном годовом объеме водоподачи, млн. м3: - более 200 - от 100 до 200 - от 20 до 100 - 20 и менее	I II III IV

Примечание. Класс ГТС (поз. 5) допускается повышать для каналов, подающих воду в засушливые и горные районы (Северный Кавказ, Прибайкалье и др.).



Таблица 1.3. Класс ГТС в зависимости от последствий гидродинамических аварий

Класс ГТС	Число людей, которые могут пострадать от аварии ГТС, чел.	Число людей, условия жизни которых ухудшатся при аварии ГТС, чел.	Размер возможного материального ущерба без учета убытков владельца ГТС, млн. МРОТ	Характеристика территории распространения чрезвычайной ситуации, возникшей при аварии ГТС
I	Более 3000	Более 20 000	Более 50	В пределах территории двух и более субъектов РФ
II	От 500 до 3000	От 2000 до 20 000	От 10 до 50	В пределах территории одного субъекта РФ (двух и более муниципальных образований)
III	До 500	До 2000	От 1 до 10	В пределах территории одного муниципального образования
IV			Менее 1	В пределах территории одного муниципального образования

Примечания:

1. Возможные ущербы от аварии ГТС определяют на время проектирования.

2. МРОТ - минимальный размер оплаты труда по законам РФ, действующему на момент разработки проекта.

Класс основных ГТС, входящих в состав напорного фронта, устанавливают по ГТС, отнесенному к более высокому классу.

При пересечении или сопряжении ГТС, отнесенных к разным классам, следует для всех этих ГТС принимать класс более ответственного ГТС. Временные сооружения (перемычки, отводящие туннели и др.), как правило, относят к IV классу. В случае, если их разрушение может привести к катастрофическим последствиям или задержке строительства основных ГТС I и II классов, их допускается относить к III классу при обосновании.

Класс водоподпорных ГТС ГЭС и ГАЭС следует назначать с учетом их функции защитных ГТС для территории и объектов в НБ (см. таб. 1.2). Класс основных ГТС комплексного гидроузла, обеспечивающего потребности нескольких участников комплекса (энергетика, транспорт, мелиорация, водоснабжение, борьба с наводнениями и пр.), устанавливают по сооружению, отнесенному к более высокому классу.

Класс основных ГТС ГЭС мощностью до 1,0 млн. кВт (см. табл. 1.2), следует повышать на 1, если эти ГЭС изолированы от энергосистем и обслуживают крупные города, промпредприятия, транспорт и др., или если они обеспечивают теплом и горячей водой крупные города и промпредприятия. Класс участка канала от головного водозабора до первого водохранилища и участков канала между водохранилищами можно понизить на 1, если водоподачу основному водопотребителю при ликвидации последствий аварии на канале можно обеспечить за счет емкости водохранилищ. Берегоукрепительные сооружения относят к III классу. В случаях, если их авария приведет к катастрофическим последствиям (из-за оползня, подмыва), сооружение можно отнести к II классу.

1.2.3 Нагрузки, воздействия и их сочетания

При проектировании ГТС следует учитывать нагрузки, которые возникают в процессе строительства и эксплуатации сооружений, а также при производстве, хранении и транспортировке строительных конструкций.

В зависимости от времени действия нагрузок, различают постоянные, временные (длительные, кратковременные) и особые нагрузки.

К постоянным и временным нагрузкам относятся:

1) собственный вес конструкции и ГТС;

2) вес технологического оборудования (затворов, турбоагрегатов, трансформаторов и др.) с постоянным местоположением;

3) давление воды на поверхность ГТС и основания; силовое воздействие фильтрующейся воды, включающее объемные силы фильтрации и взвешивания в водонасыщенных частях ГТС и основания и противодавление на границе водонепроницаемой части ГТС при НПУ при максимальных расходах расчетной вероятности превышения основного расчетного случая и нормальной работе водоупорных и дренажных устройств;

4) вес грунта и его боковое давление; горное давление; давление грунта вследствие деформации основания, вызываемой внешними нагрузками и температурными воздействиями; давление отложившихся наносов;

5) поровое давление консолидации в водонасыщенном грунте при НПУ и нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств;

6) температурные воздействия строительного и эксплуатационного периодов, определяемые для года со среднемесячными температурами;

7) нагрузки от максимальных волн при обычном расчетном шторме;

8) нагрузки от подъемных механизмов (мостовых и подвесных кранов);

9) давление гидравлического удара при нормальной эксплуатации;

10) динамические нагрузки при пропуске расходов по безнапорным и напорным водоводам при НПУ.

К особым нагрузкам и воздействиям относятся:

1) давление воды на поверхности ГТС и основания; силовое воздействие фильтрующейся воды, включающее объемные силы фильтрации и взвешивания в водонасыщенных частях ГТС и основания и противодавление на границе водонепроницаемой части ГТС при ФПУ, соответствующем максимальным расходам воды расчетной вероятности превышения поверочного расчетного случая и при нормальной работе противофильтрационных или дренажных устройств или при НПУ, соответствующем максимальным расходам воды расчетной вероятности основного расчетного случая и нарушения нормальной работы этих устройств (вместо пункта 4);

2) температурные воздействия строительного и эксплуатационного периодов в год с наибольшей амплитудой колебания среднемесячных наружных температур (взамен нагрузок пункта 6);

3) нагрузки и воздействия от максимальных волн в расчетном шторме с редкой повторяемостью (взамен нагрузки пункта 7);

4) давление от гидравлического удара при полном сбросе нагрузки (взамен нагрузки пункта 9);

5) динамические нагрузки при пропуске воды по безнапорным и напорным водоводам при ФПУ (вместо нагрузок пункта 10);

6) сейсмические воздействия;

Перечень нагрузок и их сочетаний, учитываемых в расчетах отдельных видов ГТС, принимают по СНиП [2-6].

ГТС следует рассчитывать на основные и особые сочетания нагрузок. Основные сочетания включают постоянные, временные длительные и кратковременные нагрузки и воздействия.

Особые сочетания включают постоянные, временные длительные, кратковременные и одну из особых нагрузок.

Нагрузки и воздействия следует принимать в самых неблагоприятных, но реальных для расчетного случая сочетаниях отдельно для строительного, эксплуатационного и ремонтного периодов.

При проектировании гидроузлов нагрузки от давления воды на ГТС и основания и силовое воздействие фильтрующейся воды определяются для двух расчетных случаев расхода воды: основного и поверочного. Указанные нагрузки, соответствующие пропуску расхода воды основного расчетного случая, определяют, как правило, при НПУ в ВБ. Их следует учитывать в основном сочетании нагрузок и воздействий.

Для гидроузлов, через которые пропуск расхода воды основного расчетного случая производят при уровнях ВБ, превышающих НПУ, соответствующие им нагрузки и воздействия также следует учитывать в составе основного сочетания нагрузок и воздействий. Нагрузки от давления воды на ГТС и основания и силовое воздействие фильтрующейся воды, соответствующие пропуску расхода воды поверочного расчетного случая, должны определяться при ФПУ в ВБ и учитываться в особом сочетании нагрузок.

1.2.4 Обоснование безопасности гидросооружений

Для обоснования безопасности ГТС должны выполняться расчеты гидравлического, фильтрационного и температурного режимов, напряженно- деформированного состояния (НДС) системы «ГТС - основание» с помощью численных методов механики сплошной среды с учетом свойств материалов и грунтов оснований. Обеспечение безопасности системы «ГТС - основание» должно обосновываться результатами расчетов по методу предельных состояний их прочности, устойчивости, деформаций и смещений.

Расчеты ГТС следует проводить по двум группам предельных состояний: по первой группе (потеря несущей способности и (или) полная непригодность ГТС, их конструкций и оснований к эксплуатации) - расчеты общей прочности и устойчивости системы «ГТС - основание», фильтрационной прочности оснований и грунтовых сооружений, прочности элементов ГТС, разрушение которых приводит к прекращению их эксплуатации; расчеты перемещений конструкций, от которых зависит прочность ГТС в целом;

по второй группе (непригодность к нормальной эксплуатации) - расчеты местной, в том числе фильтрационной, прочности оснований и ГТС, перемещений и деформаций, образования или раскрытия трещин и строительных швов; расчеты прочности элементов ГТС.

При расчетах ГТС и их оснований следует соблюдать условие СНиП 33- 01-2003 [1], обеспечивающее недопущение предельных состояний:



(1.1)

где - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый при расчетах по первой группе предельных состояний:

- для основного сочетания нагрузок при нормальной эксплуатации - 1,0;

- то же для периода строительства и ремонта - 0,95;

для особого сочетания нагрузок и воздействий:

- при особой нагрузке, включая сейсмическую при проектном землетрясении (ПЗ), с годовой вероятностью 0,01 и менее - 0,95;

- при особой нагрузке, кроме сейсмической, вероятностью ?0,001 - 0,90;

- при воздействии максимального расчетного землетрясения (МРЗ) - 0,85;

при расчетах по второй группе предельных состояний - 1,0.

F - расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент, напряжение), деформации или другого параметра, по которому производится оценка предельного состояния, определенное с учетом коэффициента надежности по нагрузке (перегрузки) (табл. 1.4);

R - расчетное значение обобщенной несущей способности, деформации или другого параметра (в расчетах по первой группе предельных состояний - расчетное значение; в расчетах по второй группе состояний - нормативное значение), согласно СНиП [3-6], определенное с учетом коэффициентов надежности по материалу , грунту , условий работы (табл. 1.5);

- коэффициент надежности по ответственности ГТС, принимаемый:

в расчетах по предельным состояниям первой группы:

для класса ГТС: I - 1,25; II - 1,20; III - 1,15; IV - 1,10;

в расчётах по предельным состояниям второй группы - 1,0.

Таблица 1.4. Коэффициенты надежности по нагрузке г

Нагрузки и воздействия
Собственный вес ГТС Собственный вес обделок туннелей Вертикальное давление от веса грунта Боковое давление грунта (см. прим. 2 и 3) Давление насосов	1,05 (о, 95) 1, 02 (0,8) 1,1(0.9) 1,2(0,8) 1,2
Гидростатическое и волновое давление, давление фильтрационных вод по подземному контуру ГТС, в швах и сечениях бетонных ГТС (противодавление), поровое давление воды в грунтах Гидростатическое давление подземных вод на обделку туннелей	1,0 1,1(0,9)
Нагрузки от подъемно-погрузочных и транспортных машин Нагрузки от людей, складируемых грузов и стационарного технологического оборудования, снеговые и ветровые нагрузки Ледовые нагрузки Нагрузки от состава железнодорожных и автомобильных дорог	По СНиП 2.01.07 1,2 1,1
Усилия от температурно-влажностных нагрузок по справочнику Сейсмические воздействия	1,1 1,0

Примечания:

1. Указанные в скобках коэффициенты относятся к случаям, когда применение минимального коэффициента приводит к невыгодному нагружению ГТС.

2. Коэффициенты гf надо принимать равными 1,0 для собственного веса ГТС, всех грунтовых нагрузок, вычисленных с применением расчетных характеристик грунтов и материалов (плотности и прочности), определенных по СНиП [2-5].

3. Значение коэффициента для бокового давления грунта нужно принимать при использовании нормативных характеристик грунта.

В расчете устойчивости природных склонов значение надо принимать:

1) как для ГТС, которое может прийти в непригодное для эксплуатации состояние в случае разрушения склона;

2) в остальных случаях - 1,0.

Таблица 1.5

Вид расчетов гидросооружений	c
Расчет устойчивости грунтовых откосов и склонов Расчет устойчивости плотин на нескальных основаниях	1,0 1,0
Расчет устойчивости гравитационных бетонных плотин на скальных основаниях для поверхностей сдвига, приходящих: - по трещинам в массиве основания - по контакту бетон-скала и в основании по трещинам и здоровой скале	0,95 1,0
Расчет береговых примыканий арочных плотин Расчет общей прочности арочных плотин - по прочности бетона на сжатие - по прочности бетона на растяжение Расчет устойчивости береговых упоров арочных плотин для основного и особого случаев без учета сейсмической нагрузки Расчет устойчивости арочных плотин в широких створах для основного и особого случаев без учета сейсмической нагрузки Расчет устойчивости береговых упоров и общей устойчивости арочных плотин при учете сейсмической нагрузки	0,75 0,9 2,4 1,0 1,1 1,1
Расчеты общей и местной прочности гидросооружений, когда определяющей является прочность бетона: -для основного сочетания нагрузок - для особых сочетаний без учета сейсмического воздействия - то же с учетом сейсмического воздействия То же, когда определяющей является прочность арматуры: - железобетонных конструкций - сталежелезобетонных конструкций	0,9 1,0 1,1 1,1 0,8
Расчеты устойчивости подпорных стен: - на сдвиг - опрокидывание и всплытие	1,0 0,9

Коэффициенты условий работы плотин и ГТС для их расчетов по первому предельному состоянию

Расчетную нагрузку определяют умножением ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке . Нормативные значения нагрузок определяют по СНиП [2-5] на проектирование ГТС и их оснований.

Значения коэффициентов надежности по нагрузке при расчетах по предельным состояниям первой группы следует принимать по табл. 1.4. Величины коэффициентов надежности по материалу и грунту для определения расчетных сопротивлений материалов и характеристик грунтов принимают по СНиП [3-5] на проектирование ГТС и оснований. Коэффициенты условий работы _c учитывающих тип ГТС и основания, материала, приближенность схем расчета вид предельного состояния принимают по СНиП [3-5] на проектирование ГТС и оснований (см. табл. 1.5).

Коэффициенты _m,. _g, _c применяются в качестве сомножителя в расчетном значении R в числителе формулы (1.1).

Расчеты ГТС, их конструкций и оснований по предельным состояниям второй группы следует производить с коэффициентом надежности по нагрузке _f c коэффициентами надежности по материалу _m и грунту _g равными 1,0, за исключением случаев, принятых СНиП [3-5] на проектирование ГТС, конструкций и оснований.

При технико-экономическом сравнении вариантов плотин и оценке их несущей способности неравенство (1.1) удобнее представить в виде:



(1.2)

где - обобщенный коэффициент запаса устойчивости или прочности, учитывающий влияние коэффициентов , и .

При оценке наступления предельного состояния требуется выполнение условия (1.2), но так, чтобы его левая часть (не превышала правую более чем на 10%. ГТС, их конструкции и основания следует проектировать так, чтобы условие (1.2) соблюдалось на всех этапах их строительства и эксплуатации, в том числе и в конце расчетного срока их службы.

Расчетные сроки службы основных ГТС в зависимости от их класса должны быть не менее расчетных сроков службы, которые принимают равными: для ГТС I и II классов - 100 лет; для ГТС III и IV классов - 50 лет.

Расчеты ГТС рекомендуется производить с учетом нелинейных и неупругих деформаций, влияния трещин и неоднородности материалов, изменения физико-механических параметров материалов и грунтов основания во времени, поэтапности возведения и нагружения ГТС.

Оценку безопасности ГТС производят с использованием метода предельных состояний. Выбор предельных состояний и методов расчета ГТС осуществляют по СНиП [3-5] на проектирование ГТС.

С целью полного раскрытия неопределенностей по факторам, определяющим безопасность ГТС, уточнения расчетных характеристик и схем, сочетаний нагрузок, предельных состояний и оптимизации проектирования по методу предельных состояний допускается применение вероятностного анализа для обоснования принимаемых технических решений системы «ГТС - основание». Вероятностную оценку допускается проводить для более полного раскрытия неопределенностей по факторам, определяющим безопасность ГТС, уточнения расчетных характеристик, расчетных схем, сочетаний нагрузок, а также предельных состояний.

Для напорных ГТС I-III классов расчетные значения вероятностей аварий не должны превышать значений, приведенных в табл. 1.6.

Таблица 1.6. Допускаемые значения вероятностей возникновения аварий напорных ГТС I- III классов, 1/год

Класс сооружений	Вероятность возникновения аварий
I II III	5*10-5 5*10-4 5*10-3

Основные технические решения, определяющие безопасность ГТС I и II классов, вместе с расчетами должны обосновываться научными и экспериментальными работами, результаты которых включают в проект.

1.2.5 Расчетные расходы и уровни воды

При проектировании постоянных ГТС расчетные максимальные расходы воды следует принимать по ежегодной вероятности превышения (обеспеченности), устанавливаемой в зависимости от класса ГТС для двух расчетных случаев - основного и поверочного по табл. 1.7. При этом расчетные гидрологические характеристики следует определять по СП 33-101 [6].

Расчетный расход воды, пропускаемый при эксплуатации через постоянные водопропускные ГТС гидроузла, следует определять исходя из расчетного максимального расхода, полученного по табл. 1.7, с учетом его трансформации, создаваемой для данного ГТС или водохранилищами и изменения условий формирования стока, вызванного природными причинами и хозяйственной деятельностью в бассейне реки.



Таблица 1.7. Ежегодные вероятности Р, %, превышения расчетных максимальных расходов воды

Расчетные	Классы сооружений
	I	II	III	IV
Основной Поверочный	0,1 0,01*	1,0 0,1	3,0 0,5	5,0 1,0
*С учетом гарантийной поправки согласно СП 33-101

Примечание. При проектировании ГТС, особенно размещаемых в районах циклонов и штормов, рекомендуется в качестве расхода поверочного расчетного случая принимать расход, определенный по методике вероятного максимального паводка.

Пропуск расчетного паводка для основного случая должен обеспечиваться при НПУ через все водопропускные ГТС при полном их открытии. При числе затворов водосброса более шести следует учитывать возможность отказа одного затвора и исключать один пролет из расчета паводка.

Для средне- и низконапорных гидроузлов при снижении напоров на агрегаты ниже допустимых для турбин пропускную способность турбин в расчетах пропуска максимальных расходов воды не учитывают.

Пропуск поверочного расчетного расхода должен осуществляться при наивысшем экономически обоснованном ФПУ всеми водосбросами гидроузла, включая турбины ГЭС, водозаборные ГТС систем орошения и систем водоснабжения, судоходные и рыбопропускные шлюзы и резервные водосбросы. Учитывая кратковременность пропуска пика паводка, допускается:

1) уменьшение выработки электроэнергии ГЭС;

2) нарушение нормальной работы водозаборов, не приводящее к аварии на объектах - потребителях воды;

3) повреждение резервных водосбросов без снижения надежности основных ГТС;

4) пропуск воды через закрытые водоводы при переменных режимах, не приводящий к их разрушению;

5) размыв русла и береговых склонов в НБ гидроузла, не угрожающий разрушением основных ГТС, если последствия размыва будут устранены после пропуска паводка.

Учет гидроагрегатов ГЭС в пропуске расхода поверочного расчетного случая осуществляют, как и при пропуске основного расчетного случая. Для постоянных ГТС при их временной эксплуатации во время строительства ежегодные вероятности превышения максимальных расходов следует принимать по табл. 1.7 с учетом класса ГТС пускового комплекса. Учитывая короткий срок временной эксплуатации ГТС, расчетные максимальные расходы воды, принятые для пускового комплекса, при обосновании допускается понижать, при этом вероятность превышения максимального расхода воды для этого периода можно принимать по табл. 1.8.

Таблица 1.8. Вероятность превышения расчетных максимальных расходов воды для временной эксплуатации постоянных ГТС

Расчетная длительность периода временной эксплуатации постоянных ГТС, Т, лет	Класс сооружений
	I	II	III	IV
	Вероятность превышений,
1 2 5 10 20	1,0 0,5 0,2 0,1 0,05	3,0 3,0 2,0 1,0 0,5	5,0 5,0 5,0 3,0 1,5	7,0 7,0 7,0 5,0 2,5

При проектировании временных ГТС расчетные максимальные расходы следует принимать на основе ежегодной вероятности превышения, принятой с учетом класса и срока эксплуатации ГТС основного случая.

Для временных ГТС IV класса ежегодную вероятность превышения этих расходов принимают равной:

1) при сроке эксплуатации до 10 лет - 10 %;

2) при сроке эксплуатации более 10 лет - 5 %; для временных ГТС III класса:

а) при сроке эксплуатации до 2 лет - 10 %;

б) при сроке эксплуатации более двух лет - 5 %



Заключение

Тщательная разработка проекта гидротехнического сооружения позволяет создавать долговечные и эффективные конструкции, уменьшить затраты на строительство, создать условия для удобной эксплуатации сооружения.

Выполнение требований к безопасности ГТС минимизирует риски, связанные с возможными аварийными ситуациями.



Список использованных источников

1. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. - М.: Госстрой РФ, 2004.

2. СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения. - М.: Госстрой СССР, 1989.

3. СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные. - М.: Госстрой СССР, 1986.

4. СНиП 2.06.05-84*. Плотины из грунтовых материалов. - М.: Госстрой СССР, 1998.

5. СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений. - М.: Госстрой СССР, 1988

6. СП 33-101. Расчетные гидрологические характеристики. - М.: Госстрой РФ, 2001.

7. Гидротехнические сооружения: Учебник / М.В. Нестеров. - 2-e изд., испр. и доп. - М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2015. - 601 с

8. Ляпичев Ю.П. Гидротехнические сооружения: Учеб. пособие. - М.: РУДН, 2008. - 302 с

Размещено на Allbest.ru

...