ПЛОТИНА

ПЛОТИНА гидротехническое сооружение,
перегораживающее реку (или др. водоток) для подъёма уровня воды перед ним,
сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.
Водохозяйственное значение П. многообразно: подъём уровня воды и увеличение
глубин в верхнем бьефе благоприятствуют судоходству, лесосплаву,
а также водозабору для нужд орошения и водоснабжения', сосредоточение
напора у П. создаёт возможность энергетич. использования стока реки; наличие
водохранилища позволяет регулировать сток, т. е. увеличивать расход воды
в реке в меженные периоды и уменьшать макс, расход в паводок, способный
привести к разрушительным наводнениям. П. и водохранилище существенно воздействуют
на реку и прилегающие территории: изменяются режим стока реки, темп-pa
воды, продолжительность ледостава; затрудняется миграция рыбы; берега реки
в верхнем бьефе затопляются; меняется микроклимат прибрежных территорий.
П. обычно является осн. сооружением гидроузла.

Плотиностроение возникло так же давно,
как и гидротехника, в связи со значит, развитием искусств, орошения
территорий у земледельческих народов Египта, Индии, Китая и др. стран.
Возведение П. потребовалось для строительства гидросиловых установок, а
затем и сооружения гидроэлектростанций. Энергетич. использование водных
ресурсов явилось осн. стимулом увеличения размеров и совершенствования
конструкций П., появления гидроузлов на многоводных реках.

На территории СССР водяные мельницы с П.
строились ещё во времена Киевской Руси. В 17-19 вв. горнодобывающая, металлургич.,
текстильная, бумажная и др. отрасли пром-сти на Урале, Алтае, в Карелии
и центр, областях России использовали в основном механич. энергию гидросиловых
установок; их П. были незначительны по размерам и сооружались из местных
материалов. Мощные гидроэлектростанции с бетонными и земляными П. больших
размеров начали строить лишь при Сов. власти, после принятия плана ГОЭЛРО.
В
1926 была построена первая бетонная водосливная П. Волховской ГЭС. В 1932
сооружена высокая бетонная П. Днепровской ГЭС (её наибольшая высота около
55 м). Водосливная П. Нижнесвирской ГЭС -первая П., построенная
на слабых глинистых грунтах. В 50-70-х гг. на многоводных реках были сооружены:
намывные земляные П. на Волге у Куйбышева и Волгограда, бетонные П. Братской
ГЭС на Ангаре (вые. 128 м) и Красноярской ГЭС на Енисее (124 м)
(рис.
1), высокая 300-метровая каменно-земляная П. Нурекской ГЭС на р. Вахш,
арочная П. Саянской ГЭС на Енисее (вые. 242 м, длина по гребню 1070
м;
находится
в стадии сооружения, 1975) и мн. др. Проектирование и строительство
П. в СССР отличаются высоким техническим уровнем, позволившим советскому
пло-тиностроению занять одно из ведущих мест в мире.

Из П., сооружённых за рубежом, следует
отметить: многоарочную П. Барт-летт, вые. 87 м (США, 1939), кам.
П. Парадела, вые. 112 м (Португалия, 1958), земляную П. Сер-Понсон,
вые. 122 м (Франция, 1960), каменно-земляную П. Миборо, вые. 131
м
(Япония, 1961), гравитационную бетонную П. Гранд-Диксанс, вые. 284
м
(Швейцария,
1961).

Тип и конструкция П. определяются её размерами,
назначением, а также природными условиями и видом осн. строит, материала.
По назначению различают П. водохранилищныеи П. водоподъёмные (предназначенные
лишь для повышения уровня верхнего бьефа). По величине напора П. условно
подразделяют на низконапорные (с напором до 10 м), средненапорные
(от 10 до 40 м) и высоконапорные (более 40 м).

Рис. 1. Общий вид плотины Красноярской
ГЭС имени 50-летия СССР.

В зависимости от роли, выполняемой в составе
гидроузла, П. может быть: глухой, если служит лишь преградой для течения
воды; водосливной, когда предназначена для сброса избыточных расходов воды
и оборудована поверхностными водосливными отверстиями (открытыми или с
затворами) или глубинными водоспусками; станционной, если имеет водозаборные
отверстия (с соответств. оборудованием) и водоводы, питающие турбины ГЭС.
По осн. материалу, из к-рого возводят П., различают земляные плотины,
каменные плотины, бетонные плотины, деревянные плотины.

Земляная П. возводится полностью или частично
из малопроницаемого грунта. Уложенный по верховому откосу П., малопроницаемый
грунт образует экран; при расположении такого грунта внутри тела П. создаётся
ядро. Наличие экрана или ядра обеспечивает возможность возведения остальной
части П. из проницаемого грунта или из каменных материалов (каменно-земляная
П.). У подошвы низового откоса земляной П. для отвода воды, профильтровавшейся
через тело и основание П., устраивают дренаж. Верховой откос П.
защищают от воздействия волн бетонными плитами или каменной наброской.
При возведении земляной насыпной П. грунт добывают в карьере экскаваторами,
транспортируют к месту сооружения самосвалами, укладывают в тело П., разравнивают
бульдозерами и уплотняют послойно катками. Возведение намывной П. включает
разработку грунта землесосами или гидромониторами, транспортировку пульпы
по трубам и распределение её по поверхности возводимой П., после чего вода
уходит, а оседающий грунт самоуплотняется. Для подготовки основания и возведения
земляной П. в русле реки её котлован ограждается перемычками, а
река отводится по заранее проложенным временным водоводам, закрываемым
после возведения П.

В каменной (набросной) П. экран или центр,
водонепроницаемый элемент (диафрагму) выполняют из железобетона, асфальта,
дерева, металла, полимерных материалов. Требование малой водопроницаемости
распространяется и на основание П. Если грунт основания проницаем на большую
глубину, его покрывают перед П. понуром (напр., из глины), образующим
с экраном одно целое. П. с ядром дополняется устройством в основании стальной
шпунтовой стенки или противофилътрационной завесы. Камень в каменнонабросную
и каменно-земляную П. отсыпается слоями большой высоты.

Бетонные П. обычно классифицируют по конструктивному
признаку в зависимости от условий работы на сдвиг, соответственно
этому различают 3 осн. типа П. (рис. 2) - гравитационные плотины, арочные
плотины, контрфорсные плотины. Осн. материалом для совр. бетонных П.
(преим. гравитационных) служит гидротехнический бетон. Один из важнейших
вопросов при возведении бетонных П.- снижение фильтрации воды в основании.
С этой целью в основании высокой бетонной П. вблизи верховой грани устраивается
противофильт-рационная завеса. На остальном участке основание дренируется
для уменьшения давления воды на подошву П., что повышает устойчивость сооружения.
Гравитационная и контрфорсная П., во избежание образования трещин вследствие
температурных колебаний, разрезаются по длине на короткие секции, швы между
к-рыми перекрываются водонепроницаемыми уплотнениями (см. Гидроизоляция).
Для
предотвращения появления трещин в результате усадки бетона при твердении
и снижения температурных напряжений П. бетонируют отд. блоками ограниченных
размеров, применяют искусств, охлаждение составляющих бетонной смеси и
уложенного в блоки бетона посредством циркуляции охлаждающей жидкости (от
холодильной установки) по системе труб, проложенных в теле П. Бетонная
П. в русле реки обычно сооружается в 2 очереди под защитой ограждающих
котлованы перемычек. При возведении первой очереди П. река течёт по свободной
части русла; при второй -через оставленные в П. отверстия (прораны),
к-рые
закрывают по окончании всех строит, работ. Если русло реки узкое, бетонная
П. строится в один приём, с врем, отводом реки в береговые водоводы. Распространённая
в практике гид-ротехнич. стр-ва низконапорная бетонная
водосливная плотина,
возводимая
на нескальном основании и предназначенная для пропуска больших расходов
воды, имеет конструкцию, показанную на рис. 3.

Рис. 2. Схемы бетонных плотин: а - гравитационной;
6
- арочной; в - контр-форсной; 1 - верховая грань;
2
- бык; 3 - затвор; 4 - гребень водослива; 5 - носок;
6 - водоспуск; 7 - низовая грань; 8 - плоское напорное перекрытие;
9
- контрфорс; 10 - балки жёсткости; 11 - противофильтрационная
завеса; 12 - дренаж.

Рис. 3. Низконапорная водосливная плотина:1
- флютбет; 2 - бык; 3 - затвор; 4 - водобой; 5 - рисберма;
6 - понур; 7 - шпунт; 8 - дренаж.

Основу её составляют водосливные пролёты,
образованные бетонным флютбетом и быками и перекрываемые
гидротехническими
затворами. За водосливами устраивается массивное крепление русла -
водобой
(иногда
заглублённое в виде водобойного колодца), далее располагается более лёгкое
крепление - рисберма. Под водобоем устраивается дренаж. С берегами
или земляными П. водосливная П. сопрягается массивными устоями. Низконапорная
бетонная водосливная П. обычно строится с применением армирования, часто
всего сооружения (см. Железобетонная плотина). Флютбет и быки такой
П. с целью экономии материала иногда делают облегчённой ячеистой конструкции,
с заполнением ячеек грунтом.

В лесных р-нах часто сооружают низконапорные
деревянные П. свайной и ряжевой конструкции (обычно их устраивают водосливными).

Особый тип водоподпорного сооружения -
разборная судоходная П. Для её возведения в летнюю межень на плоском флютбете
устанавливают контрфорсы из стальных ферм, по ним прокладывают мосты, на
к-рые опирают затворы простейшей конструкции. П. подпирает уровень верхнего
бьефа, а суда и плоты идут через шлюз. В многоводный период затворы и мосты
убирают, фермы контрфорсов укладывают на флютбет, открывая судам и плотам
путь через П.

Общая тенденция совр. плотинострое-ния
- увеличение высоты П. Технически достигнутые высоты могут быть превзойдены,
однако в экономич. отношении сооружение двух последовательно расположенных
П. меньшей высоты часто оказывается более рациональным, чем одной высокой.
Совершенствование типов П. из грунтовых материалов осуществляется при одновременном
удешевлении и ускорении их строительства за счёт повышения мощности строит,
механизмов и транспортных средств. Повышение экономичности бетонных П.
достигается уменьшением их объёма, заменой гравитационных П. контрфорсными
и более широким применением арочных П. Этой тенденции сопутствуют улучшение
и специализация свойств цемента и бетона. Весьма эффективно совмещение
в одном сооружении водосливной плотины и здания ГЭС, что обеспечивает сокращение
бетонной (наиболее дорогостоящей) части напорного фронта гидроузла. Эта
задача решается как путём размещения гидроагрегатов в полости высокой
П., так и посредством использования подводного массива низконапорной ГЭС
для устройства в нём водосбросных отверстий.

Лит.: Гришин М. М., Гидротехнические
сооружения, М., 1968; Ничипорович А. А., Плотины из местных материалов,
М., 1973; Моисеев С. Н., Каменно-земляные и каменно-набросные плотины,
М., 1970; Гришин М. М., Розанов Н. П., Бетонные плотины, М., 1975; Производство
гидротехнических работ, М.. 1970.

А. Л. Можевитинов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я