Основные направления совершенствования конструкции и методы расчета различных природоохранных сооружений.

Основные направления совершенствования конструкции и методы расчета различных природоохранных сооружений.

В качестве приоритетных конструкций рассматриваются: 1)сооружения, получившие наибольшую признательность на практике; 2) эффективно и надежно работающие на данном или аналогичном водоисточнике или в регионе; 3)эффективные, простые в строительстве и эксплуатации; 4)новые конструкции, не прошедшие проверку на практике. Расчет сооружений имеет целью обеспечить достаточную, но не излишнюю безопасность вновь проектируемых сооружений и т. о. совместить их долговечность с экономичностью. Для сооружений, уже существующих возникает необходимость произвести расчет заново, если, напр., режимы работы сооружения становятся иными, ранее непредусмотренными. Расчет сооружений как правило, включает не только расчет на прочность и устойчивость, что обеспечивает безопасность проектируемого сооружения, но также и на жесткость, что позволяет устранить возможность появления значительных деформаций сооружения (прогибов, поворотов, смещений опор и др.), хотя и безопасных, но неприемлемых по условиям нормальной эксплуатации сооружения. При наличии сильно выраженных динамич. воздействий (кратковременные нагрузки, вызванные действием взрывной волны или удара, длительно действующие вибрац. нагрузки и т. п.) для расчета сооружений широко используется раздел строительной механики — динамика сооружений. Если элементы конструкции не могут быть отнесены к категории стержней, а представляют собой тела, в к-рых один размер (толщина) значительно меньше двух других (длина и ширина), как это имеет место в пластинках и оболочках, то расчет сооружений такого класса производится по законам и правилам прикладной теории упругости. Существенную роль в расчете сооружений играет и теория пластичности, с помощью к-рой можно составить суждение об истинном запасе надежности сооружения.

 

Общие принципы создания природоохранных сооружений.

 Природоохранная деятельность включает широкий круг мероприятий административно-правового, экономического и производственно-технического характера. Административно-правовая часть включает создание необходимой законодательной базы в области охраны природы, нормирование опасных факторов (разработку норм ПДК, ПДВ, ПВС, ГЩЭН и т.д.) создание системы контроля за соблюдением установленных норм. Экономическая часть включает решение вопросов финансирования природоохранных мероприятий, увязку их проведения с текущими экономическими задачами, с развитием производственной и социальной сфер. Производственно-техническая (инженерная) часть связана с возведением всевозможных природоохранных сооружений, реконструкцией существующих и строительством новых предприятий, удовлетворяющих современным экологическим требованиям, проведением агролесомелиоративных и прочих мероприятий, направленных на защиту природной среды. Наиболее сложной и дорогостоящей частью является инженерная часть, тесно связанная с проведением мероприятий строительного характера. Как уже отмечалось в разделе 1, 1, к ней следует относить и всю деятельность по природообустройству территорий.

Природоохранная деятельность организуется в соответствии с принципами, указанными на схеме.

Противоселевые мероприятия.

Способы борьбы с селевыми потоками весьма разнообразны. Это возведение различных плотин для задержки твердого стока и пропуска смеси воды и мелких фракции пород, каскада запруд для разрушения селевого потока и освобождения его от твердого материала, подпорных стенок для укрепления откосов, нагорных стокоперехватывающих и водосборных канав для отвода стока в ближайшие водотоки и др.

Существуют также пассивные методы защиты, заключающиеся в том что люди предпочитают не селиться в потенциально селеопасных районах и не проводить в этих территориях дорог, линий электропередач, не возводить полей.

Выделяют 4 группы активных мероприятий:

1. Селепропускные (отводы)

2. Селенаправляющие (подпорные стенки, опояски, дамбы)

3. Селесбрасывающие (запруды, перепады, пороги)

4. Селеотбойные (полузапруды, бумы, шпоры)

Основные виды:

· плотины (земляные, бетонные, железобетонные), предназначенные для аккумуляции всего твердого стока. Имеют водосборные и водопропускные узлы;

· плотины фильтрующие с решетчатыми ячейками в теле. Позволяют пропускать жидкий сток и задерживать твердый;

· плотины сквозные. Выполнены из соединенных между собой железобетонных балок с целью аккумуляции крупных камней;

· каскады запруд или низконапорных плотин;

· лотки и селедуки. Предназначаются для транзитного пропуска селевой массы под и над дорогами;

· струенаправляющие дамбы и берегозащитные стенки. Служат для отвода селевых потоков и защиты пойменных земель;

· водосборные траншеи и сифонные водосливы. Создаются для спуска моренных озёр во избежание их прорыва;

· поднапорные стенки для укрепления откосов;

· напорные стокоперехватывающие и водосбросные канавы. Служат для перехвата жидкого стока со склонов и отвода его в ближайшие водотоки.

Почти на каждом конусе выноса горных речек селевого характера и по их берегам расположены культурные земли, населенные места, транспортные пути (железнодорожные и автомобильные), ирригационные и деривационные каналы и другие народнохозяйственные объекты.

Защита народнохозяйственных объектов от селевых потоков в зависимости от характера объекта выполняется различными путями. Наиболее распространенный метод непосредственной защиты от селей является строительство различных гидротехнических сооружений.

Когда подзащитные объекты представляют собой неширокую полосу, как например, железнодорожную или автомобильную дорогу или ирригационные и деривационные каналы, то селевые потоки можно пропускать над или под ними по гидротехническим сооружениям – селеспускам. [1].

 

9. Конструкция противопаводковых сооружений.особенности их расчета и проектирования.

Требования к строительным конструкциям:

1) Прочность

2) Устойчивость

 3) Жесткость

4) Долговечность

 5) Необходимая степень теплоизоляции наружных ограждений

6) Морозостойкость

7) Экономичность изготовления и эксплуатации

8) Индустриальность изготовления и монтажа.

Прочность можно определить как неразрушаемость конструкции все время эксплуатации. Под устойчивостью понимают сохранение формы конструкции. Жесткость – это сопротивление конструкции деформациям. Цель расчета строительных конструкций:

1) проверка прочности, устойчивости и жесткости конструкций при известных размерах; 2) уточнение размеров и обеспечение надежности конструкций при минимальном расхо- де материалов. Порядок расчета строительных конструкций 1) Составление расчетной схемы 2) Определение внутренних усилий методами сопротивления материалов 3) Подбор размеров сечений или проверка несущей способности заданных сечений 4) Конструирование закреплений. 2. Основы расчета конструкций и оснований по предельным состояниям Строительные конструкции рассчитывают для того, чтобы обеспечить безопасность, на- дежность и долговечность их эксплуатации под нагрузкой при наиболее экономичных разме- рах сечения.

Существующие строительные нормы предписывают вести расчет строительных конструк- ций на силовые воздействия по методу предельных состояний. Предельное состояние – это такое состояние строительной конструкции, по достижении которого она перестаёт удовлетворять предъявленным к ней эксплутационным требованиям, а так же требованиям, заданным при возведении. Цель расчета строительной конструкции – не допустить наступления предельного состоя- ния в процессе её возведения и эксплуатации. В соответствии с нормами при расчете учитывают две группы предельных состояний. Первая группа – по потере несущей способности (потере прочности или устойчивости), т.е. непригодности к эксплуатации. Вторая группа – по непригодности к нормальной эксплуатации. К этой группе относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкции, или снижающие её долго- вечность вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов пово- рота), колебаний и трещин. 2.1. Понятие о расчете по первой группе предельных состояний Расчет по предельным состояниям первой группы называют расчетом по несущей способ- ности (по прочности и устойчивости). Цель такого расчета состоит в том, чтобы предотвра- тить наступление любого из предельных состояний первой группы, т.е. обеспечить несущую способность как отдельной конструкции, так и всего здания в целом. Несущая способность конструкции считается обеспеченной, если выполняется неравенст- во типа, }R, A{ Ф£ N где N - расчетное внутреннее усилие от внешних расчетных нагрузок. Расчетное усилие зави- сит от вида нагружения (для сжатых и растянутых элементов – это продольная сила, для из- гибаемых – изгибающий момент ит.д.). Расчетные усилия определяются по правилам строи- тельной механики в зависимости от конструктивной схемы, способов соединений конструк- ций и т.д.; Ф - наименьшая возможная несущая способность сечения элемента конструкции, подвер- гающегося сжатию, растяжению, изгибу и т.д. она зависит от прочностных свойств материа- ла конструкции (R – расчетное сопротивление материала) и геометрических характеристик сечения (А – площадь поперечного сечения при растяжении или сжатии, момент сопротивле- ния сечения при изгибе и т.д.). 2.2. Понятие о расчете по второй группе предельных состояний Цель этого расчета – не допустить ни одного из предельных состояний второй группы. Считается, что предельное состояние второй группы не наступит, если будет удовлетворено условие, ]f [ £ f где f - определенная из расчета деформация (перемещение, угол поворота, ширина раскры- тия трещины и т.д.) от внешних нормативных нагрузок. - нормативная (предельная допустимая) деформация конструкции (перемещение, угол]f [ поворота, ширина раскрытия трещины и т.д.), которая определяется в соответствии с требо- ваниями СНиП. 3. Нормативные и расчетные значения сопротивлений материалов и нагрузок. При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп в качестве главного проч- ностного показателя материала устанавливается его сопротивление, которое может прини- мать нормативное и расчетное значения: Rn — нормативное сопротивление материала, представляет собой основной параметр со- противления материалов внешним воздействиям и устанавливается соответствующими гла- вами строительных норм. Физический смысл нормативного сопротивления Rn — это кон- трольная или браковочная характеристика сопротивления материала с обеспеченностью не менее 0, 95%; R —расчетное сопротивление материала, определяется по формуле m Rn R g, = где m — коэффициент надежности по материалу, учитывает возможные отклонения сопро-g тивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, m g > 1. Коэффициент надежности по материалу учитывает несоответствие фактической работы материала в конструкциях и его работы при испытании в образцах, а также возможность по- падания в конструкции материала со свойствами ниже установленных в ГОСТ. Расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с коэффициентом условий рабо- ты c: g c — коэффициент условий работы, учитывает особенности работы материалов, элемен-g тов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом, если эти особенности имеют систематический характер, но не отражаются в расчетах прямым путем (учет темпера- туры, влажности, агрессивности среды, приближенности расчетных схем и др.). При выводе расчетных формул и написании формул, приводимых в СНиП, иногда не указывают, что рас- четные сопротивления умножаются на c, но если коэффициент условия работы отличаетсяg от единицы, на него всегда надо умножать расчетное сопротивление, т.е. во всех формулах, где есть R, вместо R надо подставлять произведение R c.g Нормативные и расчетные значения устанавливаются не только для сопротивлений мате- риалов, но и для нагрузок, учитывая изменчивость их величин или невозможность их опреде- ления с абсолютной точностью: Nn — нормативная нагрузка, рассчитывается по проектным размерам конструкций или принимается в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»; N—расчетная нагрузка, определяется по формуле, g × =N Nn f где f - коэффициент надежности по нагрузкам, учитыает возможные отклонения нагрузок вg неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений. Нормы учитывают также возможные последствия от аварий, этот учет ведется при по- мощи коэффициента надежности по ответственности n, на который умножаются расчетныеg нагрузки, что ведет к понижению или повышению их значения N n, g × где n — коэффициент надежности по ответственности, учитывает экономические, социаль-g ные и экологические последствия, которые могут возникать в результате аварий. Вследствие того, что наступление предельных состояний, относящихся ко второй группе, не связано с потерей несущей способности конструкций или здания в целом, нагрузки сопро- тивления материалов, а также сопротивления грунтов, которые используются в расчетах по этой группе, принимаются численно равными нормативным значениями называются сервис- ными. Соответственно, нормативная (сервисная) нагрузка Nser и нормативное (сервисное) сопротивление Rser считаются расчетными для расчетов по предельным состояниям второй группы. При расчетах по первой группе предельных состояний, которые связаны с обеспечени- ем несущей способности конструкции (здания), принимают расчетные значения: расчетные нагрузки N и расчетные сопротивления материала R. При выполнении расчетов, относящихся к первой и второй группам предельных состоя- ний, необходимо учитывать значения нагрузок, сопротивления материалов и коэффициенты в соответствии с таблицей.

 

10. Сооружения для борьбы с подтоплением территории с грунтовыми водами (тип дренажей, конструкции дренажей, противофильтрационные завесы и стенки).

 

Подтопление — подъем уровня грунтовых вод, свя­занный с хозяйственной деятельностью человека. Под­топление происходит при сооружении водохранилищ, русловых плотин, судоходных каналов и других гидро­технических сооружений, а также за счет потери воды из водопроводной, канализационной и оросительной сетей.Подтопление происходит также за счет естественных причин, одной из которых является подъем уровня моря. Для защиты территорий от подтопления применяют горизонтальный, вертикальный и комбинированный дре­наж, который для перехвата фильтрационных вод рас­полагают вдоль берега водохранилища.

Горизонтальный гравитационный дренаж является наиболее распространенным видом дренажа, применяется для защиты от подтопления грунтовыми водами значительных территорий, небольших участков или отдельных сооружений и, как самостоятельный элемент инженерной зашиты, обычно укладывается на глубинах до 6 - 8 м. В ряде случаев, например при устройстве сопутствующих дренажей различных коммуникаций и тоннелей или дренажей, укладываемых внутри контура заглубленной части сооружения, а также при устройстве лучевых дренажей горизонтальные дрены могут укладываться и на глубину, значительно превышающую указанную.

В современных условиях промышленной и городской застройки обычно устраивается закрытый дренаж трубчатого тина, хотя при определенных обстоятельствах не исключается применение и открытого горизонтального дренажа в виде траншеи или канала.

Вертикальный дренаж представляет собой ряд или группу вертикальных скважин, предназначенных для отбора подземных вод и снижения их уровня, и применяется в тех случаях, когда устройство горизонтального дренажа является экономически нецелесообразным, или представляется затруднительным либо даже невозможным вследствие высокой плотности застройки подтапливаемой территории и насыщенности ее инженерными коммуникациями [1, 3, 42].

В отдельных случаях необходимое снижение уровней грунтовых вод может быть обеспечено устройством одиночной скважины.

По геолого-гидрогеологическим условиям вертикальный дренаж целесообразно применять:

в обводненных грунтах достаточно высокой проницаемости (с коэффициентом фильтрации более 5 м/сут), мощности обводненных пород, превышающей несколько метров, и глубине залегания водоупора свыше 8 - 10 м;

Противофильтрационные устройства (экраны и завесы) применяются для преграждения движения грунтовых вод к защищаемым от полтопления сооружениям и площадкам (противофильтрационные завесы), а также для перехвата инфильтрационных вод, поступающих из водовмещающих наземных и подземных емкостей и сооружений - резервуаров, отстойников, шламохранилищ, накопителей стоков (противофильтрационные экраны) Противофильтрационная завеса представляет собой вертикальную непроницаемую штору в грунте, расположенную с одной или нескольких сторон от источника фильтрации. Наиболее эффективны противофильтрационные завесы, доведенные до водоупора или до слабопроницаемых грунтов с коэффициентом фильтрации не более 2  10^-2 м/сут.

Устройство противофильтрационных завес осуществляется инъекционным методом и методом траншейных стенок.

Для инъекционных противофильтрационные завесы рекомендуется применять:

в сильнотрещиноватых и закарстованных породах - густые цементно-глинистые растворы состава 1: 2 - 1: 3;

в полускальных породах - силикатизацию с последующей цементацией;

в крупнозернистых песках - глиноцементные и глинистые растворы, а также смолы;

в средне- и мелкозернистых песках - карбамидные смолы;

в мелкозернистых песках с коэффициентом фильтрации до 5 м/сут кроме смол применяется также раствор силиката натрия с отвердителем из фосфорной кислоты или алюмитана натрия.

 

Рыбопропускные сооружения.

предназначенны для пропуска рыбы из нижнего бьефа в верхний, главным образом в период её нерестовоймиграции. Р. с. подразделяют на 2 основные группы: сооружения для самостоятельного прохода рыбычерез преграды — рыбоходы; сооружения для перемещения рыбы — рыбоходные шлюзы и рыбоподъёмники.

Рыбоходы- это рыбопропускные сооружения в которых рыба самостоятельно движется в верх. Бьеф навстречу течению воды, представляет собой лотки или небольшие каналы для проектирование и эксплуатации рыбохоз. Сооружений необх.знать максим. Скорости течения воды преодолеваемые рыбами называем. Максим. Доступной скорость (Vрыб)  тогда основные условия для проетирования.

Скорость потока в рыбоходах должна быть меньше или равняться максимальн. Доступ скорости.

Vрасх.< Vрыб

Различают следующие рыбоходы лотковые, прудковые, лестничные.

Лотковые – это простейшие рыбоходы представляют собой быстроток, прямоугольного сечения с уклоном дна.

Лестничные – аналогичные лотковым только вместо быстротока применяется перепад.

Прудковые – предст. Собой последовательность каналов и прудков построенныех в обход гидроузла.

Преимущестов прудковых можно использовать при любых напорах.

 Недостаток необходимы соответсвенно площади:

Рыбоходные шлюзы- эхто рыбоподьемные сооруженияпо типу конструкции и применению рыбоходы одинаковы с судоходными шлюзами но имеющие меньшие размеры.

Рыбоподьемники – это рыбопропускные сооруж.служающие для мех. Подьема рыбы специальн. Сеткой или наполненой водой камеры.

 

14.Накопители отходов промышленных предприятий (классификация, состав сооружений, выбор типа)

Нормальная работа земляных плотин и дамб зависит от состояния противофильтрационных конструкций (ядра, экранов, дренажа, сопрягающих устройств), защитного крепления верховых откосов (покрытий, защищающих главным образом от волнового воздействия воды), систе­мы отвода поверхностных вод с гребня и низовых откосов (ливневой канализации).

Размыв плотин может произойти вследствие действия грунтовых вод в основании и теле сооружения, действия ливневых вод, а также при переливе воды через гребень плотины. Поэтому при эксплуатации сооружений тщатель­но контролируется работа дренажа и водоупорных элемен­тов, ремонтируется и расчищается ливневая канализация с тем, чтобы не допускать повышения уровня воды выше предусмотренного проектом. Восстановление работоспо­собности дренажа и водоупорных элементов производится немедленно после выявления необходимости в этом.

При эксплуатации земляных плотин могут возникнуть просадки и оползание откосов и гребня, просадка грунта в пазухах бетонных сооружений в местах примыканий земля­ных плотин, пучение откосов. Эти неблагоприятные явле­ния бывают обычно следствием недоброкачественного производства строительных работ (укладка мерзлого и переув­лажненного грунта, недостаточное его уплотнение и пр.) и поэтому возникают, как правило, в начальный период экс­плуатации, весной или осенью. Устранение этих дефектов требует полной разборки поврежденных участков и по­вторной укладки грунта в тело плотины с соблюдением технологии производства работ и повышенных мер безо­пасности на случай непредвиденного развития дефектов во время выполнения ремонтных работ.

Поддержание в исправном состоянии крепления вер­хового откоса обеспечивает сохранность тела плотины при воздействии волн; поврежденное крепление не препятству­ет волновому размыву грунтового тела плотины, что мо­жет привести к ее аварии.

Грунтовые сооружения могут быть повреждены как землероями, проделывающими ходы в теле сооружения, что создает опасные пути для сосредоточенной фильтра­ции воды, так и домашним скотом, уничтожающим защит­ный травяной покров на гребне плотин и откосах плотин и канав, что облегчает смыв грунта ливневыми и талыми водами с последующим разрушением откосов. Поэтому необходимы систематическая борьба с грызунами (устрой­ство канав глубиной до 0, 5-0, 7 м вдоль плотин и дамб, за­делка вскрытых ходов, заливка нор водой, применение химических средств и т.п.) и запрещение выпаса скота в пределах гидротехнических сооружений.

Разведение кустарников и деревьев на откосах и греб­нях земляных сооружений требует подбора сортов и видов растительности с учетом грунта тела сооружения, глубины залегания грунтовых (фильтрационных) вод, климата и дру­гих факторов. Необходимо разводить долговечные расте­ния, корни которых укрепляют сооружение, поскольку при быстром отмирании растений их корневые системы могут явиться путями фильтрации и выноса грунта. Бессистем­ное зарастание берм и откосов плотины деревьями, кустар­ником и другой растительностью приводит к усложнению визуального контроля, фиксации начавшихся процессов эрозии и повреждении, а также свидетельствует о низком уровне эксплуатации всего энергообьекта.

Устройство лестниц, мостиков, ограждений должно осуществляться в соответствии с проектом организации эксплуатации электростанции и отвечать требованиям РД 153-34.0-03.205-2001 [9].

Вышеперечисленные требования к грунтовым плоти­нам полностью распространяются на ограждающие дам­бы золоотвалов тепловых электростанций, хотя по усло­виям проектирования, возведения и эксплуатации дамбы золоотвалов имеют свою специфику.

Основные направления совершенствования конструкции и методы расчета различных природоохранных сооружений.

В качестве приоритетных конструкций рассматриваются: 1)сооружения, получившие наибольшую признательность на практике; 2) эффективно и надежно работающие на данном или аналогичном водоисточнике или в регионе; 3)эффективные, простые в строительстве и эксплуатации; 4)новые конструкции, не прошедшие проверку на практике. Расчет сооружений имеет целью обеспечить достаточную, но не излишнюю безопасность вновь проектируемых сооружений и т. о. совместить их долговечность с экономичностью. Для сооружений, уже существующих возникает необходимость произвести расчет заново, если, напр., режимы работы сооружения становятся иными, ранее непредусмотренными. Расчет сооружений как правило, включает не только расчет на прочность и устойчивость, что обеспечивает безопасность проектируемого сооружения, но также и на жесткость, что позволяет устранить возможность появления значительных деформаций сооружения (прогибов, поворотов, смещений опор и др.), хотя и безопасных, но неприемлемых по условиям нормальной эксплуатации сооружения. При наличии сильно выраженных динамич. воздействий (кратковременные нагрузки, вызванные действием взрывной волны или удара, длительно действующие вибрац. нагрузки и т. п.) для расчета сооружений широко используется раздел строительной механики — динамика сооружений. Если элементы конструкции не могут быть отнесены к категории стержней, а представляют собой тела, в к-рых один размер (толщина) значительно меньше двух других (длина и ширина), как это имеет место в пластинках и оболочках, то расчет сооружений такого класса производится по законам и правилам прикладной теории упругости. Существенную роль в расчете сооружений играет и теория пластичности, с помощью к-рой можно составить суждение об истинном запасе надежности сооружения.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: