Что такое плотина и зачем её строят
Плотина — это гидротехническое сооружение, которое возводится поперёк речного русла, полностью перекрывая естественное течение воды. Основная функция плотины — создание искусственного перепада уровней воды: с одной стороны формируется водохранилище с повышенным горизонтом, а с другой уровень остаётся низким. Этот перепад преобразует энергию спокойного течения в мощную энергию падающей воды, которую можно использовать в различных целях.
Основные цели строительства плотин
Создание плотин преследует несколько ключевых задач. Во-первых, это получение электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС). Во-вторых, плотины помогают аккумулировать паводковые воды для последующего орошения сельскохозяйственных угодий. Кроме того, они обеспечивают водоснабжение крупных населённых пунктов и промышленных предприятий, а также улучшают условия для судоходства, регулируя уровень воды в реке.
Классификация плотин по принципу работы
Все плотины делятся на два основных типа по способу пропуска воды. Глухие плотины полностью блокируют поток, не позволяя воде переливаться с верхнего бьефа на нижний. Водосливные плотины, наоборот, имеют специальные конструкции (гребень, отверстия), через которые осуществляется контролируемый сброс излишков воды. Именно водосливные плотины являются неотъемлемой частью гидроэлектростанций.
Конструктивные особенности и материалы
Высота и конструкция плотины определяются её назначением и используемыми материалами. Напор (перепад уровней) рассчитывается исходя из энергетических потребностей ГЭС, так как мощность станции напрямую зависит от количества воды и высоты её падения. Для строительства применяются различные материалы: грунт, камень, бетон и железобетон. Наиболее распространёнными для крупных объектов являются бетонные и железобетонные сооружения.
Типы бетонных плотин
Бетонные плотины, в свою очередь, подразделяются на несколько инженерных типов. Массивные (гравитационные) плотины удерживают напор воды исключительно за счёт собственного огромного веса. Арочные плотины имеют изогнутую форму и передают нагрузку от водохранилища на скальные берега по бокам ущелья. Гравитационно-арочные плотины сочетают оба принципа: они сопротивляются давлению и своим весом, и за счёт упора в берега. Яркими примерами таких грандиозных сооружений являются плотина Ингурской ГЭС (высота 271,5 м), Токтогульской ГЭС (215 м), Саяно-Шушенской ГЭС (240 м) и рекордная плотина Нурекской ГЭС, чья высота достигает 310 метров — это сравнимо со стометровым небоскрёбом.