Водохозяйственное и гидротехническое проектирование

Новокузнецкий институт (филиал)

 Федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения

высшего профессионального  образования

«Кемеровский государственный  университет»

 

Факультет информационных технологий

 

Кафедра экологии и естествознания

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

СИСТЕМА ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО

И ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 3 курса

группы ГЭ-09

Ярмолицкая Д.С.

Проверил: к.т.н., Чмелева К. В.

 

                                                                                

 

Новокузнецк 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………. Водное хозяйство и гидротехнические сооружения …………………….. Водохозяйственное и гидротехническое проектирование ………... Заключение ………………………………………………………………….. Список использованных источников ……………... ………………………

3 4 9 13 15

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Состояние водной системы России оказывает  влияние на экономику страны, определяет и поддерживает экономический статус государства. Строительство гидротехнических сооружений – одно из направлений, развитие которого заложено в общей программе модернизации транспортной системы. Сейчас в России функционируют около 36 тысяч различных гидротехнических сооружений. Однако, значительная их часть заметно изношена, некоторые находятся в аварийном состоянии. Поэтому их строительство регулярно становится объектом внимания профильных государственных структур.

Прокладка водных путей и возведение гидротехнических сооружений – одни из наиболее сложных и ответственных  видов строительных работ. В отличие  от промышленного и гражданского строительства, здесь редко удается  использовать типовые проекты, каждый объект требует индивидуального  подхода и проработки, значительных капиталовложений, а так же наличия  специалистов высокой квалификации.

Техническое состояние существующих гидротехнических сооружений в стране вызывает серьезные опасения. Из доклада начальника центра «Антистихия» МЧС России Владислава Болова по состоянию на начало 2009 года из 35946 существующих гидротехнических сооружений 7137 находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, 3076 сооружений не имеют хозяев. Федеральная служба по надзору в сфере транспорта считает недостаточным, а в отдельных случаях – опасным уровень эксплуатации объектов инфраструктуры морских и речных портов (терминалов). По данным на 31.12.2008 г., на внутренних водных путях в аварийном техническом состоянии находятся 12 судоходных гидротехнических сооружений, в предаварийном – 66. Безопасны лишь 31,4% объектов, 44,6 % имеют пониженный уровень безопасности, 20,3% – неудовлетворительный, 3,7% признаны опасными.

Как на региональном, так и на федеральном  уровнях для предотвращения возможности  возникновения чрезвычайных ситуаций, вызванных разрушением потенциально опасных гидротехнических сооружений, и повышения безопасности разрабатываются  и утверждаются соответствующие  программы. Так, подпрограммы по развитию внутренних водных путей и водного  транспорта, в которых рассмотрены  вопросы реконструкции воднотранспортных  сооружений и дальнейшего увеличения перевозок на внутренних водных путях, включены в федеральную целевую  программу «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)».

Для реализации планов недостаточно лишь выделения средств. В настоящее  время ощущается острая нехватка квалифицированных кадров, способных  на высоком профессиональном уровне строить новые, а также реконструировать и эксплуатировать существующие гидротехнические объекты. Кроме того, важно обеспечить качество элементов  конструкции, увеличить срок службы гидротехнических сооружений, разрабатывая и используя современные защитные покрытия и технологии строительства [5].

Цель данной работы: изучение особенностей водохозяйственного и гидротехнического проектирования в контексте совершенствования водохозяйственной системы.

Задачи:

1. рассмотреть компоненты структуры системы водного хозяйства и определить их назначение;
2. выявить основные условия эффективного водохозяйственного и гидротехнического проектирования.

 

 

 

 

 

 

1. Водное хозяйство и гидротехнические сооружения

Водное хозяйство - производственная и природоохранная система, обеспечивающая население и хозяйство каждого региона и страны в целом водой в нужном объеме и надлежащего качества, и защищающая окружающую среду от вредного воздействия вод. Возможно несколько иное, более традиционное и широкое определение термина. Водное хозяйство - отрасль народного хозяйства, в задачи которой входят учет, изучение и комплексное использование поверхностных и подземных вод, включая охрану вод и борьбу с ущербом, причиняемым народному хозяйству наводнениями, селями, а также вопросы водного права.

Водное хозяйство включает: гидротехнические (инженерные) мелиорации (осушение — орошение земель, обводнение пастбищ и сельскохозяйственное водоснабжение); гидроэнергетику; водный транспорт (судоходство и лесосплав); водоснабжение и водоотведение (канализация); использование водных недр (разведение и лов рыбы, добыча солей и пр.); регулирование рек для борьбы с наводнениями и др.

Основой водного хозяйства служат:

1) поверхностные и подземные  водные объекты; 

2) различного рода сооружения, обеспечивающие  регулирование и территориальное  перераспределение речного стока,  воспроизводство водных ресурсов, водозабор из поверхностных и  подземных источников;

3) сооружения, обеспечивающие очистку  забираемой из водоисточников  воды, отвод сточных вод и их  очистку перед сбросом в водоемы; 

4) сооружения, обеспечивающие повторное  использование вод в системах  оборотного водоснабжения; 

5) сооружения по деминерализации  соленых и солоноватых вод  (опреснительные установки);

6) сооружения по защите территорий, прилегающих к водным объектам, от подтопления и переформирования  берегов, а также от эрозии, селей и лавин;

7) различного рода сооружения, позволяющие  использовать водные объекты  в целях водного транспорта, лесосплава, рыбного хозяйства и рекреации.

К водным объектам относятся: реки, озера, водохранилища, другие поверхностные водоемы и водные источники, а также каналы и пруды;  подземные воды и ледники; внутренние моря и другие внутренние морские воды; территориальные воды (территориальное море).

Регулирование речного стока обеспечивается при помощи плотин. Плотины, перегораживая  реки, поднимают уровень воды и  образуют водохранилища, которые осуществляют суточное, недельное, сезонное и многолетнее регулирование стока. Территориальное перераспределение стока осуществляется с помощью каналов и насосных станций. Различают три вида перераспределения стока: подача воды из источника непосредственно потребителю, внутрибассейновые переброски стока, межбассейновые переброски стока. Самым распространенным способом перераспределения стока служит подача воды по открытым каналам. В мире имеется ряд каналов протяженностью в несколько сотен км и с пропускной способностью до 300 м³/с.

Сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов рек, озер, морей, подземных вод или предотвращения (уменьшения) вредного воздействия воды на окружающую среду (наводнения, размывы берегов, селевые потоки и др.) называются гидротехническими сооружениями. По целевому назначению их разделяют на сооружения общего назначения и специальные. К первым относятся водонапорные (плотины, дамбы), водопроводящие (каналы, трубопроводы, гидротехнические туннели, лотки), водозаборные, служащие для забора воды из водотоков и водоемов; водосбросные — для сброса излишков воды и полезных попусков для поддержания санитарных или экологических условий, глубин для судоходства и др.; регуляционные, предназначенные для регулирования взаимодействия потока с руслом, а также защиты берегов от воздействия волн и течений.

К специальным гидротехническим сооружениям  относятся сооружения, предназначенные  для нужд одной отрасли водного хозяйства: мелиоративные (каналы, насосные станции и др., предназначенные для осушения, орошения и обводнения земель); водноэнергетические (здания ГЭС и ГАЭС, деривационные каналы и туннели, уравнительные резервуары и др. сооружения, предназначенные для использования водной энергии); воднотранспортные (каналы, судоходные шлюзы, причалы, волноломы и пр.); лесосплавные (бревноспуски, плотоходы и др.); рыбохозяйственные (рыбоходы, рыбоподъемники, рыбоводные пруды и др.); для водоснабжения и водоотведения (водозаборы, насосные станции, каналы, коллекторы, очистные станции и др.); для борьбы с наводнениями, селями, эрозией почв (защитные дамбы, ливнестоки и др); для использования подземных вод; для создания хвостохранилищ, шламонакопителей (дамбы, трубопроводы и пр.). В ряде случаев применяют совмещенные сооружения, которые выполняют несколько функций, например, здания ГЭС — с водосбросными отверстиями, судоходные шлюзы — с водосбросами, водосбросы — с водозаборами.

Группу гидротехнических сооружений, объединенных условиями совместной работы и местоположением, называют гидроузлом. По месту расположения гидроузлы бывают речные, на каналах, морские, озерные и прудовые. По основному  назначению гидроузлы подразделяются на водозаборные, энергетические, воднотранспортные, рыбохозяйственные (рыбоводные пруды); гидроузлы, регулирующие сток рек для его использования в различных целях (орошения, энергетики, водоснабжения, борьбы с наводнениями и пр.), для благоустройства населенных пунктов и др. Часто гидроузлы имеют комплексное назначение — для нужд нескольких отраслей водного хозяйства. Например, Цимлянский гидроузел на р.Дон имеет воднотранспортное значение, создает условия для орошения и обводнения, имеет в своем составе ГЭС и рыбоподъемник. Гидроузлы бывают безнапорные (например, речные гавани) и напорные.

Напорные гидроузлы часто бывают комплексными. Комплекс гидротехнических сооружений, обычно объединенных в  несколько гидроузлов и имеющих  линейные участки трассы (участки рек, каналы, туннели), называется гидротехническим комплексом или гидросистемой. Гидросистемы бывают специализированными и комплексными. Например, в Волго-Донской комплекс входят: Волго-Донской канал длиной 101 км, Цимлянский комплексный гидроузел, оросительно-обводнительная система на левом берегу Дона, охватывающая территорию в 600 км. Этот крупный гидротехнический комплекс решает вопросы водного транспорта, ирригации, водоснабжения, гидроэнергетики и рыбного хозяйства.

Отличительной особенностью водохозяйственных и гидротехнических сооружений является их высокая капиталоемкость, поскольку они требуют повышенной надежности в силу громадных ущербов экономического, социального и экологического характера от разрушения плотин, дамб и каналов, от нарушений подачи воды в системах водо- и энергоснабжения.

В последние десятилетия вследствие бурного роста водопотребления  и ухудшения качества воды стал ощутимо  сказываться недостаток водных ресурсов. Это вызвало возникновение и  обострение противоречий, связанных  с использованием воды различными отраслями  водного хозяйства. Радикальным, а во многих случаях единственным способом устранения или смягчения этих противоречий служит организация водохозяйственных комплексов, объединяющих отрасли хозяйства в водохозяйственные системы и структуры различных масштабов.

Водохозяйственным комплексом (ВХК) называют гидроузел и водохранилище  со всеми сопутствующими сооружениями. Основная цель организации ВХК —  оптимальное использование водных ресурсов основными водопотребителями  и водопользователями. При функциональном объединении нескольких гидроузлов и водохранилищ, расположенных в  одном или нескольких речных бассейнах, говорят о водохозяйственной системе [2].

2. Водохозяйственное и гидротехническое проектирование

Гидротехнические сооружения подразделяются на постоянные и временные. К временным относятся сооружения, используемые только в период строительства и ремонта постоянных сооружений. Постоянные ГТС подразделяются на основные и второстепенные. К основным следует относить гидротехнические сооружения, разрушение или повреждение которых приводит к нарушению нормальной работы электростанций, прекращению или уменьшению подачи воды для водоснабжения и орошения, подтоплению осушаемой и затоплению защищаемой территорий, прекращению или сокращению судоходства, деятельности речного и морского портов, судостроительного и судоремонтного предприятий, может привести к выбросу нефти и газа из морских скважин, хранилищ, трубопроводов, ущербу рыбным запасам. К второстепенным следует относить гидротехнические сооружения, разрушение или повреждение которых не влечет за собой указанных последствий.

ГТС  следует проектировать исходя из требований комплексного использования водных ресурсов, кооперирования объектов строительства на основе схем развития и размещения отраслей народного хозяйства, схем комплексного использования водотока или водоема. Тип сооружений, их параметры, компоновку, расчетные уровни воды следует выбирать на основании сравнения технико-экономических показателей и с учетом:

1. места возведения сооружений, природных условий района (климатических, инженерно-геологических, гидрогеологических, геокриологических, сейсмических, топографических, гидрологических, биологических и др.);
2. развития и размещения отраслей народного хозяйства, в том числе развития энергопотребления, изменения транспортной схемы и роста грузооборота, развития орошения и осушения, обводнения, водоснабжения, судостроения и судоремонта, комплексного освоения участков морских побережий, включая разработку месторождений нефти и газа;
3. водохозяйственного прогноза изменения гидрологического, в том числе ледового и термического, режима рек в верхнем и нижнем бьефах; заиления наносами и переформирования русла и берегов рек, водохранилищ и морей; затопления и подтопления территорий и инженерной защиты расположенных на них зданий и сооружений;
4. изменения условий и задач судоходства, лесосплава, рыбного хозяйстве, водоснабжения и работы мелиоративных систем;
5. установленного режима природопользования (сельхозугодья, заповедники и т.д.);
6. условий быта и отдыха населения (пляжи, курортно-санаторные зоны);
7. мероприятий, обеспечивающих требуемое качество воды: подготовки ложа водохранилища, соблюдения надлежащего санитарного режима в водо-охранной зоне, ограничения поступления биогенных элементов (азотосодержащих веществ, фосфора и др.) с обеспечением их количества в воде не выше предельно допустимых концентраций;
8. условий постоянной и временной эксплуатации сооружений;
9. условий и методов производства работ; наличия трудовых ресурсов;
10. требований экономного расходования основных строительных материалов;
11. изменения термического режима и криогенного строения грунтов в районах распространения вечномерзлых грунтов;
12. возможности разработки природных ресурсов; обеспечения эстетических и архитектурных требований к сооружениям, расположенным на берегах водотоков, водоемов и морей.