Основи на хидроенергетиката. Видове язовири

Човекът не е просто дете на природата. Той се опитва да се промени заобикаляща средаоколо вас, което го прави по-удобен за живеене. Това го прави различен от животните. От дълго време хората се опитват да обуздаят стихиите, за да не зависят от капризите на природата и времето. И така, те се научиха да строят язовири, така че винаги да има вода за напояване на полета и напояване на животни. Това инженерно устройство помага на хората да опазват и използват рационално както водните, така и земните ресурси, а също така предотвратява опустошителните наводнения.

Какво е язовир?

Язовирът е бариера, която ограничава или контролира водния поток. Благодарение на тях се създават изкуствени резервоари, в които се натрупва животворна течност и след това се консумира според нуждите.

В допълнение към функциите за съхранение, язовир на река може да донесе още по-големи ползи, когато силата на водния поток захранва електроцентрали, които захранват градовете. селищаелектричество. През годините хората се научиха не само да контролират реките, но и да ги принуждават да работят в полза на страната.

Сложна структура

Язовирът е хидравлично съоръжение с различни функции. При изграждането на всяка нова конструкция се извършва предварителна работа, в резултат на която се прави икономическа обосновка и се изчисляват техническите възможности на бъдещата конструкция. Изграждането на язовир е сложен и трудоемък процес, който изисква висококвалифицирани работници както на етапа на проектиране, така и по време на изграждането и по-нататъшната му експлоатация.

Видове язовири

Язовирът е структура, която не е изградена по един модел. Всеки конкретен обект изисква свои собствени параметри и изчисления. Има няколко вида язовири.

Масивният стоманобетон има почти неограничен запас на безопасност. Този материал е в състояние да задържи мощни потоци вода. Те се наричат ​​още гравитационни, защото се задържат на повърхността на земята поради силата на гравитацията, здраво фиксирайки стоманобетона на място. Тези язовири са много скъпи, защото се състоят изцяло от посочения материал. Поради това те се изграждат само на най-мощните реки и се използват много дълго време.

Язовирите от кух стоманобетон са много по-евтини от плътните. Вътрешността им е подсилена със стоманена армировка с различни сечения за повишаване на коефициента на безопасност.

Глинените са изградени от пръст, камъни, пясък, за да задържат потока на водата. Те често се издигат в райони на речни наводнения като временни бариери около населени места.

Друг вид язовир са дигите и насипите, които са предназначени да предотвратят наводнения, ако нивата на реките се покачат. Височината на язовира зависи от неговата техническа характеристика. Глинените рядко се изсипват по-високи от 15 метра, но стоманобетонните могат да бъдат с почти всякаква височина, изисквана от проекта.

Исторически факти

Язовирите са конструкции, които са били построени от древни времена. Най-старият известен е на над 4500 години и е открит в Египет.

Но една от най-големите хидравлични съоръжения в света - язовирът Хувър на река Колорадо - е построен през 1930 г. в САЩ и все още се използва. Дължината му е 379 м при височина 221 м. Работниците по язовира твърдят, че слоят стоманобетон тук е толкова дебел, че в централната част, след почти 90 години, все още не се е втвърдил. Благодарение на тази структура възниква най-голямото изкуствено езеро в света - езерото Мид, което доставя вода на няколко сухи държави.

Язовирът е мирна структура. Но в историята е имало случаи, когато такива обекти са били използвани за военни цели. Често по време на обсадата на града нашествениците блокираха речното корито със земен бент, променяйки посоката на водния поток. Обсадените жители, изтощени от жажда, отвориха портите. Имаше и противоположни ситуации, когато бунтовнически град беше наводнен с помощта на язовир. Много такива структури бяха взривени по време на Втората световна война, така че нацистите да не могат да проникнат дълбоко в страната.

Между другото, според една версия на историците, неоткритият гроб на Чингис хан също лежи на дъното на реката, поради което търсенето му отне толкова дълго. Изграждането на язовири е техника, която често е използвана от този могъщ завоевател.

Съвременните язовири често изпълняват три функции едновременно - предпазват от наводнения, позволяват натрупването на водни запаси и спомагат за производството на електроенергия.

Язовирът е структура, която помага да се блокира издигането на водата или нейния поток за една или друга цел. Първите сгради от този тип са открити в Египет, където са били използвани за създаване на съоръжения за съхранение на вода. Археолози от Германия откриха такъв обект на двеста километра от Кайро. Това беше язовир със собствено име "Сад ел-Караф", което се появява в записите на Херодот. Експертите не са съгласни относно нейната възраст. Някои смятат, че е построена през 3200 г. пр. н. е., други смятат, че е построена между 2950-2750 г.

От какво е направен най-старият язовир?

Какъв е размерът на най-стария язовир? Тази впечатляваща структура представляваше двойна каменна стена, с допълнителни каменни фрагменти, хвърлени между страните. Дължината на язовира е над 100 метра по билото, а височината достига 12 метра. Подобен проект направи възможно натрупването на до два милиона кубически метра вода във Вади ал-Гарауи.

Китайците строиха в голям мащаб и да издържат векове.

Някои историци смятат, че язовири са строени навсякъде в точките на развитие на една или друга местна цивилизация. Например в Месопотамия е открита каменна конструкция, датираща от седми век пр.н.е. В древна Сирия подобни структури са построени една и половина хиляди години преди раждането на Христос. (Нахр ел-Аси). Мащабно строителство на язовири се наблюдава и в Древен Китай. Тук става известен майсторът, а по-късно и император Ю, на когото през 2283 г. пр. н. е. настоящият владетел поверява управлението на цялото водно строителство в империята. Под ръководството на Великия Ю (както все още се нарича) е построен повече от един язовир. Това беше мащабно строителство, продължило векове и хилядолетия, което направи възможно до 250 г. пр. н. е. да се напояват например 50 000 квадратни километра в пустините на Съчуан, използвайки водите на река Миндзян. И именно в Китай се появи практиката за изграждане на хидравлични конструкции с помощта на елемент като арка.

Те са проектирани от самия да Винчи

В Европа, където проблемът с напояването не е толкова остър, колкото в Азия и Африка, язовирите се появяват много по-късно - през 16 век. Аркови версии, по-специално, се споменават в испанските хроники през 1586 г., но инженерите смятат, че самите устройства може да са били построени векове по-рано. Това се основава на факта, че в тяхното проектиране са участвали гениите от онова време - Леонадо да Винчи, Малатеста, Мечини, както и отчитайки натрупания опит, дошъл в Европа след контактите с арабския свят. Например, известно е, че дори такава на пръв поглед не много здрава структура като земен язовир е била използвана в продължение на век, преди да се срути (тя е издигната във Франция през 1196 г.).

Използване на язовири в Русия

За Русия, с нейните богати водни ресурси, също на пръв поглед не е имало особена нужда от язовири. Въпреки това, те съществуват тук от 14-ти век сл. н. е. и за първи път се споменава за язовири в завещанието на Дмитрий Донской, датиращо от 1389 г. Петър Велики проявява особен интерес към подобни структури, така че през 18 век Руска империяВече имаше повече от 200 обекта, сред които се открояваше високият земен язовир Змеиногорская. Водните ресурси се прехвърлят чрез такива устройства за използване в текстилни, минни и други предприятия от онова време.

Язовирът е нещо, което може да се отнася до един или друг тип обект в зависимост от класификацията. Днес има устройства за съхранение на вода, водопонижаване и повдигане. Язовирните язовири обикновено са много високи и имат способността да регулират изпускането на вода. Ниските конструкции (например за изграждане на езера) обикновено нямат дренаж. Друга важна класификация е разделянето на обектите в зависимост от дълбочината на водата преди язовира. Тук има язовири с ниско, средно и високо налягане (съответно до 15, 50 и над 50 метра).

Язовири за реки и дерета

Язовири на реките могат да бъдат изградени както напречно (за да се повиши нивото на водата, да се създаде водопад, чиято сила може да се използва по някакъв начин; да се направи плитката вода проходима за кораби), така и по протежение (за защита от наводнения). В някои случаи язовирите блокират потоци, дерета и котловини, за да задържат разтопената снежна вода, която след това се използва за напояване или за презареждане на корабни канали.

Основни елементи на водноелектрическа централа

Хидравличните съоръжения обикновено включват язовир, резервоар преди или след него, инсталация за повдигане на вода, комплекс от водноелектрически централи, спускания за преминаване на риба, отводняване на вода (ако системата е водосточна) и съоръжения за почистване на система от утайки. Големите обекти са направени от стоманобетон, докато малките могат да бъдат изградени от пръст, метал, бетон, дърво или дори плат. Известно е, че по време на наводнението в Комсомолск на Амур защитната стена се състоеше от войници на EMERCOM, които държаха върху себе си листове филм, което не позволяваше на водата да прелее върху върховете на съществуващите защитни конструкции.

Как язовирите могат да поемат натоварване?

Друга класификация на язовирите отразява как тези обекти издържат на натоварвания. Гравитационните сгради поемат ударите с цялата си маса и се съпротивляват благодарение на сцеплението на основата на язовира и основата, върху която стои. Такива опции обикновено са много масивни. Например водноелектрическият язовир на река Инд (язовир Тарбела) има височина около 143 метра и дължина над 2,7 км, което създава общ обем от 130 милиона кубични метра. метра. Сводестите предмети пренасят натиск върху бреговете. Ако арката е широка и налягането е високо, тогава се използват гравитационни дъгови модели или арки с контрафорси в основата. Вариантите за опори имат по-тънка язовирна стена, но подсилена основа поради поддържащи елементи. Днес язовирите се изграждат по метода на насипване или нанос, както и по метода на насочена експлозия.

Последици от аварии

Авариите на язовирите водят до значителни материални загуби, тъй като не само се унищожава уникално оборудване, но и предприятията, които работят с електричество и вода от язовира, се затварят. Понякога цели селища се отмиват от водни потоци, посевите се наводняват и реколтата се губи. Но най-лошото е, че десетки, стотици и дори хиляди хора могат да умрат почти мигновено.

И така, през март 1928 г. в каньона Сан Францискито се случи разрушаването на язовира Свети Франциск, след което загинаха около шестстотин души, а многометрови парчета от самия язовир бяха открити на разстояние около километър от мястото на пробивът. В СССР по време на Великата отечествена война (1941 г.) е взето решение за умишлено взривяване на водноелектрическата язовир Днепър във връзка с окупацията на Запорожие от фашистките войски. Масивната бетонна конструкция е частично повредена от 20 тона амонал. Колко души са загинали тогава, все още не е точно установено. Те дават цифри от двадесет до сто хиляди души, включително войски, бежанци и населението, което може да бъде на левия бряг на Днепър, което пое основната тежест на водното бедствие.

Общият брой на жертвите е около 230 хиляди души

Следвоенните аварии на язовири в големи електроцентрали доведоха до още по-големи жертви. През август 1975 г., когато язовирът Banqiao се скъса, само 26 000 души бяха удавени, а като се има предвид разпространението на епидемии и глад, броят на загиналите достигна 170-230 хиляди души. В същото време около една трета от милион глави добитък бяха унищожени и около 6 милиона сгради и конструкции бяха унищожени. Магистралата от Гуанджоу до Пекин беше затворена за осемнадесет дни. И всичко това се случи, защото язовирите, проектирани за максимални валежи, не издържаха на натиска на водните маси, донесени от тайфуна Нина. На 8 август 1975 г. най-малкият от язовирите се срути, което доведе до изпускане на вода в Банкао, където краткосроченСкъсани са 62 язовира. Получената вълна беше с ширина до 10 км и височина от три до седем метра. Някои китайски села бяха напълно отнесени заедно с жителите им.

За предотвратяване на скъсване на язовир днес се предприемат редица мерки, включително спазване на проектните параметри на язовира, проверка за съответствие по време на работа, наблюдения по време на експлоатация, събиране на визуална и геодезическа информация и др. изискванията на проектите и стандартите се разграничават: „K1“ - обектът е в потенциално опасно състояние и са необходими спешни мерки за отстраняване на причините за него и „K2“ - предаварийно състояние, възможно е унищожаване, извършва се спасителна и евакуационна работа необходими.

язовире първата хидравлична структура, която древният човек се е научил да строи. Язовирите от древността, разбира се, не можеха да се похвалят с височина и изящество, но бяха построени от скрап материали. Функцията на такъв язовир е била да задържа вода, за да може по-късно да се използва за напояване или като питейна вода.

ВНИМАНИЕ!

Тази статия се преработва! Благодаря ви за разбирането!

Модерен язовире сложна хидравлична конструкция, предназначена да поддържа необходимия обем вода в определени граници. Най-честата употреба на язовир е да блокира речно корито, за да създаде налягане и резервоар за водноелектрическа централа. В допълнение към генерирането на електричество във водноелектрическите централи, повишаването на нивото на водата в реката създава благоприятни условия за рафтинг, корабоплаване, напояване и водоснабдяване. В същото време, когато се създава резервоар, значителна площ от често плодородна земя е наводнена, естествената миграция на рибата е затруднена и климатът в близост до резервоара се променя.

Язовирите се класифицират по няколко критерия:
По роля във ВиК:

• глухи;
• преливници;
• станция;

По стойност на налягането:

• ниско налягане;
• средно налягане;
• високо налягане;

Според използвания материал:

• бетон (стоманобетон);
• земята;
• дървени;

По дизайн:

• гравитационен;
• контрафорси;
• сводест;

Язовирът се нарича сляп, ако неговият дизайн не предвижда преливни устройства. преливна язовирна стена, както подсказва името, е оборудван с един от видовете преливни устройства и е проектиран да пропуска излишната вода в задната вода. Станция Дамоборудвани с водоснабдителни устройства.

Разделянето на язовирите по налягане, както и при водноелектрическите централи, е условно. Ето най-често срещаните стойности:

• нисконапорни язовири – до 20 м;
• среднонапорни язовири – от 20 до 80 m;
• високонапорни язовири - от 80 до 200 m;

Рамо до рамо с критерия за главата върви и използвания материал за язовира. Язовирите с високо налягане се изграждат от бетон или стоманобетон; в диапазона на средните налягания могат да се използват почвени материали за строителството, а язовирите с ниско налягане могат да се изграждат от дърво.

От своя страна неговата конструктивна характеристика е тясно свързана с материала, от който е изграден язовирът. Земни язовириИ дървени бентове може да бъде само гравитационно. Това означава, че стабилността на язовира, тоест способността да издържа на налягането на водата от резервоара, се определя само от теглото му. Гравитационни язовиримогат да бъдат издигнати върху всякакви основи.
Стоманобетон и бетонни язовиримогат да бъдат гравитационни, дъгообразни или подпорни.

Арка язовиросигурява стабилност в резервоар чрез прехвърляне на водното налягане от предната част на язовира към бреговете или опорите на брега. Необичайният му дизайн позволява това да се направи - изпъкнала дъга към горния басейн, наподобяваща арка отгоре (оттук и името). Но поради същата тази характеристика, той може да бъде построен само върху скалиста основа.

Подпорна язовирна стенаСъстои се от бетонни подове или сводове (арки), поддържани от контрафорси. В този случай таванът под налягане, под формата на плочи или сводове, не стои вертикално, а под определен ъгъл спрямо нагоре. Този дизайн осигурява стабилност не само поради теглото на язовира, но и поради натиска на водата върху наклонената му повърхност. Изграждането на контрафорсен язовир е възможно само върху скална основа.

От всички язовири арковите язовири със сигурност правят най-голямо впечатление. Изглежда абсолютно невероятно как тънка извита бетонна стена може да побере милиарди тонове вода и в същото време да има огромна граница на безопасност. Е, в крайна сметка сводестите язовири са просто много красиви.

Xiaowan е най-високият язовир в света. Снимка от тук

Принципът на работа на дъговите язовири е коренно различен от всички други видове язовири. Ако гравитационните и контрафорсните язовири оказват натиск върху основата, тогава дъговите язовири пренасят товара върху бреговете. Сводестият язовир може дори да бъде специално отрязан от основата с помощта на специален изрязан шев (това понякога се прави, за да се облекчат напреженията, които възникват при някои видове язовири).

Lumei Dam с шев в основата

В същото време бетонът в сводовата стена работи под натиск и в такава ситуация якостта му е изключително висока. Съответно, един дъгов язовир може да бъде изненадващо тънък - на височина от сто метра дебелината му може да бъде само 2-3 m.

В същото време не винаги се изграждат такива тънки сводести язовири. В зависимост от конкретните условия може да е по-ефективно да се изгради по-дебела или дори арково-гравитационна язовирна стена, чиято стабилност се осигурява както от акцента върху бреговете, така и от собственото й тегло.

Основното предимство на бетонния язовир е значителна икономия на бетон, достигаща 80% от количеството бетон в гравитачен язовир. В същото време дъговите язовири поставят специални изисквания към бреговете - към ширината на долината, нейната форма и качеството на скалите.

Язовир Ингури. Снимка от тук

В широки долини изграждането на дъгови язовири е неефективно. Има специален коефициент, който отразява съотношението на дължината на сводестата стена по билото към нейната височина (L/H). Най-ефективното изграждане на дъгови язовири е, ако този коефициент не надвишава 3,5, въпреки че са известни случаи на изграждане на дъгови язовири в относително широки участъци - например за Саяно-Шушенската водноелектрическа централа L/H = 4,56, за Язовир Пиеве ди Кадоре в Италия L/H=7.45.

Язовир Пиеве ди Кадоре. Снимка от тук

Те не обичат сводести бентове и асиметрични долини - арката не работи нормално при тях. Ако е необходимо, те дори прибягват до изграждането на специални връзки и подпорни стени. И накрая, скалите, в които лежи арката, трябва да са много здрави. Съответно идеалното място за дъгов язовир е планинско дефиле, където те се изграждат основно.

Схема на водноелектрическия язовир Xiaowan.

Устойчивостта на дъговите язовири е изключително висока. При моделни експерименти те се разрушават само при натоварвания 3-5 пъти по-високи от изчислените. Има добре известен пример за бедствие на язовир Вайонт (много висок и много тънък), когато свлачище в резервоара предизвика преливане на вода над язовира в слой от най-малко 70 м - язовирът устоя и, освен това почти не беше повреден.

Язовир Вайонт. Снимка от тук

В Русия има няколко дъгови язовира - три чисто дъгови язовира (Чиркейская, Миатлинская и Гунибская) и две дъгови гравитационни язовира (Саяно-Шушенская и Гергебилская). Има проект за Агвалинская водноелектрическа централа на река Андийское Койсу с дъгова дига с височина 210 м.

водноелектрическа централа Chirkey. Снимка от тук

Най-високият арков язовир в света е язовирът на китайската водноелектрическа централа Xiaowan на река Меконг с височина 292 м, пуснат в експлоатация през 2010 г. Преди това дълго време лидерството се държеше от язовира на водноелектрическата централа Inguri в Грузия, чиято височина е 271,5 м. В Китай се изграждат много високи аркови язовири - например язовирът на водноелектрическата централа Xiluodu е 278 м. m височина (между другото, мощността на водноелектрическата централа също е впечатляваща - 13 860 MW!). Там се строи и най-високият дъгов язовир в света - Zhinping-1 с височина 305 м. Това обаче не е границата - има красив проект за язовир Абу Шенейла в Судан с височина 335 м!

Съдържанието на статията

ДАМ,масивна преграда, издигната за задържане на водния поток, основната хидравлична структура за използване и регулиране водни ресурси. Още в праисторически времена в Египет, Месопотамия и други райони на човешко обитаване са били построени прости бентове под формата на насипи от пръст и камъни. В продължение на много векове дизайнът на язовирите се определя от съображения, извлечени само от практическия опит, и едва през 1853 г. френският инженер De Sasilli теоретично обосновава техните принципи на проектиране.

Преливните язовири се изграждат, за да се повиши нивото на реката или да се отклони водният поток, което обикновено е необходимо при изграждането на електроцентрали, за осигуряване на навигация или за напояване на земя. Слепи язовири (без преминаване на вода) блокират водно течение и създават резервоари, предназначени да осигурят на градовете вода или електричество, или за напояване и т.н. В много язовири от този тип горната част е разположена така, че при необходимост да може да служи като преливник. Язовирът издържа на налягането на водата или чрез собственото си тегло (гравитационни язовири), или чрез конструкцията си, чиито силови елементи осигуряват стабилността на цялата конструкция (сводести, контрафорсни язовири). Гравитационните язовири се изпълняват под формата на зидария, бетонни прегради, пръстен или скален (трошен камък) пълнител; други язовири са изградени от бетон, стоманобетон, стоманени конструкции или дървен материал.

Срязващи сили.

Язовирът е подложен на различни сили на срязване, причинени от налягането на водата, леда, седимента, вятъра, ударите на вълните, гравитационните сили, температурните промени и реакцията на почвата. В някои райони е необходимо да се вземе предвид възможността от земетресения. Подценяването на каквито и да е сили може да доведе до разрушаване на язовира поради изместване на основата му или претоварване на структурните му компоненти.

Хоризонталната компонента на водното налягане нараства с дълбочината, като е равна на произведението wh, Където ч– дълбочина и w– тегло на единица обем вода. Следователно общото хидростатично налягане върху елемент с единица дължина от напречното сечение на тялото на язовира е 1/2 ( wh 2), а резултатът от вертикалното му разпределение се прилага на ниво една трета от височината на язовира. При изчисляване на водното налягане върху язовир най-трудното нещо за определяне е филтрационното налягане, действащо върху основата на конструкцията, поради факта, че водата се просмуква под нея. За да се установи порядъкът на големината на тези сили, се провеждат множество изследвания както върху модели на язовир, така и в естествени условия. Стойностите на тези сили варират в зависимост от способността на почвеното легло да пропуска вода. Ако възглавницата на основата на язовира е камъчета, речен пясък, пореста скала или някаква рохкава утайка, тогава налягането върху основата на опорната призма на язовира ще бъде равно на пълния хидростатичен напор. Когато основата на язовирната стена е закрепена с циментова замазка към монолитна скална почва и замазката запълни всички нейни пукнатини, тогава това налягане представлява относително малка част (10–40%) от хидростатичния напор. Намаляването му по протежение на основата на язовира от опорната призма нагоре по течението към долната зависи от разстоянието и силите на срязване, а на ръба на долния склон на язовира налягането в долната част на течението става по-малко. Площта на основата на язовира, която е подложена на филтриращо налягане, варира от пълната му стойност (за язовири на пясъчна и чакълеста почва) до 0 (за язовири със здрав бетонен праг на скалиста почва). За да се намали влиянието на филтрационното налягане, се правят дренажни и обходни пътища за водни потоци, които могат да проникнат под язовира.

Основният ефект на вълните върху язовира се проявява в периодични промени в дълбочината на водната маса в контакт с язовира, въпреки че при някои обстоятелства напорната повърхност на язовира може също да изпита мощни удари от вълни поради тяхната кинетична енергия. Добро приближение към реалността дава формулата на Хоксли () за зависимостта на височината на вълната чот дължина Лнеговият „взрив“ (в метри), т.е. разстоянието, на което вълната достига пълната си височина. Налягането на лед върху язовира не е определено съвсем точно, но все пак е много по-малко от силите, които възникват поради увеличаването на обема на резервоара пред язовира. Практически приемлива оценка на налягането на леда е средно 210 kg/m2. Налягането от ледените маси може да бъде намалено чрез продухване на въздух през перфорирани тръби, положени пред язовира на голяма дълбочина. Въздушните мехурчета, издигайки се нагоре, изтласкват по-топла вода на повърхността и предотвратяват образуването на лед.

Гравитационни язовири.

Гравитационният язовир е застрахован срещу срутване, ако резултантната от всички сили на натиск и гравитация, действащи върху него, се приложи към основата на конструкцията; Въпреки това, язовир с безупречен дизайн изисква този резултат да бъде приложен към основата на сърцевината, разположена в средната част на тялото на язовира. Напреженията на натиск, развиващи се в опорните призми надолу и нагоре по течението на язовира, могат да бъдат изчислени от формулата V/b(1 ± 6 д/b), Където V– вертикален компонент на силата на реакция на земята, д– премахване на точката на прилагане от центъра, b– ширина на основата на язовира; Знакът плюс в скоби е взет за долната призма, а знакът минус за горната. Ако точката на прилагане на получената сила излиза извън границите на средната трета от основата на призмата на язовира, но все още се намира в самата основа, тогава напрежението върху долната призма се определя по формула 2 V/(b/2 – д). В този случай допустимите напрежения трябва да бъдат по-малки от разрушителните напрежения. Изместването на бента се възпрепятства главно от триенето му по земното легло, равно на произведението Vз f, Където f– коефициент на триене. Устойчивостта на срязване на бента се осигурява допълнително чрез задълбочаване на издатините на основата (зъбците) в земята.

Гравитационните язовири обикновено са дъги в план, поддържани от стръмни и твърди речни брегове; Такива структури имат свойствата на арки. Разпределението на съпротивлението на преместване на такъв бент, което обикновено е пропорционално на масата и другите физико-механични характеристики на материала, от който е изграден, не може да се опише с точна формула.

Течове.

Най-често водата се просмуква зад каменен бент през подлежащия почвен слой. Ако язовирът е поставен върху пласт от пропусклива скала, тогава обикновено неговата диафрагма е заровена в земята, така че напълно да блокира пътя на просмукващата се вода или да намали просмукването й до минимум. Стремят се да направят напорното лице на язовира водоустойчиво, но все пак е препоръчително предварително да се предвиди дренаж на просмукващата се вода в тялото на язовира. Земните бентове обикновено се правят с бетонна диафрагма или средната част на дебелината им (ядрото) се запълва с по-плътна почва. При каменните язовири се изграждат или водоустойчиви диафрагми (от конструкции и плътни естествени материали), или техните напорни повърхности са направени от бетон, асфалтобетон или листова стомана.

При изграждането на язовири от монолитен бетон е необходимо да се вземат специални мерки за предотвратяване на появата на пукнатини, през които може да изтече вода. Факт е, че при смесване на цимент с пясък и чакъл или чакъл във вода, в получената маса от течен бетон се развива химическа реакция с отделяне на топлина и повишаване на температурата, а след това, когато се втвърдява, бетонът се охлажда неравномерно и настъпва свиване, по време на което там могат да се образуват кухини и пукнатини. Вредните ефекти от нагряването и свиването на бетона, които могат да доведат до образуване на кухини и пукнатини, могат да бъдат намалени чрез контролиране на процеса на смесване различни начини: използвайте цимент с ниска екзотермичност; намалете дела на цимента до приемлив минимум; предварително охладете разтвора, преди да го поставите, така че създаваният бетонен блок да се формира при по-ниска температура; Омесената маса се охлажда с вода или друга охладителна система. Обикновено ширината на образувания монолитен блок не трябва да надвишава 15 m, дебелината на слоя бетонен разтвор, положен наведнъж, е 1,5–3 m, или следващият блок може да бъде положен след известно време или със съответно намаляване температурата на вече положената замазка. Фугите на съседните блокове са покрити с хидроизолационни прегради от гума, пластмаса или некорозионен метал. Въпреки това са предвидени мерки за свободното протичане на водата от вътрешната страна на хидроизолацията.

Аркови язовири.

Сводест язовир под формата на единична дъга, която блокира потока на реката от единия бряг до другия, се отличава с предимствата на здравината на своя дизайн. Той издържа на водно налягане благодарение на три важни свойства, които заедно осигуряват неговата стабилност: 1) устойчивостта на вертикалните елементи на структурата му (които действат като конзоли, вградени в основата); 2) маса; 3) особеностите на сводестата конструкция, която лежи с краищата си върху крайбрежните опори и предава водното налягане през тях. Ако долината на реката е сравнително тясна, тогава самата арка носи основното натоварване на водната маса; когато каналът е широк, другите две свойства също играят съществена роля. При експерименталния язовир Stevenson Creek, проектиран за разлика в нивото на водата от 18 m, носещата призма на напорната стена се отдели при разлика в нивото от 6 m, но след това арката издържа пълното натоварване. При подходящ терен изграждането на дъгов язовир е икономически изгодно, поради което през 20в. Издигнати са доста такива конструкции.

Натоварвания.

Напреженията, изпитвани от структурните елементи на дъгова стена, понякога се изчисляват, като язовирът се разглежда като сегмент от кръгъл цилиндър с разпределено радиално натоварване. В този случай формата на формулата е доста проста: С = 41,9RH/T, Където С- волтаж, Р– радиус на кръгъл цилиндър, з– височината на водния стълб, разположен над нивото на разглеждания структурен елемент на язовира, T– дебелина на дъгата на язовира на това ниво. Резултатът е, че дебелината трябва да бъде постоянна на едно и също ниво и да се увеличава от билото до основата на язовира. Тъй като това не отчита напреженията, възникващи поради температурни промени, свиване на материала и скъсяване на реброто на дъгата, моделът на обикновен цилиндър трябва да бъде изяснен и, като се вземат предвид размерите на язовирите, е необходимо да се пренесе изчислете цялата последователност от хоризонтални участъци на тялото на язовира, като разглеждате всеки от тях като еластична арка, чиито краища са вградени в крайбрежните опори. Процедурата за изчисление е подобна на тази, използвана при проектирането на дъгови мостове.

Тъй като напречното сечение на долината на реката има V-образен профил, дъгата на билото на сводовата стена е много по-дълга от дъгата на основата му. Ако при изчисленията за хоризонтални участъци от билото до основата на язовира вземем дъги със същия радиус като основа, тогава кривината на основата на язовира ще бъде недостатъчна, следователно някои сводести язовири се изчисляват при условие, че централният ъгъл е постоянен за всички хоризонтални напречни сечения. Това условие обаче понякога води до негладки контури на проектираната структура, така че на практика обикновено се намират компромисни подходи, като се използва постоянството или на радиуса, или на централния ъгъл.

Многопролетни язовири.

Сравнително ниски язовири на реки с широко корито в скално легло често се изграждат от структурни единици под формата на непрекъснати участъци между опори, опори или ферми. Напорните подове, които образуват напорната повърхност на язовира, могат да бъдат бетонни цилиндрични арки, стоманобетонни плочи или конструкции от стоманена ламарина или дебели дървени дъски. Ъгълът на наклона на напорната повърхност на язовира спрямо посоката на речния поток обикновено се избира близо до 45 °, поради което компонентът на теглото на водата, действаща върху язовира, спомага за повишаване на неговата стабилност.

Многосводният язовир се състои от бетонни полуцилиндри, лежащи с краищата си на контрафорси, разположени на всеки 15 м. Изгодно е да се правят ниски язовири на широки реки с камениста почва от такива многосводови конструкции, тъй като арките работят главно на компресия. , което води до спестяване на материали по време на строителството. Долните ръбове на полуцилиндрите обикновено са оборудвани с бетонен анкерен зъб, заровен в скалистата почва. В онези места на арките, където могат да възникнат напрежения на опън поради температурни колебания, се въвежда стоманена армировка; в райони със студен климат бетонните арки трябва да бъдат по-дебели, за да предпазят армировката от корозия при ниски температури. Подовете могат да бъдат направени и под формата на куполни сегменти.

При язовири с подове от стоманобетонни плочи за опори служат триъгълни контрафорси, като всяка плоча е направена така, че да запълва разстоянието между съседни опори и да е свързана със зъба на язовира. В райони със студен климат тънките плочи са неподходящи за този тип язовир, тъй като бързо губят своите експлоатационни характеристики.

Изградени са няколко язовири с напорни тавани от листова стомана; Те обикновено са предназначени за ниско налягане. В типичен дизайн на такава конструкция листове от стомана, наклонени под ъгъл от 45° спрямо потока, обхващат относително къси участъци от стоманени рамки, закотвени в скалата. Но стоманената ламарина се огъва между опорите и изпитва напрежения на опън, а не на натиск (като арка). За да се предотврати проникването на вода под язовира, листове в основата на конструкцията са вградени в зъба на язовира. Листовата стомана се използва и в мембраните на скални язовири.