Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH Uniwersytet Warmińsko-Mazurski BUDOWLE HYDROTECHNICZNE Wykład 3 Zapory wodne. Charakterystyka zapór betonowych dr inż. Ireneusz Dyka pok. 3.34 [ul. Heweliusza 4] http://pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka e-mail: i.dyka@uwm.edu.pl
Klasyfikacje budowli wodnych Budowle główne służące kilku celom: budowle piętrzące (zapory,, jazy, obwałowania); budowle do przesyłu wody (kanały, rurociągi, sztolnie); budowle regulacyjne służące do regulacji przepływu w rzece oraz ochronie dna i brzegów przed erozją). Budowle szczególnego przeznaczenia dla określonego jednego celu: budowle hydroenergetyczne (elektrownie wodne i urządzenia pomocnicze); budowle dróg wodnych (śluzy komorowe, podnośnie statków, przystanie, nabrzeża); budowle związane z zaopatrzeniem w wodę oraz oczyszczaniem i odprowadzaniem wody zużytej (ujęcia wody, stacje pomp, budowle do uzdatniania wody i oczyszczania ścieków); budowle związane z gospodarką rybna (przepławki dla ryb, stawy i baseny hodowlane).
Zapora (dam, barrage, płotina, brana ) - piętrzy wody rzeki zarówno w jej korycie, jak też w całej dolinie, tworząc zbiornik retencyjny, - buduje się je w celu: utworzenia zbiornika i pozyskania wody, pozyskania energii ochrony przeciwpowodziowej, walory rekreacyjne Zapora Tehri na rzece Bhagiratha w Indiach, wysokość 261 m, typu ziemnego
Zapora (dam, barrage, płotina, brana ) Podział zapór wodnych ze względu na materiał, z którego są zbudowane: betonowe, ziemne. Nurek na rzece Wachsz w Tadżykistanie, wysokość 300 m, typu ziemnego (1980)
Dane z 1983 r.
Najwyższe zapory na świecie Całkowita wysokość zapory h - różnica pomiędzy poziomem korony a poziomem stopy jej fundamentów w najgłębszym miejscu doliny rzecznej. Grande Dixence na rzece Dixence w Szwajcarii wysokości 285 m, typu betonowego
Najwyższe zapory na świecie Całkowita wysokość zapory h - różnica pomiędzy poziomem korony a poziomem stopy jej fundamentów w najgłębszym miejscu doliny rzecznej.
Najwyższe zapory na świecie Inguri na rzece Inguri w Gruzji wysokości 272 m typu betonowego - łukowa
Geologia podłoża Topografia doliny Wybór wariantu zapory
Zapory betonowe 1. zapory ciężkie (grawitacyjne, masywne), 2. zapory łukowe, 3. zapory filarowe (półciężkie). 4. filarowe masywne, 5. filarowe płytowe, wielołukowe (filarowe łukowe).
Zapory betonowe ciężkie (grawitacyjne, masywne) Solina na rzece San, wysokość 82 m, długość 664 m, typu betonowego ciężka (1962)
Zapora w Solinie w liczbach: CZAS: 8 lat (1960-1968) 1968) ELEKTROWNIA: MOC: 136 MW. (2000-2003) 2003) DO 200 MW.
WYMIARY: TAMA: DŁUGOŚĆ: 664 m WYSOKOŚĆ: 82 m KUBATURA 760 000 m 3. ZBIORNIK: POJEMNOŚĆ: 474 000 m 3 POWIERZCHNIA: 22 km 2 MAX. GŁĘBOKOŚĆ: 60 m DŁUGOŚĆ ZALEWU W DOLINIE SANU: 27 km, DŁUGOŚĆ ZALEWU W DOLINIE SOLINKI : 14 km. Linia brzegowa to aż 150 km!
San -rzeka na której powstała największa budowla hydrotechniczna w Polsce.
Historia Opracowanie projektu w Zakładzie Budownictwa Wodnego Politechniki Lwowskiej pod kierunkiem profesora Maksymiliana Matkiewicza i Karola Pomianowskiego, 1920 r. wyrażono zgodę na budowę zapory, po wykonaniu części fundamentów betonową obudowę wylotu turbin i wylotu tunelu, prace przerwano, 1934 r. ogromne powodzie powodem do powrotu do koncepcji Karola Pomianowskiego,
Historia cd. przygotowanie projektu budowy stopnia wodnego w Solinie, wybuch II wojny światowej powodem przerwania prac, po zakończeniu II wojny światowej w 1952 roku Warszawskie Biuro Siłowni Wodnych, na zlecenie Ministerstwa Energetyki, opracowało koncepcję energetycznego wykorzystania zasobów wodnych Sanu. 1959 r. uchwała Komitetu Ekonomicznego Rady Ministrów, która dała początek Solinie, 1960 r. rozpoczęcie budowy zapory w Solinie oraz elektrowni wodnej.
Etapy budowy Budowa zaplecza, między innymi centralnej wytwórni betonu i trzech osiedli robotniczych, roboty ziemne i fundamentowe, wznoszenie w korycie Sanu potężnej betonowej, przegradzającej rzekę, zapory, w międzyczasie trwała budowa budynku elektrowni i montaż urządzeń hydroenergetycznych.
Kopuły hydrozespołów :
Negatywne skutki przedsięwzięcia: Aby wybudować zaporę musiano wysiedlić prawie trzy tysiące ludzi ze swoich domostw. Pod wodą znalazło się wiele gospodarstw oraz urokliwych, zabytkowych kościołów i cerkwi. Stworzenie tak olbrzymiego Jeziora jak Solińskie wymagało zalania terenów kilku wsi, m. in. Soliny, Teleśnicy Sanna, Horodka, Sokola, Chrewt i dużej część Wołkowyji.
Wpływ na środowisko naturalne: W wodach zbiornika występuje obecnie duża rozmaitość gatunków ryb które dzięki dodatkowemu natlenieniu wody osiągają duże rozmiary. Głównie spotykane są sandacze oraz okonie, ale również duże okazy boleni, leszczy i płoci, szczupaków, sumów, karpi i kleni.
Wpływ na środowisko naturalne: Rozczłonkowanie tafli wody oraz obecność wysokich brzegów powoduje zmienność i nieprzewidywalność wiatrów. Wahania lustra wody wpływają na charakter linii brzegowej czyniąc ją błotnistą lub kamienistą, co znacznie ogranicza np. możliwość cumowania łodzi. Obliczono, że na skutek częstych zmian wysokości lustra wody oraz abrazji do zbiornika dostaje się ok. 200 tys. m 3 materiału skalnego rocznie, powodując przyspieszone zasypywanie jeziora.
Zapora dzisiaj: Powstała w celu ujarzmienia groźnego Sanu. Dziś przy nadmiarze opadów zapobiega powodziom, a w czasie suszy reguluje niedobór wody w korycie tej rzeki. Kryje ciekawe wnętrze z licznymi korytarzami, od sześciu lat dostępnymi także dla turystów. Powstały przy niej akwen wykorzystywany jest do rejsów statkami i jachtami, stanowi także doskonałe miejsce do nurkowania, windsurfingu, żeglarstwa oraz wędkarstwa.
Zapory betonowe ciężkie (grawitacyjne, masywne) a) Przekrój poprzeczny, b) podział na niezależne sekcje: 1) korpus zapory, 2) galeria kontrolna, 3) drenaż, 4) galeria kontrolnocementacyjna, 5) przesłona cementacyjna, 6) drenaż głęboki, 7) sekcja zapory, 8) szczelina dylatacyjna, Pk poziom kontrolny zapory.
Zapory betonowe ciężkie (grawitacyjne, masywne)
Zapory betonowe RCC - roller compacted concrete (beton wałowany) odstąpiono od rozdzielania sekcji zapory na bloki robocze, zwiększając przez to front robót; zmniejszono ilość dozowanego cementu, wprowadzono sprzęt do transportu, układania i zagęszczania mieszanki betonowej stosowanej zwykle przy wykonawstwie zapór ziemnych (wywrotki, spychacze, walce wibracyjne), zmniejszono w znacznym stopniu ilość dylatacji i zmieniono sposób ich wykonania i uszczelnienia zmniejszyło to znacznie koszty, przez co zapory z betonu wałowanego stały się konkurencyjne w stosunku do zapór ziemnych liczba budowanych tego typu zapór znacznie wzrosła.
Zapory betonowe ciężkie Faced Symetrial Hardfill Dam FSHD zmniejszenie ilości cementu, wyeliminowanie szwów dylatacyjnych, przyjęcie profilu symetrycznego, zapewnienie szczelności poprzez zastosowanie ekranu z ciągłych płyt betonowych na ścianie odwodnej, podobnie jak w zaporach ziemnych narzutowych.
Zapory betonowe ciężkie Faced Symetrial Hardfill Dam FSHD
Zapory betonowe ciężkie a) Typowa ciężka, b) z betonu wałowanego, c) z nasypu utwardzonego. 1) Beton konwencjonalny, 2) beton wałowany, 3) system drenażowy, 4) przesłona cementacyjna, 5) drenaż głęboki, 6) nasyp utwardzony, 7) ekran z płyt betonowych, 8) cementacja powierzchniowa podłoża skalnego, 9) beton porowaty.
Zapory betonowe łukowe r promień łuku, p - obciążenie łuku, R siła reakcji w podparciu łuku, l szerokość doliny
Zapory betonowe łukowe Zapora Hoovera na rzece Kolorado, wysokość 224 m, długość 380 m, typu betonowego łukowa (1945)
Zapory betonowe łukowe Zapora sajańsko-szuszeńska na rzece Jenisej, wysokość 245 m, długość 1066 m, typu betonowego łukowa (1978/1985)
Zapory betonowe łukowe Zapora Pilchowice na rzece Bóbr, wysokość 69 m, długość 270 m, typu betonowego łukowa (1912)
Zapory betonowe łukowe Zapory łukowe są budowane jako: a) jednokrzywiznowe (łuk napięty w górę rzeki) - pracujące jak sklepienia; b) dwukrzywiznowe, pracujące jak kopuły - zapory te przekazują parcia poziome na zbocza doliny, co powoduje, że mogą być wznoszone tylko w bardzo wąskich dolinach (kanionach).
Zapory betonowe łukowe Zapora na rzece Inguri (Gruzja), wysokość 272 m, typu betonowego łukowa (1984)
Zapory betonowe łukowe Zapora na rzece Vaiont (Dolomity, Włochy) wysokość 264 m, typu betonowego łukowa (1984)
Zapora Itaipu na rzece Parana (Paragwaj/Brazylia), wysokość 225 m, typu betonowego filarowa (1982) Zapory betonowe filarowe (półciężkie)
Zapory betonowe, filarowe (półciężkie) 1 głowica, 2 -filar
Zapory betonowe, filarowe (półciężkie)
Zapory betonowe płytowe
Zapory betonowe płytowe
Zapory betonowe wielołukowa
Zapory betonowe wielołukowa
Daniel Johnson (Kanada) na rzece Manicouagan, wysokość 214 m, typu betonowego wielołukowa (1970) Zapory betonowe wielołukowa