11. Бетонные плотины. Типы, конструкция и основные элементы.

Бетонная плотина – гидротехническое сооружение, созданное из бетона(железобетона) перегораживающее водоток для подъёма уровня воды, также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.

Тип и марка бетона используемые в плотине существенно могут отличаться друг от друга, в зависимости от предназначения. Так можно выделить 4 зоны плотины в зависимости от применяемого бетона:

I - наружные части плотин и их элементов, находящиеся под атмосферным воздействием, не омываемые водой (Требование к бетону: морозостойкость);

II - наружные части плотин в пределах колебания уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, а также части и элементы плотин, периодически подвергающиеся действию потока воды: водосбросы, водобойные устройства и др. (Требование к бетону: стойкость против агрессивного воздействия воды, водонепроницаемость);

III - наружные, а также примыкающие к основанию части плотин, расположенные ниже минимальных эксплуатационных уровней воды верхнего и нижнего бьефов (Требование к бетону: Водонепроницаемость);

IV -  внутренняя часть плотин, ограниченная зонами I - III, в том числе бетон конструкций, прилегающий к замкнутым полостям контрфорсных плотин (Требование к бетону: прочность на растяжение и сжатие.)

Существует три типа бетонных плотин:

1. Гравитационная плотина (рисунок 1).

Гравитационная плотина - бетонная или каменная плотина, устойчивость которой по отношению к сдвигающим силам (давление воды, льда, волн и пр.) обеспечивается в основном силами трения по основанию, пропорциональными собственному весу плотины.

ПРИМЕР: Красноярская ГЭС, Братская ГЭС

2. А рочная плотина

Криволинейная в плане плотина, прочность которой обеспечивается в основном работой её как свода с передачей горизонтального давления воды почти полностью берегам. Арочные плотины сооружают преимущественно из бетона при наличии прочного (скального) основания и скалистых берегов.

Также существует разновидность арочных плотин, таких как Арочно-гравитационные, в которых устойчивость и прочность которой обеспечивается:

- (в основном) действием собственного веса;

- (частично) работой плотины как свода с передачей нагрузки на скальные берега.

ПРИМЕР: Чиркейская ГЭС, Саяно-Шушенская ГЭС, Плотина Гувера

3. Контрфорсная плотина

К онтрфорсная плотина - плотина, в которой давление воды верхнего бьефа, воспринимаемое напорным перекрытием (в виде плит, сводов и т. п.), передаётся контрфорсам и через последние — основанию. К. п. сооружают преимущественно из бетона и железобетона. Контрфорсы бывают двух типов: массивные (бетонные и бутобетонные) и тонкие (бетонные и железобетонные) сплошные или сквозные. Для обеспечения устойчивости тонких контрфорсов между ними располагают балки жёсткости (распорки), препятствующие выпучиванию (продольному изгибу) контрфорсов

ПРИМЕР: Зейская ГЭС

12. Классы и системы гидротурбин. Основные параметры гидротурбин.

Гидромашина – это устройство, в котором происходит передача механической энергии от протекающей через нее жидкости рабочему органу гидромашины, и наоборот.

Классы гидротурбин разделяются на два типа:

1. Активные:

• Давление потока на входе в рабочее колесо и на выходе с него равно атмосферному.

• Подвод воды к рабочему колесу парциальный (в виде отдельных струй).

• Используют только кинетическую энергию потока

2. Реактивные:

• Давление потока на входе в рабочее колесо больше чем на выходе

• Давление потока на входе в рабочее колесо больше атмосферного

• Расположение рабочего колеса полностью в воде

• Используют в основном потенциальную энергию воды и частично кинетическую энергия потока

Р еактивные и активные гидротурбины подразделяют на различные системы в зависимости от направления потока в рабочем колесе и способа регулирования расхода.

Класс активных гидротурбин объединяет следующие системы:

• Ковшовые гидротурбины. (К). Турбина Пелтона. Оси струй касательны к средней окружности ковшей и находятся в плоскости рабочего колеса. (Рисунок 1).

• Наклонно-струйные гидротурбины. Турбина Тюрго. Струя подводится к рабочему колесу под некоторым углом. (Рисунок 2).

• Двукратные турбины. Турбина Банки. Струя проходит через каналы рабочего колеса дважды. (Рисунок 3)

К ласс реактивных гидротурбин объединяет следующие системы:

• Осевые гидротурбины. Турбина Каплана. Вертикальные поворотно-лопастные (ПЛ) (рисунок 4) и пропеллерные (Пр), а также горизонтальные поворотно-лопастные капсульные (ПЛГК) (рисунок 5), поток в рабочем колесе этих турбин движется вдоль оси турбины.

• Радиально-осевые (РО). Турбина Френсиса. В пределах рабочего колеса поток изменяет свое направление из радиального в осевое. (Рисунок 6)

• Д иагональные поворотно-лопастные (ПЛД). Турбина Квятковского. Поток попадает на рабочее колесо под некоторым углом, и выходит с рабочего колеса в вертикальном направлении. (Рисунок 7)

Основными параметрами гидротурбин является:

1. Напор, [м]

2. Диаметр РК, [м]

3. Мощность, [МВт]

4. КПД, [%]