Тема: Введение

Лекция №1

Содержание

По дисциплине

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

«Гидротехнические сооружения»

для студентов специальности:

270112 «Водоснабжение и водоотведение»

Челябинск, 2009

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по НМРиИТ Челябинского монтажного колледжа ______________ В.М. Иус «___»____________200__ г.

ОДОБРЕНА   Предметной (цикловой) комис­сией специальности «Водоснабжение и водоотведение» «___»_____________ 200__ г   Руководитель специальности _________ Т.М. Харченко

Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение», согласованной управлением государственной службы, кадров и учебных заведений 27.02.2003г.

Автор: А.А.Трунова, преподаватель Челябинского монтажного колледжа.

Рецензент: А.В. Квашнин, директор ООО «Челябтеплосервис»

1. Лекция №1 Введение 5

2. Лекция №2 Происхождение, свойства и классификация подземных вод 9

3. Лекция №3 Подземные воды как источник водоснабжения 15

4. Лекция №4 Основные элементы речной системы и реки 19

5. Лекция №5 Факторы речного стока 23

6. Лекция №6,7 Методы измерения уровней воды. Методы измерения расходов воды 29

7. Лекция №8 Гидрологические расчеты 32

8. Лекция №9 Регулирование стока водохранилища 36

9. Лекция №10 Водоподпорные сооружения (плотины) и

их классификация 39

10. Лекция №11 Бетонные и железобетонные, переливные и сливные плотины 46

11. Лекция №12 Виды земляных плотин 55

12. Лекция №13 Методика проектирования профиля земляных плотин 73

13. Лекция №14 Классификация водосбросов и водоспусков 83

14. Лекция №15 Водопропускные сооружения 88

15. Лекция №16 Формы живого сечения и скорости течения

воды в каналах 92

16. Лекция №17 Назначение и классификация затворов 107

17. Лекция №18 Уплотняющие и направляющие устройства затворов. Подъемные механизмы 113

18. Лекция №19 Водозаборные сооружения 115

19. Лекция №20 Водозаборы подземных вод 119

20. Лекция №21 Накопители твердых и жидких отходов 126

21. Лекция №22 Организационные мероприятия по улучшению состояния водоемов 129

22. Лекция №23 Природоохранные мероприятия по улучшению состояния водоемов 133

23. Лекция №24 Организация гидрологических наблюдений на гидротехнических сооружениях 140

24. Лекция №25 Понятия о вертикальных и горизонтальных деформациях в сооружениях 145

25. Лекция №26 Определение расчетных гидротехнических

характеристик 152

26. Вопросы для самоконтроля 159

27. Список литературы 161

Гидрогеология (от гидро - вода и геология) наука о подземных водах, изучающая их состав и свойства, происхождение, закономерности распространения и движения, а также взаимодействие с горными породами.

Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией (в том числе и с инженерной геологией), метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле; опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.

Все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных породах в газообразном, жидком и твёрдом состояниях, называются подземными водами. Подземные воды составляют часть гидросферы - водной оболочки земного шара. Они встречаются на буровых скважинах на глубине до нескольких километров. По данным В.И. Вернандского, подземные воды могут существовать до глубины 60 км в связи с тем, что молекулы воды даже при температуре 2000^о С диссоциированы всего на 2%. Приблизительные подсчёты запасов пресной воды в недрах Земли до глубины 16 километров дают величину 400 миллионов кубических километров, т.е. около 1/3 вод Мирового океана.

Накопление знаний о подземных водах, начавшееся с древнейших времен, ускорилось с появлением городов и поливного земледелия. Искусство сооружения копаных колодцев до несколько десятков метров было известно за 2000-3000 тысячи лет до н.э. в Египте, Средней Азии, Индии, Китае. В этот же период появилось и лечение минеральными водами. В первом тысячелетии до нашей эры появились первые представления о свойствах и происхождении природных вод, условиях их накопления и круговороте воды на Земле (в работах Фалеса и Аристотеля - в Древней Греции; Тита Лукреция Кара и Витрувий - в Древнем Риме, и др.). Изучению подземных вод способствовало расширение работ, связанных с водоснабжением, строительством каптажных сооружений (например, кяризов у народов Кавказа, Средней Азии), добычей соленых вод для выпаривания соли путем копания колодцев, а затем и бурения (территория России, 12-17 века). Возникли понятия о водах ненапорных, напорных (поднимающихся снизу вверх) и самоизливающихся. Последние получили в 12 веке название артезианских - от провинции Артуа (древнее название "Артезия") во Франции.

В эпоху Возрождения и позднее подземным водам и их роли в природных процессах были посвящены работы многих ученых - Агриколлы, Палисси, Стено и др. В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путем инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М.В.Ломоносовым в сочинении «О слоях земных» (1763 г.).

До середины 19 века учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии. Затем оно обособляется в отдельную дисциплину.

Общая гидрогеология изучает происхождение подземных вод, их физические и химические свойства, взаимодействие с вмещающими горными породами. Изучение подземных вод в связи с историей тектонических движений, процессов осадконакопления и дианогенеза позволило подойти к истории их формирования и способствовало появлению в 20 веке новой отрасли гидрогеологии - палеогидрогеологии (учение о подземных водах прошлых геологических эпох).

Динамика подземных вод изучает движение подземных вод пол влиянием естественных и искусственных факторов, разрабатывает методы количественной оценки производительности эксплуатационных скважин и запасов подземных вод.

Учение о режиме и балансе подземных вод рассматривает изменения в подземных водах (их уровне, температуре, химическом составе, условиях питания и движения), которые происходят под воздействием различных природных факторов (атмосферных осадков, и условиях их инфильтрации, испарения, температуры и влажности воздуха и почвенного слоя, влияния режимов поверхностных водоемов, рек, техногенной деятельности человека). Во второй половине 20 века начали разрабатываться методы прогноза режима подземных вод, что имеет важное практическое значение при эксплуатации подземных вод, гидротехническом строительстве, орошаемом земледелии и решении других вопросов.

Из 510 миллионов квадратных километров площади земного шара 361 млн. кв. км (70,7 %) занимают моря и океаны, образуя единый Мировой океан, остальные 149 (29,3 %) млн. кв. км занимает суша. В северном полушарии на долю суши приходится 39,3 % площади полушария, в южном - 19,1 %. Об удельном весе элементов влагооборота и их влиянии на общий оборот воды в природе можно судить по данным, приводимым ниже:

Таблица 1

Наименование показателя	Объем
Испарения с океана Испарения с суши суммарное испарение Осадки на поверхность океана Осадки на поверхность суши Суммарные осадки Сток рек и подземных вод	447,9 тыс. км3 70,7 тыс. км3 518,6 тыс. км3 411,6 тыс. км3 107,0 тыс. км3 518,6 тыс. км3 36,3 тыс. км3

Под влиянием солнечной энергии с поверхности Мирового океана испаряется в среднем около 450,0 тыс. км³ воды. Некоторая часть этой влаги в виде пара переносится воздушными течениями на материки. При определенных условиях водяные пары конденсируются и выпадают в виде дождя, снега, града и т.п. Выпавшие на сушу атмосферные осадки стекают по склонам местности, образуя ручьи и реки, которые несут свои воды вновь в Мировой океан.

Часть выпавших осадков испаряется, часть просачивается в землю, образуя подземные воды, которые подземным стоком поступают в ручьи и реки и, таким образом, также возвращаются в океан. Этот замкнутый процесс обмена между атмосферой и земной поверхностью называется круговоротом воды в природе.

Таким образом, водность рек, используемых в народном хозяйстве в качестве источников воды, тесно связана с влагооборотом Земли и зависит от распределения воды между отдельными элементами круговорота воды в природе.