Гидротехнические сооружения комплексного и отраслевого

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»
УТВЕРЖДАЮ
Декан Механического факультета
Апатенко А.С.________________________
«_____»___________________2010 г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
ГТС комплексного и отраслевого назначения
для специальности 280103
Кафедра «Гидротехнические сооружения
Программу разработал - профессор, к.т.н. Букреев В.П.
Виды учебной работы
Общая трудоёмкость
Аудиторные занятия:
Лекции
Практические занятия, семинары
Самостоятельная работа
Курсовая работа (проект) (КР,КП),
Расчётно-графическая работа (РГР)
Домашнее задание (ДЗ)
Реферат (Р)
Вид итогового контроля
Москва 2010 г.
часов
семестры
136
7
34
34
КР
экзамен
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Ознакомление с основными типами и конструкциями гидротехнических
сооружений комплексного и отраслевого назначения. Формирование глубоких и
систематических знаний о работе гидросооружений любого назначения, изучение
основ проектирования водоподпорных и водопроводящих сооружений,
являющихся общими для всех отраслей водного хозяйства и основ
проектирования гидротехнической части специальных сооружений.
Дисциплины, на которых основано изучение данной дисциплины:
гидравлики, физики, основания и фундаменты, строительные материалы.
Дисциплины, для которых данная дисциплины является предшествующей:
инженерная защита окружающей среды, устойчивость объектов экономики в ЧС.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Специалист должен:
знать: конструкции гидросооружений и выбор типов в зависимости от
геологических, гидрологических, климатических и других условия; расчёты
прочности и устойчивости гидросооружений.
уметь: оценивать пропускную способность водосбросных, водопропускных и
водопроводящих сооружений, выполнять расчёты прочности и устойчивости ГТС.
владеть:
терминологией
используемой
в
гидротехнике,
навыками
проектирования основных сооружений гидроузла с плотиной из грунтовых
материалов.
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1.
№
п/п
Разделы дисциплины и виды занятий
Практ.зан.,
семинары
2
2
1
1
10
6
2
2
20
4
4
2
2
20
4
4
1
1
Раздел дисциплины
1
2
3
4
Введение.
Классификация ГТС.
Нагрузки
и
воздействия.
Плотины
из
грунтовых
материалов.
Водопропускные
сооружения
гидроузлов
с
плотиной
из
грунтовых
материалов:
водосбросы,
водовыпуски,
водоспуски.
Бетонные
плотины
на
скальных
и
Трудоёмкость (час.)
Лаборат.
Вид самостоятельной
работы
работы *
Л
ПЗ ЛР
Р
КП РГР
КР
ДЗ
лекции
2
5
6
7
8
9
10
нескальных
основаниях.
Механическое
оборудование
водопропускных
сооружений.
Каналы
и
гидротехнические
сооружения на них.
Русловые процессы,
регулирование
речных
русел,
регуляционные
сооружения. Защита
территории
от
затоплений
и
подтоплений, борьба
с наводнениями.
Водозаборные
гидроузлы.
Водохранилища
и
подпёртые бьефы.
Техническая
эксплуатация,
ремонтновосстановительные
работы,
реконструкция
гидросооружений.
итого
2
4
1
2
2
4
1
2
4
2
2
1
2
2
1
1
2
4
1
2
2
2
1
1
34
34
13
15
40
подготовка к лекциям (Л), практическим занятиям (ПЗ). лабораторным
работам (Л), подготовка реферата (Р), раздела КП, КР, РГР, ДЗ
*
3.2.
Содержание разделов дисциплины
1. Водное хозяйство и его отрасли. Водные ресурсы России.
Классификация гидротехнических сооружений, гидроузлов и гидросистем. Классы
гидротехнических сооружений. Особенности и условия работы гидротехнических
сооружений. Силы и нагрузки, действующие на гидротехнические сооружения.
Сочетания нагрузок и воздействий.
2. Плотины из грунтовых материалов, типы и классификация плотин.
Основные требования, предъявляемые к плотинам. Элементы поперечного
профиля. Противофильтрационные устройства в теле плотины и в основании.
Сопряжение тела плотины с основанием и берегами. Дренаж тела плотины в
русловой части и на слонах долины. Крепление откосов. Неукреплённый (пологий)
верховой откос. Особенности возведения насыпных и намывных плотин.
Расчётное обоснование конструкций грунтовых плотин. Определение отметок
гребня плотины. Назначение основных параметров плотины. Фильтрация через
тело плотины и основание. Методы фильтрационных расчётов. Устойчивость
откосов. Расчёты устойчивости откосов. Основы расчётов креплений верхового
откоса. расчёт осадки плотин из грунтовых материалов.
3
Каменно-земляные и каменно-набросные плотины. Условия применения.
типы и конструкции плотин, области их применения. Классификация каменноземляных и каменно-набросных плотин. Противофильтрационные элементы в
теле плотин и в основании. Сопряжение противофильтрационных элементов с
основанием и берегами.
Особенности фильтрационных расчётов. Деформации и устойчивость
плотины.
Плотины, возводимые направленным взрывом. Плотины, возводимые в
суровых климатических условиях.
3. Классификация водопропускных сооружений при глухих плотинах.
Расчётные расходы и уровни.
Открытые береговые водосбросы: регулируемые и нерегулируемые.
Условия применения, достоинства, недостатки.
Явления, возникающие на элементах водосбросных сооружений: аэрация
потока, кавитация, волнообразование, их влияние на работу сооружений. Пропуск
льда и наносов через водопропускные сооружения.
Пропуск паводка через основные и резервные водосбросы.
Закрытые водопропускные сооружения: трубчатые, башенные, ковшовые,
сифонные, шахтные, туннельные. Выбор типа водосброса. Выбор конструкций
водовыпуска и водоспуска.
Проектирование устройств нижнего бьефа. Гидравлические режимы и
возможные схемы сопряжения бьефов. Основные элементы крепления.
Устройства нижнего бьефа при сопряжении с отбросом струи. Прогноз местных
размывов.
4. Основные типы плотин и их характеристика.
Классификация и общая характеристика основных типов плотин.
Достоинства и недостатки различных типов плотин и условия их применения.
Бетонные гравитационные плотины на скальном основанию Очертания
профиля, основные элементы поперечного профиля. Конструкция гребня,
противофильтрационные мероприятия, завесы и дренажи в основании.
Строительные и конструктивные швы. Уплотнения. Зональность укладки бетона.
Облегчённые гравитационные плотины: с расширенными швами, с
продольными полостями, с предварительным обжатием бетона. Пути
усовершенствования и удешевления бетонных плотин. Плотины контрфорсные,
арочные.
Бетонные водосбросные плотины. Основные типы. Конструкции плотин.
Профиль водосливной грани. Быки и устои. Разрезка плотины швами, уплотнения.
Устройства нижнего бьефа. Конструктивные элементы подземного контура
(понуры, шпунты, дренажи и др.).
5. Общие сведения о механическом оборудовании ГТС и их классификация.
типы затворов и их классификация. Типы затворов и их классификация.
Действующие силы и общие условия работы затворов.
Простейшие затворы: шандоры, спицы и др. Плоские металлические
затворы: пролётные строения. Опорно-ходовые и закладные части. Колесные,
скользящие и катковые опоры.
Особые конструкции плоских затворов: сдвоенные, с клапаном.
Противофильтрационные уплотнения: донные и боковые.
Типы и конструкции сегментных затворов. Порталы, опорные шарниры.
Уплотнения сегментных затворов. Сегментные затворы с верховым
расположением опорного шарнира.
Затворы сдвоенные и с клапаном.
Подъёмные усилия.
4
Затворы глубинных отверстий. Виды и особенности их работы. Глубинные
затворы с камерами: плоские, сегментные, обратные сегментные, вертикальноцилиндрические. Глубинные затворы с камерами в виде самонесущего стального
корпуса, задвижки, дисковые затворы, игольчатые и кольцевые, конусные.
Общие сведения об оборудовании для маневрирования затворами.
Стационарные и передвижные подъёмники. Гидродействующие
системы
маневрирования затворами. Служебные мосты. Компоновки механического
оборудования гидротехнических сооружений.
Автоматизация затворов. Затворы-автоматы.
6. Классификация каналов, формы и размеры их поперечных сечений,
трассирование, потери воды из каналов, методы борьбы с ними, облицовки
каналов, особенности каналов различного назначения: оросительных,
осушительных, энергетических, судоходных, комплексного назначения и др.
Сооружения на каналах, их назначение и классификация. Регулирующие
сооружения на каналах, их особенности и условия работы на оросительных,
осушительных и других системах. типы регулирующих сооружений – открытые,
диафрагмовые, трубчатые, их конструкции
- монолитные, сборно-блочные,
монолитно-сборые. Водомерные устройства.
Водопроводящие сооружения: акведуки и селепроводы. Конструкции лотка,
входа и выхода из лотки, опор, швов, сопряжения с берегами дренажных
устройств. Основы гидравлического расчёта акведуков.
Конструкции, условия применения лотков.
Дюкеры, типы и конструкции, условия применения. Основы гидравлических
расчётов.
Гидротехнические туннели. Классификация, условия применения.
Классификация сопрягающих сооружений на каналах. Быстротоки, их типы
(с постоянной и переменной шириной лотка, с постоянными и переменными
уклонами дна по длине, с искусственной шероховатостью). Конструкции входа и
выхода быстротоков. Меры предотвращения опасных размывов нижнего бьефа и
волновых явлений.
Перепады. Конструкции перепадов. Гидравлические условия работы,
основные расчёты. Консольные перепады и условия их применения в сочетании с
быстротоками. Особенности конструкций.
7. Формирование русел рек и их устойчивость, продольные и поперечные
профили, боковая эрозия, основные зависимости элементов речного русла.
Типизация русловых процессов. Прямолинейные неразветвлённые русла.
меандрирование и меандрирующие русла.
Методы регулирования русел: борьба с эрозией склонов, с оврагами,
селевыми потоками, регулирование притоков, методы борьбы с гбуинной и
боковой эрозией русел, методы борьбы с наводнениями.
Проектирование регулировочных трасс, ширина и глубина трассы,
расположение регуляционных сооружений и выбор их типов.
Основные типы регуляционных сооружений. Строительные материалы и
элементы конструкций регуляционных сооружений. Продольные массивные
сооружения, струенаправляющие и оградительные дамбы (дамбы обвалования),
условия их работы. Конструкции дамб. Гидравлический расчёт обвалования.
Поперечные массивные сооружения, полузапруды (буны, шпоры), донные
запруды, донные пороги. Условия работы, типы и конструкции поперечных
сооружений. Определение расстояния между сооружениями. Сквозные
сооружения, их типы и конструкции, условия применения. Защита и укрепление
берегов от размывов.
5
8. Особенности компоновок низко-, средне- и высоконапорных гидроузлов.
Основные требования к компоновкам гидроузлов. Пропуск расходов реки при
строительстве их в узких и широких створах. Русловая и пойменная компоновки,
их достоинства и условия применения. Учёт природно-климатических условий,
района строительства, экологические требования и требования различных
отраслей народного хозяйства в процессе возведения гидроузлов различного
напора.
Общие сведения о водозаборных сооружениях. Назначение и
классификация.
Бесплотинные водозаборы. Влияние коэффициента водозабора на захват
наносов. Схемы бесплотинных водозаборов, условия работы. Головные
сооружения бесплотинных водозаборов.
Плотинные поверхностные водозаборы. Основные элементы, их
назначение.
Схема плотинного водозаборного гидроузла. Типы и схемы водозаборов с
боковой промывкой наносов. Условия применения.
Фронтальные плотинные водозаборы с фронтальной промывкой донных
наносов и их основные схемы. Фронтальные водозаборы с боковой промывкой
донных наносов и их основных схемы.
Достоинства и недостатки различных схем водозаборных сооружений и
пути дальнейшего их совершенствования.
9. Водохранилища и подпёртые бьефы.
Затопление и подтопление земель. Организация чаши водохранилища.
Мероприятия в подпёртых бьефах и в нижних бьефах гидроузлов. Заиление
водохранилищ. Переработка берегов. Влияние водохранилищ на хозяйственные
объекты. Состав основных природоохранных мероприятий.
10. Задачи и организация технической эксплуатации. Особенности
технической эксплуатации различных типов сооружений. Основные причины
повреждений отдельных типов ГТС.
Особенности эксплуатации бетонных и грунтовых плотин, каналов,
водопропускных сооружений, механического оборудования.
Виды и особенности ремонта ГТС. Ремонт и восстановление бетонных и
грунтовых сооружений, механического оборудования.
Безопасность гидротехнических сооружения. Критерии безопасности ГТС.
Особенности декларирования ГТС различного назначения.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Рекомендуема литература
а) основная
1.Розанов Н.П., Бочкарёв Я.В., Лапшенков В.С. и др. Гидротехнические
сооружения. М.: Агропромиздат, 1985.
2.Справочник проектировщика. Гидротехнические с сооружен ооружения под
ред.Недриги В.П., М.: Стройиздат, 1983.
3.Волков В.И., Журавлёва А.Г., Черных О.Н. Проектирование сооружений
гидроузла с грунтовой плотиной. М.: МГУП, 2007.
б) дополнительная
1.Каганов Г.М., Румянцев И.С. Гидротехнические сооружения, т.1,2 (для учащихся
техникумов). М., Энергоатомиздат, 1994.
6
2.СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. М.,
Госстрой России, 2004.
3.СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов. М., Госстрой СССР, 1985.
4.2. Методическое обеспечение дисциплины
Учебные пособия по различным разделам курса, расчётные программы на
ПК для отдельных разделов курсовой работы, фото и киноматериалы отдельных
конструкций гидротехнических сооружений и гидроузлов.
5. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Плакаты,
макеты
гидротехнических
сооружений,
измерительная
аппаратура, лабораторные установки, компьютер.
Программа
разработана
в
соответствии
с
Государственным
образовательным стандартом высшего профессионального образования по
направлению 280103
Программу разработал – профессор, к.т.н.
В.П.Букреев
Программа рассмотрена на заседании кафедры «Гидротехнические сооружения»
протокол № 1 от «30» августа 2010 г.
Заведующий кафедрой
И.С.Румянцев
7
Карта обеспеченности дисциплины учебной литературой
Учебная дисциплина – ГТС комплексного и отраслевого назначения
Кафедра «Гидротехнические сооружения»
Специальность - 280103
Общее количество часов по дисциплине 136 часов, в том числе:
лекции 34 часа; практические занятия (семинары) 34 часа; самостоятельная
работа 65 часов.
Автор, название, город,
издательство, год
Объём
(п.л.)
Среднее
количество
студентов,
чел.
Количество
экз. в
библиотеке
университе
та, на
кафедре
Обеспечннос
ть
студентов
литературой
%
Розанов Н.П., Бочкарёв Я.В.,
Лапшенков
В.С.
и
др.
Гидротехнические сооружения.
М.: Агропромиздат, 1985.
Справочник проектировщика.
Гидротехнические с сооружен
ооружения под ред.Недриги
В.П., М.: Стройиздат, 1983.
Волков В.И., Журавлёва А.Г.,
Черных О.Н. Проектирование
сооружений
гидроузла
с
грунтовой плотиной. М.: МГУП,
2007.
Каганов Г.М., Румянцев И.С.
Гидротехнические сооружения,
т.1,2
(для
учащихся
техникумов).
М.,
Энергоатомиздат, 1994
СНиП
33-01-2003.
Гидротехнические сооружения.
Основные
положения.
М.,
Госстрой России, 2004.
СНиП 2.06.05-84. Плотины из
грунтовых материалов. М.,
Госстрой СССР, 1985.
43,3
12
100
47,6
12
100
15
12
100
48,0
12
100
6,5
12
7,0
12
100
Преподаватель кафедры
В.П.Букреев
Заведующий кафедрой
И.С.Румянцев
«_______»___________________ 20____г.
8
9