Marea Enciclopedie Sovietică - baraj. Un baraj este o structură folosită din antichitate până în zilele noastre Ce este un baraj

Dintre toate barajele, barajele cu arc fac cu siguranță cea mai mare impresie. Pare absolut incredibil cum un zid subțire curbat de beton reține miliarde de tone de apă și chiar și în același timp are o marjă uriașă de siguranță. Ei bine, până la urmă, barajele arcuite sunt doar foarte frumoase.

Xiaowan este cel mai înalt baraj cu arc din lume. Fotografie de aici

Principiul de funcționare al barajelor cu arc este fundamental diferit de toate celelalte tipuri de baraje. Dacă barajele gravitaționale și contrafortul exercită presiune asupra bazei, atunci barajele cu arc transferă sarcina pe maluri. Un baraj arc poate fi chiar tăiat special de la bază cu o cusătură tăiată specială (acest lucru se face uneori pentru a reduce stresul care apare în unele tipuri de baraje).

Barajul Lumei cu cusătură la bază

În același timp, betonul din barajul arcului funcționează la compresiune, iar într-o astfel de situație rezistența sa este extrem de mare. În consecință, barajul arc poate fi surprinzător de subțire - la o înălțime de o sută de metri, grosimea sa poate fi de numai 2-3 m.

În același timp, astfel de baraje cu arc subțire nu sunt întotdeauna construite. În funcție de condițiile specifice, poate fi mai eficientă construirea unui baraj mai gros sau chiar arc-gravitațional, a cărui stabilitate este asigurată atât de accentul pus pe maluri, cât și de propria greutate.

Principalul avantaj al unui baraj din beton este economiile semnificative la beton, ajungând la 80% din cantitatea de beton dintr-un baraj gravitațional. În același timp, barajele cu arc impun cerințe speciale malurilor - privind lățimea văii, forma acesteia și calitatea rocilor.

barajul Enguri. Fotografie de aici

În văile largi, construcția de baraje cu arc este ineficientă. Există un coeficient special care reflectă raportul dintre lungimea barajului arc de-a lungul crestei și înălțimea acestuia (L/H). Construcția de baraje cu arc este cea mai eficientă dacă acest coeficient nu depășește 3,5, deși există cazuri de construcție a barajelor cu arc în secțiuni relativ largi - de exemplu, pentru CHE Sayano-Shushenskaya L / H = 4,56, pentru Pieve di Cadore baraj in Italia L/H=7,45.

Barajul Pieve di Cadore. Fotografie de aici

Nu le plac barajele arcuite și văile asimetrice - arcul nu funcționează normal în ele. Dacă este necesar, ei apelează chiar și la construcția de legături și pereți de sprijin speciali. Și în sfârșit, stâncile de care se sprijină barajul arc trebuie să fie foarte puternice. În consecință, locul ideal pentru un baraj arc este un defileu de munte, unde de fapt sunt construite în principal.

Schema barajului hidroelectric Xiaowan.

Stabilitatea barajelor cu arc este extrem de ridicată. În experimentele model, acestea s-au prăbușit numai la sarcini de 3-5 ori mai mari decât cele calculate. Există un exemplu binecunoscut de dezastru la barajul Vaiont (foarte înalt și foarte subțire), când o alunecare de teren a coborât în ​​rezervor a făcut ca apa să se reverse prin baraj cu un strat de cel puțin 70 m - barajul a rezistat și, în plus, aproape că nu a fost deteriorat.

Barajul Vayont. Fotografie de aici

Există puține baraje arc în Rusia - trei baraje pur arc (Chirkeyskaya, Miatlinskaya și Gunibskaya) și două baraje arc-gravitaționale (Sayano-Shushenskaya și Gergebilskaya). Există un proiect al centralei hidroelectrice Aghvala pe râul Andiyskoye Koysu cu un baraj cu arc de 210 m înălțime.

CHE Chirkeyskaya. Fotografie de aici

Cel mai înalt baraj cu arc din lume este barajul hidrocentralei chineze Xiaowan de pe râul Mekong, cu o înălțime de 292 m, dat în funcțiune în 2010. Înainte de asta, pentru o lungă perioadă de timp, conducerea a fost deținută de barajul hidroelectric Enguri din Georgia, înălțimea acestuia este de 271,5 m. În China se construiesc multe baraje cu arc înalte - de exemplu, barajul hidroelectric Siluodu cu o înălțime de 278 m. m (apropo, puterea hidrocentralei este și ea impresionantă - 13.860 MW!). Tot acolo se construiește și cel mai înalt baraj arcuit din lume, Jinpin-1, de 305 de metri înălțime, însă nu aceasta este limita – există un proiect frumos al barajului Abu Sheneila din Sudan, de 335 de metri!

Diversificat: cresterea nivelului apei si cresterea adancimii in bazinul superior favorizeaza navigatia, raftingul din lemn, precum si captarea apei pentru irigatii si alimentare cu apa; concentrarea presiunii la P. creează posibilitatea utilizării energetice a debitului râului; prezența unui rezervor vă permite să reglați debitul, adică . crește debitul apei în râu în perioadele scăzute și reduce debitul maxim în ape mari, ceea ce poate duce la inundații distructive. P. și rezervorul afectează în mod semnificativ râul și teritoriile adiacente: regimul de curgere a râului, temperatura apei și durata modificării înghețului; împiedicarea migrației peștilor; malurile râului din bazinul superior sunt inundate; microclimatul zonelor de coastă se schimbă. P. este de obicei structura principală a complexului hidroelectric. Construcția barajului a apărut cu mult timp în urmă ca ingineria hidraulică, în legătură cu dezvoltarea semnificativă a irigațiilor artificiale a teritoriilor în rândul popoarelor agricole din Egipt, India, China și alte țări. Construcția P. a fost necesară pentru construcția de hidrocentrale, iar apoi construcția de hidrocentrale. Utilizarea energetică a resurselor de apă a fost principalul stimulent pentru creșterea dimensiunii și îmbunătățirea construcțiilor râurilor, precum și apariția instalațiilor hidroenergetice pe râurile cu apă mare. Pe teritoriul URSS au fost construite mori de apă cu P. pe vremea Rusiei Kievene. În secolele 17-19. industria minieră, metalurgică, textilă, hârtie și alte ramuri ale industriei din Urali, Altai, Karelia și regiunile centrale ale Rusiei foloseau în principal energia mecanică a centralelor hidraulice; P. lor erau de dimensiuni nesemnificative și erau construite din materiale locale. Centrale hidroelectrice puternice cu beton și pământ P. dimensiuni mari au început să construiască numai sub stăpânire sovietică, după adoptarea planului GOELRO. În 1926, primul deversor de beton a fost construit la hidrocentrala Volhov. În 1932, a fost construită centrala hidroelectrică din beton înalt P. Dneprovskaya (cea mai înaltă înălțime este de aproximativ 55 m). Deversor P. Nizhnesvirskaya HPP - primul P., construit pe soluri slabe argiloase. În anii 50-70. pe râuri cu apă mare s-au construit: P. aluvionar de pământ pe Volga lângă Kuibyshev și Volgograd;pamânt P. Nurek HPP pe râu. Vakhsh, P. arcuit al centralei hidroelectrice Sayan de pe Yenisei (înălțime 242 m, lungime de-a lungul crestei 1070 m; în construcție, 1975) și multe altele. Proiectarea și construcția P. în URSS se disting prin înalt nivel tehnic , care a permis construcției barajului sovietic să ocupe unul dintre locurile de frunte din lume. Dintre P. construite în străinătate, de remarcat: P. multi-arcuat, înălțime 87 m (SUA, 1939), piatră P. Paradela, înălțime 112 m (Portugalia, 1958), pământ P. Ser-Ponson, înălțime 122 m ( Franța, 1960), piatră și pământ P. Miboro, înălțime 131 m (Japonia, 1961), beton gravitațional P. Grand Dixans, înălțime 284 m (Elveția, 1961). Tipul și designul unei clădiri sunt determinate de dimensiunea, scopul și condițiile naturale ale acesteia și de tipul materialului de construcție de bază. În funcție de scopul lor, se disting rezervoarele de rezervor și rezervoarele de ridicare a apei (concepute doar pentru a ridica nivelul piscinei superioare). În funcție de mărimea presiunii, P. este împărțit condiționat în presiune joasă (cu o înălțime de până la 10 m), presiune medie (de la 10 la 40 m) și presiune înaltă (mai mult de 40 m). În funcție de rolul îndeplinit ca parte a unui complex hidroelectric, o cale navigabilă poate fi: surdă, dacă servește doar ca o barieră în calea curgerii apei; deversor, atunci când este proiectat pentru a evacua excesul de apă și este echipat cu deversor de suprafață (deschis sau cu porți) sau deversor de adâncime; stație, dacă are orificii de admisie a apei (cu echipamente adecvate) și conducte care alimentează turbinele hidrocentralei. După materialul principal din care este construit barajul, se disting diguri de pământ, diguri de piatră, diguri de beton și diguri de lemn. Earthen P. este ridicat integral sau parțial din sol impermeabil. Așezat de-a lungul pantei superioare a P., solul slab permeabil formează un ecran; când un astfel de sol este situat în interiorul corpului lui P., se creează un miez. Prezența unui ecran sau a unui miez face posibilă construirea restului gropii din pământ permeabil sau din materiale de piatră (groapă de piatră și pământ). Pe fundul pantei inferioare a P. de pământ, drenajul este dispus pentru a drena apa care s-a filtrat prin corpul și baza P.. Panta din amonte a P. este protejată de efectele valurilor prin plăci de beton sau umplutură cu rocă. În timpul construcției vracului de pământ P., solul este exploatat într-o carieră cu excavatoare, transportat la șantier cu autobasculante, amplasat în corpul P., nivelat cu buldozere, și compactat în straturi cu role. Ridicarea P. aluvionare include excavarea solului cu drage sau monitoare hidraulice, transportul pulpei prin conducte si distributia acesteia pe suprafata P. in constructie, dupa care apa pleaca, iar solul cedat devine auto. - compactare. Pentru a pregăti fundația și a ridica o cale navigabilă de pământ în albia râului, groapa sa este împrejmuită cu buiandrugi, iar râul este deviat de-a lungul unor conducte temporare pre-amenajate, care sunt închise după construirea căii navigabile. In piatra (aruncata) P., paravanul sau elementul central hidroizolant (diafragma) este din beton armat, asfalt, lemn, metal, materiale polimerice. Cerința de permeabilitate scăzută la apă se aplică și la baza P. Dacă solul bazei este permeabil la o adâncime mare, acesta este acoperit în fața P. cu o cădere (de exemplu, din argilă), care formează unul întreg cu ecranul. P. cu miez este completat de un dispozitiv la baza unui perete de palplanșe de tablă de oțel sau de o perdea impermeabilă. Piatra din umplutură de stâncă și P. stâncă-și-pământ este turnată în straturi de mare înălțime. Plintele din beton sunt de obicei clasificate în funcție de caracteristicile lor structurale, în funcție de condițiile de forfecare; în consecință, se disting trei tipuri principale de baraje (Fig. 2): baraje gravitaționale, baraje cu arc și baraje contrafort. Principal Materialul pentru betonul modern (în principal gravitațional) este betonul hidrotehnic. Una dintre cele mai importante probleme în construcția betonului P. - reducerea filtrarii apei în bază. In acest scop se dispune o perdea impermeabila la baza unui P. beton inalt langa marginea superioara. În restul zonei, baza este drenată pentru a reduce presiunea apei pe talpa P. ceea ce mărește stabilitatea structurii. Gravitația și contrafortul P., pentru a evita formarea fisurilor din cauza fluctuațiilor de temperatură, sunt tăiate pe lungime în secțiuni scurte, cusăturile între care sunt blocate de etanșări impermeabile (vezi Hidroizolarea). Pentru a preveni apariția fisurilor ca urmare a contracției betonului în timpul întăririi și pentru a reduce solicitările termice, betonul este betonat în blocuri separate de dimensiuni limitate, se utilizează răcirea artificială a componentelor amestecului de beton și betonul așezat în blocuri. circulația unui lichid de răcire (din instalatie frigorifica) de-a lungul unui sistem de conducte așezate în corpul conductei. În timpul construcției primei etape a râului, râul curge de-a lungul părții libere a canalului; la a doua - prin găurile (găurile) lăsate în P., care sunt închise la capătul tuturor lucrari de constructie. Dacă albia este îngustă, o albie de beton este construită într-o singură etapă, râul fiind deviat temporar în căile navigabile de coastă. Un baraj de deversare din beton de joasă presiune, comun în practica construcțiilor de inginerie hidraulică, ridicat pe o fundație nestâncoasă și proiectat să treacă cheltuieli mari apă, are designul prezentat în Fig. 3. Are la baza traveele deversorului formate din flutebet si tauri din beton si blocate de porti hidraulice. În spatele barajelor, este aranjată o fixare masivă a canalului - o gaură de apă (uneori îngropată sub forma unui puț de apă), apoi este amplasată o fixare mai ușoară - un șorț. Drenajul este amenajat sub rezervor. Cu maluri sau P. deversor de pământ P. este împerecheat cu bonturi masive. Un deversor de beton de joasă presiune este de obicei construit folosind armături, adesea întreaga structură (vezi Barajul din beton armat). nivelul apei, iar navele și plutele trec prin ecluză. În perioada apelor mari, porțile și podurile sunt îndepărtate, strângerile de contrafort sunt așezate pe un flutbet, deschizând drumul navelor și plutelor prin baraj.Tendința generală a construcției moderne de baraj este o creștere a înălțimii barajului.de multe ori se dovedește a fi mai rațional decât unul înalt. Îmbunătățirea tipurilor de P. din materialele solului se realizează concomitent cu reducerea costurilor și accelerarea construcției acestora prin creșterea puterii mecanismelor de construcție și Vehicul. Creșterea eficienței betonului din beton se realizează prin reducerea volumului acestora, înlocuirea betonului gravitațional cu betonul de contrafort și utilizarea mai largă a betonului arcuit.Această tendință este însoțită de îmbunătățirea și specializarea proprietăților cimentului și betonului. Este foarte eficient să combinați un baraj deversor și o clădire hidrocentrală într-o singură structură, ceea ce asigură reducerea părții de beton (cea mai scumpă) a frontului de presiune al complexului hidroelectric. Această lucrare hidrotehnică, M., 1970. A. . Mozhevitinov.

Un baraj este o structură care ajută la blocarea creșterii sau curgerii apei într-un scop sau altul. Primele clădiri de acest tip au fost descoperite în Egipt, unde au fost folosite pentru a crea instalații de stocare a apei. Arheologii din Germania au găsit un astfel de obiect la două sute de kilometri de Cairo. Era un baraj cu nume propriu „Sad el-Karaf”, care se găsește în înregistrările lui Herodot. În ceea ce privește vârsta ei, experții nu sunt de acord. Unii cred că a fost construit în 3200 î.Hr., alții - că în intervalul 2950-2750.

Din ce era făcut cel mai vechi baraj?

Ce dimensiune avea cel mai vechi baraj? Această clădire impresionantă era un zid dublu de piatră, între laturile căruia erau aruncate suplimentar fragmente de pietre. Lungimea barajului a fost de peste 100 de metri de-a lungul crestei, în timp ce înălțimea a ajuns la 12 metri. Un proiect similar a făcut posibilă acumularea a până la două milioane de metri cubi de apă în Wadi al-Gharavi.

Chinezii au construit pe scară largă și timp de secole

Unii istorici cred că baraje au fost construite peste tot în punctele de dezvoltare ale unei anumite civilizații locale. De exemplu, în Mesopotamia a fost găsită o structură de piatră care datează din secolul al VII-lea î.Hr. În Siria antică, structuri similare au fost construite cu o mie și jumătate de ani înainte de nașterea lui Hristos. (Nahr el-Assi). Construcția la scară largă de baraje a fost observată și în China antică. Aici au devenit faimos maestrul, iar mai târziu împăratul Yu, căruia în 2283 î.Hr. actualul conducător i-a încredințat conducerea tuturor construcției de apă din imperiu. Sub conducerea Marelui Yu (cum este încă numit), au fost ridicate mai mult de un baraj. A fost o construcție la scară largă de secole și milenii, care a făcut posibilă până în 250 î.Hr. irigarea, de exemplu, a 50.000 de kilometri pătrați în deșerturile din Sichuan folosind apele râului Minjiang. Și în China a luat naștere practica construirii de structuri hidraulice folosind un astfel de element ca un arc.

Proiectat de însuși da Vinci.

În Europa, unde problema irigațiilor nu era la fel de acută ca în Asia și Africa, barajele au apărut mult mai târziu - în secolul al XVI-lea. Versiunile arcuite, în special, sunt menționate în cronicile spaniole din 1586, dar inginerii cred că dispozitivele în sine ar fi putut fi construite cu secole mai devreme. Acest lucru se bazează pe faptul că genii din acea vreme au participat la proiectarea lor - Leonado da Vinci, Malatesta, Mechini și, de asemenea, luând în considerare experiența acumulată care a venit în Europa după contactele cu lumea arabă. De exemplu, se știe că chiar și o structură atât de aparent nu foarte puternică precum un baraj de pământ a fost exploatată timp de un secol înainte de a se prăbuși (a fost ridicată în Franța în 1196).

Utilizarea barajelor în Rusia

Rusia, cu resursele sale bogate de apă, de asemenea, la prima vedere, nu prea avea nevoie de baraje. Cu toate acestea, ele există aici încă din secolul al XIV-lea d.Hr. și au fost folosite în sisteme.Prima mențiune despre baraje este menționată în testamentul lui Dmitri Donskoy, datat din 1389. Petru cel Mare a arătat un interes deosebit pentru astfel de structuri, deci în secolul al XVIII-lea în Imperiul Rus existau deja mai mult de 200 de obiecte, printre care iesea în evidență un baraj înalt de pământ - Zmeinogorskaya. Resursele de apă prin astfel de dispozitive au fost transferate pentru a fi utilizate în textile, minerit și alte întreprinderi din acea vreme.

Un baraj este care se poate referi la unul sau la altul tip de obiect, în funcție de clasificare. Astăzi, există dispozitive de rezervor, de coborâre a apei și de ridicare. Barajele de rezervor sunt de obicei foarte înalte și au capacitatea de a controla eliberarea apei. Structurile joase (de exemplu, pentru construirea iazurilor) de obicei nu au scurgere. O altă clasificare importantă este împărțirea obiectelor în funcție de adâncimea apei din fața sigiliului. Aici se disting baraje de joasă, medie și înaltă presiune (până la 15, 50 și, respectiv, mai mult de 50 de metri).

Baraje pentru râuri și râpe

Baraje pe râuri pot fi construite atât peste (pentru a ridica nivelul apei, a amenaja o cascadă, a cărei putere poate fi cumva folosită; pentru a face apele de mică adâncime transitabile pentru nave), cât și de-a lungul (pentru a proteja împotriva inundațiilor). În unele cazuri, pâraiele, ravenele și golurile sunt blocate de baraje pentru a reține apa topită de zăpadă în ele, care sunt apoi folosite pentru irigare sau pentru alimentarea canalelor de transport maritim.

Elementele principale ale unei centrale hidroelectrice

Structura structurilor hidraulice include de obicei un baraj, un rezervor în fața sau după el, o instalație de ridicare a apei, un complex de centrale hidroelectrice, coborâri pentru trecerea peștilor, o scurgere a apei (dacă sistemul este un canal) , facilitati pentru si curatarea sistemului de sedimente. Obiectele mari sunt realizate din beton armat, în timp ce cele mici pot fi construite din pământ, metal, beton, lemn sau chiar material. Se știe că în timpul inundației din Komsomolsk-pe-Amur, barajul de protecție era format din soldați ai Ministerului Situațiilor de Urgență, ținând pe ei înșiși foi de peliculă care împiedicau revărsarea apei peste vârfurile structurilor de protecție existente.

Cum pot barajele să suporte sarcina?

O altă clasificare a barajelor reflectă modul în care aceste obiecte rezistă la sarcini. Clădirile gravitaționale percep impacturile cu întreaga lor masă și rezistă datorită aderenței tălpii barajului și a fundației pe care acesta stă. Astfel de opțiuni sunt de obicei foarte masive. De exemplu, un baraj hidroelectric de pe râul Indus (Barajul Tarbela) are o înălțime de aproximativ 143 de metri și o lungime de peste 2,7 km, ceea ce creează un volum total de 130 de milioane de metri cubi. metri. Obiectele arcuite transferă presiunea către bănci. Dacă arcul este lat și presiunea este mare, atunci se folosesc modele arc-gravitaționale sau arcuri cu contraforturi la bază. Opțiunile de contrafort au un perete de baraj mai subțire, dar o bază întărită datorită elementelor de susținere. Barajele sunt construite astăzi prin metoda vrac sau aluvionară, precum și prin metoda exploziei dirijate.

Consecințele accidentelor

Accidentele de la baraje aduc cu ele pierderi materiale semnificative, deoarece nu numai echipamentele unice sunt distruse, ci și întreprinderile care lucrează la alimentarea cu energie electrică și apă din acest opritor de baraj. Fluxurile de apă sunt uneori spălate întregi aşezări, suprafețele însămânțate sunt inundate, culturile sunt pierdute. Dar cel mai rău lucru este că zeci, sute și chiar mii de oameni pot muri aproape instantaneu.

Deci, în martie 1928, a avut loc distrugerea barajului St. Francis în Canionul San Francisco, apoi aproximativ șase sute de oameni au murit, iar bucăți de mai mulți metri din barajul în sine au fost găsite la o distanță de aproximativ un kilometru de locul descoperirii. . În URSS în timpul Marelui Războiul Patriotic(1941) s-a decis subminarea în mod deliberat a barajului Dneproges în legătură cu ocuparea Zaporojie de către trupele fasciste. Structura masivă din beton a fost parțial deteriorată cu 20 de tone de amonial. Câți oameni au murit atunci nu este încă stabilit cu exactitate. Cifrele sunt de la douăzeci la o sută de mii de oameni, inclusiv trupe, refugiați și populație, care ar putea fi pe malul stâng al Niprului, care a luat greul elementului de apă.

Numărul total al victimelor este de aproximativ 230 de mii de persoane.

Accidentele de după război la barajele marilor centrale electrice au dus la victime și mai mari. În august 1975, când barajul Banqiao a explodat, doar 26.000 de oameni au fost înecați, iar ținând cont de răspândirea epidemilor și a foametei, numărul morților a ajuns la 170-230 de mii de oameni. În același timp, aproximativ o treime dintr-un milion de capete de animale au fost distruse și aproximativ 6 milioane de clădiri și structuri au fost distruse. Autostrada de la Guangzhou la Beijing a fost închisă timp de optsprezece zile. Și toate acestea s-au întâmplat pentru că barajele, proiectate pentru cantitatea maximă de precipitații, nu au putut rezista asaltului maselor de apă aduse de taifunul Nina. La 8 august 1975, cel mai mic dintre baraje s-a prăbușit, ceea ce a dus la deversarea apei în Bancao, unde Pe termen scurt Au fost sparte 62 de baraje. Valul rezultat avea până la 10 km lățime și trei până la șapte metri înălțime. Unele sate chineze au fost spălate complet împreună cu locuitorii lor.

Pentru a preveni ruperea barajului, astăzi se iau o serie de măsuri, inclusiv respectarea parametrilor de proiectare ai barajului, verificarea conformității în timpul lucrului, observații în timpul funcționării, colectarea informațiilor vizuale și geodezice etc. Pentru baraje există două neconcordanțe cu cerințele proiectelor și standardelor: „K1” - obiectul are o stare potențial periculoasă și sunt necesare măsuri urgente pentru eliminarea cauzelor sale, iar „K2” - o stare pre-accident, distrugerea este posibilă, lucrările de salvare și evacuare sunt Necesar.

În funcție de destinația barajului, există rezervor, eliberare și ridicare a apei. Nivelul barajelor de ridicare a apei este scăzut, scopul acestor baraje este de a îmbunătăți condițiile de captare a apei din râu, utilizarea energiei apei etc. volumul rezervorului creat. Trăsătură distinctivă baraje mari de rezervor este capacitatea de a regla debitul, barajele mici, care creează, de exemplu, iazuri, nu reglează debitul. Cel mai adesea, o astfel de împărțire funcțională a barajelor în rezervoare și baraje de ridicare este condiționată, din cauza dificultății de a determina mai multe functie importanta. În schimb, se poate folosi împărțirea barajelor în funcție de înălțimea creșterii apei: joasă presiune (adâncimea apei în fața barajului până la 15 m), presiune medie (15-50 m), presiune înaltă (mai mult peste 50 m).

Diguri sunt construite peste râuri și pâraie pentru a ridica nivelul apei și a forma o cascadă artificială, care este folosită ca forță mecanică sau pentru a face navigabile râurile mici și a răspândi navigația și raftingul mai departe în amonte.

Pâraiele, rigole, râpe și goluri sunt blocate de baraje pentru a reține apa de ploaie și zăpadă în ele, formând iazuri și rezervoare, ale căror rezerve sunt folosite în sezonul uscat pentru irigarea câmpurilor, pentru udare și alte nevoi gospodărești sau pentru alimentarea cu apă. în zonele populate, pentru alimentarea canalelor de transport maritim, precum și pentru trecerea apei în râuri cu adâncime insuficientă pentru navigație (râurile Msta, Volga Superioară și altele).

Barajele sunt construite de-a lungul râurilor pentru a dirija debitul în conformitate cu nevoile navigației, iar de-a lungul malurilor râurilor, lacurilor și mărilor - pentru a proteja împotriva inundațiilor și pentru a preveni pătrunderea apei mării în țară.

Clasificarea barajului

Tipul și construcția unui baraj sunt determinate de dimensiunea, scopul, precum și de condițiile naturale și de tipul materialului principal de construcție. Barajele diferă prin tipul de material de bază din care sunt construite, după scopul lor și după condițiile de trecere a apei.

După tipul de material

În funcție de tipul materialului principal, barajele se disting:

După metoda de construcție

• vrac
• aluvionare
• explozie dirijată

După modul de percepere a sarcinilor principale

• gravitațională
• arcuit
• contrafort
• arc-gravitație

După condiţiile de trecere a curgerii apei

• surd (nu lăsați apa să curgă prin pieptene)
• deversor
• filtrare (apa trece prin corpul barajului)
• preaplin (acțiune catastrofală)
• pliabil

Poveste

Arta de a construi baraje este cunoscută din cele mai vechi timpuri. Herodot menționează baraje de ridicare a apei. Abu-l-Fida relatează că un baraj construit de perși pentru a devia apa din orașul Tostara. Abbas I cel Mare a construit un baraj de piatră de 36 de metri lungime, 16 metri înălțime și 10 metri grosime lângă Kashan, echipat cu un canal la picioare pentru trecerea apei. În cele din urmă, în antichitate, au fost construite și baraje foarte mari pentru a proteja zonele de inundații, de exemplu, de către arabi în secolul al II-lea d.Hr. e. Lucrări similare, conform poveștii lui Abu-l-Fida, au fost întreprinse de Alexandru cel Mare pentru a preveni inundația lacului Cadiz, lângă orașul sirian Emesa.

Cel mai vechi baraj cunoscut datează din anul 3000 î.Hr. Era situat la o sută de kilometri de Amman; era un zid de piatră de 4,5 metri înălțime și 1 metru grosime. În 2800/2600 î.Hr., la 25 de kilometri de Cairo a fost construit un baraj de 102 metri lungime; a fost în curând distrus de o ploaie. La mijlocul secolului al III-lea, un întreg sistem a fost construit lângă orașul indian Dholavira. Romanii au construit o mare varietate de baraje, în primul rând pentru a asigura rezervoare pentru perioadele secetoase; cel mai înalt baraj roman a ajuns la 50 de metri înălțime și a fost distrus abia în 1305.

Din 1998, în zeci de țări din întreaga lume, în fiecare an la 14 martie, la inițiativa Rețelei Internaționale de Fluvii, se sărbătorește Ziua Internațională de Acțiune împotriva Barajelor (cu alte cuvinte: „ Ziua de acțiune pentru râuri, apă și viață""). Activiștii anti-baraje au obținut deja rezultate reale: în Statele Unite au fost demontate două baraje de șaizeci de metri, iar în Suedia a fost votată o lege care interzice construirea de baraje de peste cincisprezece metri înălțime.

baraje gravitaționale

Barajele gravitaționale percep presiunea din masele de apă cu masa lor. Rezistența la forfecare apare datorită forțelor de frecare sau aderență ale bazei barajului pe bază. Drept urmare, astfel de baraje au un caracter masiv, adesea aproape de o secțiune transversală trapezoidală.

baraje cu arc

Barajele arcuite transferă presiunea de la mase de apă pe malurile defileului (mai rar - la bonturile artificiale). Din această cauză, astfel de baraje sunt adesea construite în zonele muntoase, unde malurile sunt compuse din stânci puternice. Structura arcului transferă o parte din sarcini la bază. Mai mult, cu cât arcul este mai lat, cu atât presiunea pe bază este mai mare. Acest lucru necesită o creștere a lățimii barajului în partea inferioară și duce la apariția barajelor arc-gravitaționale. Barajele arcuite cu contraforturi în partea inferioară a arcului se numesc contraforturi arcuite. În acestea, funcționarea arcului este limitată la partea superioară, ceea ce permite utilizarea barajelor de arc într-o gamă mai largă de locații.

Baraje cu arc gravitațional

Barajele gravitaționale cu arc combină proprietățile barajelor cu arc și gravitaționale.

baraje de contrafort

Asemenea barajelor cu arc, acestea pot reduce masa corpului barajului, dimensiunile acestuia datorită unei scheme de proiectare mai eficiente. Peretele din barajul contrafortului este mai subțire decât în ​​barajul gravitațional datorită armăturii sale din partea aval cu structuri de sprijin (pereți).

baraje de pământ

Un baraj de pământ sau de pământ este construit din materiale de sol, inclusiv nisipoase, lutoase, lutoase, de regulă, fără ca apa să reverse prin el. De obicei, forma secțiunii transversale se apropie de trapezoidală. Barajele de pământ au un design simplu și pot fi construite într-o gamă foarte largă de condiții geologice. Având în vedere acest lucru, precum și utilizarea locală materiale de construcții, mecanizarea aproape completă a forței de muncă și reducerea costurilor forței de muncă, barajele de pământ pot fi considerate cel mai comun tip de structură de reținere a apei. Barajele de pământ sunt clasificate ca baraje gravitaționale.

Barajele Pământului au fost printre cele mai vechi baraje din istoria omenirii. De mult timp, astfel de baraje au fost construite în Rusia. Barajul Zmeinogorsk din secolul al XVIII-lea, construit de remarcabilul inginer rus Kozma Frolov, este celebru.

Barajele moderne de pământ ating dimensiuni foarte mari, de exemplu, barajul Nurek atinge o înălțime de trei sute de metri, iar barajul Tarbela are un volum de 130 de milioane de metri cubi. Geografia barajelor este extrem de largă: barajele Vilyui, Ust-Khantay, Kolyma au fost construite în condiții de permafrost, cel mai înalt baraj Rogun din lume se construiește în Asia Centrală, există baraje în Caucaz - Sarsang, Mingachevir, baraje sunt cunoscute pe Orientul îndepărtat, Carpati, Crimeea.

Clasificarea barajelor de pământ

Barajele de sol se clasifică după materialul corpului barajului, după proiectare, metoda de lucru, înălțime, tipul dispozitivelor impermeabile din fundație.

Barajele de până la 25 de metri înălțime sunt considerate joase, medii în intervalul 25-75 de metri, peste 75 de metri - baraje înalte. Barajele deosebit de înalte (mai mult de 150 m) sunt denumite „super înalte”.

Calculele barajelor de pământ

La proiectarea barajelor moderne de pământ, calculele sunt efectuate ținând cont de starea de efort-deformare sub efecte statice și dinamice. Atunci când se efectuează calcule, se folosesc calculatoare, iar inginerul proiectant necesită cunoștințe despre teoria elasticității și plasticității, fluajului și metodelor numerice. Lucrarea solului este modelată ținând cont de cele mai importante proprietăți ale sale, iar utilizarea metodelor de mecanică a continuului face posibilă obținerea unor rezultate de calcul foarte apropiate de realitate. Design modern barajele de sol țin cont uneori de reologia solurilor.

La proiectarea barajelor, trebuie efectuate mai multe grupuri de calcule, inclusiv:

• calcule de filtrare în corpul barajului;
• calcule fundația barajului;
• calcule ale corpului barajului;
• calcule legate de rezistența seismică;
• calcule de stabilitate a taluzului barajului;
• calcule ale interfeței dintre baraj și fundație.

Calculele de filtrare în corpul barajului sunt necesare pentru alte calcule, cum ar fi stabilitatea pantei. Fluxul de infiltrații prin baraj afectează funcționarea barajului în ansamblu. Parametrii debitului de filtrare determină proiectarea atât a barajului, cât și a instalațiilor asociate. În timpul calculului de filtrare, se determină vitezele de mișcare a apei subterane, debitele de filtrare prin corpul barajului, se construiește o grilă hidrodinamică de mișcare a fluxului de filtrare și o suprafață de depresiune (limita superioară a debitului de filtrare în corpul barajului).

La calculul bazei se determină tasările bazei, capacitatea portantă a solului, se prevede compactarea (consolidarea) bazei.

Calculele corpului barajului determină tasările acestuia, se verifică rezistența materialelor din sol și se face o evaluare a fisurilor.

Structuri de baraj de pământ

Proiectarea barajului este determinată în mare măsură de proprietățile solurilor locale disponibile în apropierea aliniamentului. Situația inginerească și geologică a șantierului, caracteristicile hidrologice ale râului și scurgerea, condițiile climatice, seismicitatea zonei și disponibilitatea unei flote de mașini de construcție necesare afectează, de asemenea, proiectarea.

În timpul proiectării, sunt rezolvate următoarele sarcini:

• sunt atribuite dimensiunile de gabarit ale structurii (înălțimea barajului, taluzele, lățimea crestei, dimensiunile bermei);
• este selectat tipul de întărire a versanților și crestei;
• se determină dispozitive impermeabile în corpul barajului;
• se dezvoltă dispozitive de drenaj;
• se construiește un contur subteran al barajului;
• se atribuie tipul de conjugare a barajului cu baza si malurile.

Defecțiuni de baraj și siguranță

Pagubele cauzate de cedarea unui baraj pot fi extrem de mari. Acest lucru se datorează faptului că distrugerea structurii barajului în sine este adesea doar o mică parte din pagubele totale, care include pierderi din distrugerea structurilor aferente (deoarece barajul este aproape întotdeauna doar o parte a complexului hidroelectric), pierderi de întreprinderi, a căror producție poate fi paralizată ca urmare a veniturilor din hidrocentrale, pierderi din distrugeri cauzate de un deversor catastrofal în aval de baraj.

Dezastre majore de baraj

Lista unor dezastre majore ale barajului.

Securitate

LA Federația Rusă siguranţa structurilor hidraulice este reglementată lege federala„Cu privire la siguranța structurilor hidraulice”, adoptată de Duma de Stat la 23 iunie 1997. Barajele trebuie proiectate în conformitate cu curentul documente normative: coduri și reglementări de construcții (SNiPs), Standardele de stat(GOST), documente de reglementare departamentale (DR).

Măsurile de siguranță trebuie luate încă din faza de proiectare. În timpul construcției barajului, trebuie efectuată o verificare a conformității lucrării, a proprietăților fundațiilor și a materialelor de construcție cu datele de proiectare. În timpul funcționării structurii, este necesară efectuarea de observații în teren - monitorizarea barajului cu ajutorul echipamentelor de control și măsurare. Instalarea echipamentelor în structură ar trebui să fie asigurată în stadiu munca de proiectareși asigură, în funcție de clasa de structură, monitorizarea precipitațiilor, deplasărilor orizontale, parametrilor debitului de filtrare în corpul barajului, temperatură, stare de efort-deformare și așa mai departe.

În plus față de monitorizarea hardware, toate barajele ar trebui să efectueze vizual și câmp vizual