PLOTINA - Collier Dictionary - руски език
масивна кофердам, издигната, за да задържи водния поток, основната хидравлична структура при използването и регулирането на водните ресурси. Още в праисторическите времена в Египет, Месопотамия и други области на човешкото обитаване са построени най-простите язовири под формата на насипи от земя и камъни. В продължение на много векове изграждането на язовири се определя от съображения, получени само от практически опит, и едва през 1853 г. френският инженер Де Сазили теоретично обосновава своите принципи на проектиране.
Язовирите за преливници са издигнати, за да повишат нивото на водата в река или да отклонят воден поток, което обикновено е необходимо при изграждането на електроцентрали, за осигуряване на навигация или напояване на земята. Глухите язовири (без воден поток) блокират водното течение и създават резервоари, предназначени да осигуряват на градовете вода или електричество или за напояване и т.н. В много язовири от този тип горната част е подредена така, че ако е необходимо, тя може да служи като преливник. Язовирът се противопоставя на налягането на водата или от собственото си тегло (гравитационни язовири), или от конструкцията си, чиито носещи елементи осигуряват стабилността на цялата конструкция (сводести, контрфортни язовири). Гравитационните язовири са направени под формата на зидария, бетонни прегради, земни или скални (трошен камък) инертни материали; други язовири са изградени от бетон, стоманобетон, стоманени конструкции или дървен материал.
Срязващи сили. Язовирът е повлиян от различни сили на срязване, дължащи се на налягането на вода, лед, утайка, вятър, вълнови въздействия, гравитационни сили, температурни промени и реакция на почвата. В някои райони е необходимо да се вземе предвид възможността от земетресения. Подценяването на каквито и да било сили може да доведе до разрушаване на язовира поради изместване в основата му или претоварване на неговите структурни звена.
Хоризонталният компонент на водното налягане нараства с дълбочина, равен на произведението на wh, където h е дълбочината, а w е теглото на единица обем вода. Следователно, общото хидростатично налягане на единица дължина на напречното сечение на тялото на язовира е 1/2 (wh2), а резултантът от неговото вертикално разпределение се прилага на нивото на една трета от височината на язовира. При изчисляване на налягането на водата на язовира най-трудното е да се определи налягането на филтрация, действащо на дъното на конструкцията, поради факта, че водата се просмуква под нея. За да се установи реда на големината на такива сили, се извършват множество изследвания както върху модели на язовири, така и в естествени условия. Стойностите на тези сили варират в зависимост от способността на почвеното легло да пропуска вода. Ако камъчета, речен пясък, пореста скала или някакви насипни отлагания служат като възглавница за основата на язовира, тогава налягането върху основата на опорната призма на язовира ще бъде равно на общата хидростатична глава. Когато основата на язовира е закрепена с циментова замазка към монолитна скалиста почва и хоросанът запълва всичките си пукнатини, тогава това налягане е относително малка част (10-40%) от хидростатичната глава. Намаляването му по дъното на язовира от горната опора до долната зависи от разстоянието и силите на срязване, а на ръба на надолу по наклона на язовира има по-малко глава в долната част на реката. Площта на подножието на язовира, върху която действа филтрационното налягане, варира от пълната му стойност (за язовири върху пясъчна и камъчеста почва) до 0 (за язовири с твърди бетонни вдлъбнатини върху скалиста почва). За да се намали влиянието на филтрационното налягане, са направени дренажни и обходни пътища за водни потоци, които могат да проникнат под язовира.
Основният ефект на вълните върху язовира се проявява в периодична промяна в дълбочината на водната маса в контакт с язовира, въпреки че при някои обстоятелства лицевата повърхност на язовира също може да изпита мощни удари на вълни поради тяхната кинетична енергия. Добро сближаване с реалността дава формулата на Хоксли () на зависимостта на височината на вълната h от дължината L на нейния "скок" (в метри), т.е. разстоянието, на което вълната достига пълната си височина. Налягането на лед върху язовира се определя не съвсем точно, но въпреки това е много по-малко от силите, които възникват поради увеличаването на обема на резервоара пред язовира. Практически приемлива оценка на налягането на лед е средно 210 kg/m2. Налягането от ледените маси може да се облекчи чрез издухване на въздух през перфорирани тръби, положени пред язовира на големи дълбочини. Въздушните мехурчета, издигащи се нагоре, изтласкват по-топла вода на повърхността и това предотвратява образуването на лед.
Гравитационни язовири. Гравитационният язовир е застрахован срещу срутване, ако резултантът от всички сили на налягане и гравитация, действащи върху него, се приложи към основата на конструкцията; обаче безупречен язовир изисква този резултат да се приложи към основата на сърцевината, разположена в средата на язовира. Компресионните напрежения, развиващи се в долните и горните опорни призми на язовира, могат да бъдат изчислени от формулата V/b (1 × 6e/b), където V е вертикалният компонент на опорната реакционна сила, e е разстоянието от точката приложението му от центъра, b е ширината на основата на язовира; знакът плюс в скоби се приема за призмата надолу по веригата, а минусът за нагоре по веригата. Ако точката на прилагане на получената сила надхвърля границите на средната трета от основата на язовирната призма, но все още е в самата основа, тогава напрежението върху призмата надолу по веригата се определя по формулата 2V/(b/2 - д). В този случай допустимите напрежения трябва да бъдат по-малки от разрушителните с резерв. Преместването на язовира се предотвратява главно от триенето му по почвеното легло, равно на продукта V? F, където f е коефициентът на триене. Съпротивлението на срязване на язовира се осигурява допълнително чрез задълбочаване на издатините на подметката (зъбите) в земята.
Гравитационните язовири в план обикновено са дъги, поддържани от стръмни и пресечени брегове на реки; такива конструкции се характеризират със свойствата на арки. Разпределението на съпротивлението на изместване на такъв язовир, обикновено пропорционално на масата и други физико-механични характеристики на материала, от който е изграден, не може да бъде описано с точната формула.
Течове. Най-често водата се просмуква зад каменен язовир през недрата. Ако язовирът е поставен върху слой от пропусклива скала, тогава обикновено диафрагмата му е заровена в почвата, така че напълно да блокира пътя на филтриращата вода или да сведе до минимум нейното просмукване. Те се опитват да направят ръба на главата на язовира водоустойчив, но все пак е препоръчително да се осигури оттичането на просмукващата се вода в тялото на язовира. Земните язовири обикновено се правят с бетонна диафрагма или средната част от дебелината им (сърцевината) се запълва с по-плътна почва. В язовирите, пълни с камъни, се издигат или водоустойчиви мембрани (направени от конструкции и плътни естествени материали), или повърхностите им под налягане са от бетон, асфалтобетон или ламарина.
При изграждането на язовири от монолитен бетон трябва да се вземат специални мерки, за да се предотврати появата на пукнатини, през които водата може да проникне. Факт е, че когато смес от цимент с пясък и чакъл или развалини се омесва върху вода, в получената маса течен бетон се развива химична реакция с отделяне на топлина и повишаване на температурата, а след това, когато се втвърди, бетонът се охлажда неравномерно и се свива, при което при свиване могат да се образуват кухини и пукнатини. Вредните ефекти от нагряването и свиването на бетона, които могат да доведат до образуване на кухини и пукнатини, могат да бъдат намалени чрез контролиране на процеса на смесване по различни начини: използвайте цимент с ниска екзотермия; намалете дела на цимента до приемлив минимум; предварително охладете разтвора преди полагането му, така че създаденият бетонен блок да се формира вече при ниска температура; охладете омесената маса с вода или друга охлаждаща система. Обикновено ширината на формирания монолитен блок не трябва да надвишава 15 м, дебелината на бетонния хоросанов слой, положен в една стъпка, е 1,5-3 м. Следващият слой или съседният блок могат да бъдат положени след известно време или със съответния намаляване на температурата на вече положения хоросан. Фугите на съседните блокове са покрити с хидроизолационни бариери, изработени от каучук, пластмаса или корозивен метал. Въпреки това са предвидени мерки за свободното изтичане на вода от вътрешната страна на хидроизолацията.
Сводещи язовири. Своден язовир под формата на една дъга, блокиращ речния поток от един бряг на друг, се отличава със силните предимства на своя дизайн. Той може да издържи на налягането на водата поради три важни свойства, които заедно осигуряват неговата стабилност: 1) устойчивостта на вертикалните елементи на неговата структура (които действат като конзоли, вградени в основата); 2) маса; 3) особеностите на сводестата конструкция, която се опира с краищата си на крайбрежните абатменти и пренася водното налягане през тях. Ако речната долина е относително тясна, тогава самата арка може да издържи основното натоварване на водната маса; когато каналът е широк, другите две свойства също играят важна роля. На експерименталния язовир Stephenson Creek, проектиран за спад на нивото на водата от 18 m, опората на призмата на притискащото лице се отчупи при разлика в нивото от 6 m, но след това арката издържа на пълното натоварване. С подходящ терен, изграждането на сводест язовир е икономически изгодно, следователно, през 20-ти век. са издигнати доста такива структури.
Натоварвания. Напреженията, изпитвани от конструктивните елементи на дъгови язовири, понякога се изчисляват, като се разглежда язовирът като сегмент на кръгъл цилиндър с разпределено радиално натоварване. В този случай формата на формулата е съвсем проста: S = 41.9RH/T, където S е напрежението, R е радиусът на кръговия цилиндър, H е височината на водния стълб, разположен над нивото на разглеждания елемент на структурата на язовира, T е дебелината на арката на язовира на това ниво. Резултатът е, че дебелината трябва да бъде постоянна на едно и също ниво и да се увеличава от гребена до основата на язовира. Тъй като това не отчита напреженията, произтичащи от температурни промени, свиване на материала и скъсяване на дъговото ребро, моделът на обикновен цилиндър трябва да бъде усъвършенстван и, като се вземат предвид размерите на язовирите, е необходимо извършват изчисления по цялата последователност от хоризонтални участъци на тялото на язовира, като всеки от тях се разглежда като еластична арка, запечатана с краища в крайбрежните абатменти. Процедурата за изчисление е подобна на тази, използвана за проектиране на дъгови мостове.
Тъй като напречното сечение на долината на реката има V-образен профил, дъгата на гребена на дъгата на дъгата е много по-дълга от дъгата на нейната основа. Ако при изчисленията за хоризонтални участъци от гребена до основата на язовира за основа се вземат дъгите със същия радиус, тогава кривината на основата на язовира ще бъде недостатъчна, следователно се изчисляват някои сводести язовири при условие, че централният ъгъл е постоянен за всички хоризонтални напречни сечения. Това състояние обаче понякога води до негладки контури на проектираната конструкция, поради което на практика обикновено се намират компромисни подходи, като се използва постоянството или на радиуса, или на централния ъгъл.
Многопролетни язовири. Относително ниски язовири на реки с широко легло в скалистото корито често са изградени от структурни възли под формата на непрекъснати участъци между опори, контрафорси или ферми. Главните тавани, които оформят главата на язовира, могат да бъдат бетонни цилиндрични арки, стоманобетонни плочи или ламарина или дебели дървени дъски. Ъгълът на наклон на повърхността на главата на язовира спрямо посоката на речния поток обикновено се избира близо до 45 °, следователно компонентът на теглото на водата, действаща върху язовира, допринася за увеличаване на неговата стабилност.
Многоаромен язовир е съставен от бетонни полуцилиндри, почиващи с краищата си на контрафорси, разположени на всеки 15 м. Ниските язовири на широки реки с камениста земя са изгодно направени от такива многоаркови конструкции, тъй като арките работят главно в компресия, поради към които се постигат икономии на материали по време на строителството. Долните ръбове на полуцилиндрите обикновено са снабдени с бетонен котващ зъб, заровен в скалата. В онези места на арките, където могат да възникнат опънни напрежения поради температурни колебания, се въвежда стоманена армировка; в райони със студен климат бетонните арки трябва да бъдат направени по-дебели, за да предпазват армировката от корозия при ниска температура. Припокриванията могат да се извършват и под формата на куполни сегменти.
В язовирите с тавани от стоманобетонни плочи триъгълните контрафорси служат като опори, а всяка плоча е направена така, че да запълва празнината между съседните опори и да съединява зъба на язовира. В райони със студен климат тънките плочи са неподходящи за този тип язовири, тъй като бързо губят производителността си.
Построени са малко язовири със стоманени напорни тавани; те обикновено са предназначени за ниска глава. При типична конструкция на такава конструкция стоманените листове са наклонени под ъгъл 45? до потока, припокриват относително малките участъци от стоманени рамки, закотвени в скала. Стоманената плоча обаче се огъва между опорите и изпитва напрежения на опън, а не напрежения на натиск (като арка). За да се предотврати проникването на вода под язовира, листовете в основата на конструкцията са вградени в зъба на язовира. Листовата стомана се използва и в мембраните на каменни язовири.