Плотины: от цезарей до наших дней

#INNER0#

Римская дамба Корнальво, Испания. I–II века н. э.

Классификаций плотин существует великое множество. Их различают по типу строительного материала, способам возведения и восприятия нагрузок, назначению и величине напора, а также условиям пропуска воды. Мы остановимся на основной из них.

По типу материала плотины делят на:

1. грунтовые;

2. бетонные;

3. металлические;

4. тканевые;

5. железобетонные;

6. габионные;

7. деревянные.

Для гидроэлектростанций актуальными являются первые два вида.

Грунтовые плотины строятся из песка, камня или суглинка. Они очень просты по конструкции, сейсмоустойчивы и возводятся из доступных строительных материалов.
Все это вместе делает их самым распространенным типом водонапорных сооружений.

Грунтовые плотины являются по конструкции гравитационными и могут достигать очень больших размеров. Ярким примером является плотина Нурекской ГЭС (300 метров) - вторая по высоте в мире.

К минусам грунтовых плотин можно отнести дорогие водосборные сооружения, необходимость специальных мер по борьбе с фильтрацией и неустойчивость при переливе воды через гребень.

Бетонные плотины чаще всего классифицируют по конструктивному признаку в зависимости от того, как они передают нагрузку на основание или берега. Различают три основных типа бетонных плотин – гравитационные, арочные и контрфорсные.

Гравитационные плотины сохраняют устойчивость за счет своего веса. Они получили широкое распространение из-за надежности и простоты конструкции. Однако потребность в большом количестве бетона делает их строительство довольно затратным. Иногда конструкцию бетонных плотин облегчают за счет устройства широких температурных, осадочных швов или пустот, заполняемых балластом. Это позволяет снизить их стоимость.

Самая высокая плотина такого типа построена в Швейцарии, это - ГЭС Гранд Дикенс (285 м).

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.

Контрфорсные перекрытия бывают массивные и тонкие, сплошные или сквозные. Подобная конструкция требует значительно меньше бетона, но сложнее в строительстве. Пример плотины такого типа – Зейская ГЭС.

Прочность арочной плотины обеспечивается в основном работой ее как свода с передачей горизонтального давления воды почти полностью берегам или устоям. Это позволяет им быть достаточно тонкими и экономичными. Арочные плотины сооружают при наличии прочного (скального) основания и скалистых берегов. Их главные недостатки – невозможность строительства в широких створах и особые требования к качеству и конфигурации склонов. Самая высокая плотина мира – китайская «Цзиньпин-1» (305 м) является арочной.

Плотины всех остальных типов почти не распространены в гидроэнергетике и являются своего рода экзотикой. В стальных плотинах наклонная напорная грань выполнена из стали, а контрфорсы или сквозные фермы, являющиеся опорными конструкциями, делают из стали или железобетона. Несколько подобных плотин было построено в Австралии в конце ХХ века.

Габионные плотины представляют собой кладку из сетчатых ящиков (габионов), которые заполняются каменным материалом. Этот тип получил довольно широкое распространение при строительстве плотин высотой 10–12 м на горных реках.

Деревянные плотины часто устанавливают в лесных районах. Они строятся для небольших напоров и обычно являются водосливными.