Усны барилга байгууламж, түүний зорилго

Гидротехник, түүний зорилго

Гидротехник гэдэг нь усны нөөцийг ашиглах болон усны хортой үйлчлэлтэй тэмцэх арга хэмжээг хэрэгжүүлэх тусгай барилга байгууламжийг судлах шинжлэх ухаан, техникийн салбар юм. Усны нөөцийг ашиглах буюу усны хортой үйлчлэлтэй тэмцэхэд зориулагдсан төрөл бүрийн барилгуудыг гидротехникийн барилга гэнэ.

Гидротехникийн шинжлэх ухааны зорилго бол гидротехникийн барилгын судалгаа болон хайгуул, өсөл зохиолт, байгуулалт ба ашиглалттай холбогдсон асуудлыг техник эдийн засгийн үндэслэлтэйгээр сонгон авах явдал мөн. Иймд гидротехникийн шинжлэх ухаан нь техник, шинжлэх ухааны бусад салбаруудтай салшгүй холбоотой байдаг. Үүнд, гидрологи (ус зүй), гидравлик, геодези, геологи ба гидрогеологи, материалын эсэргүүцэл, барилгын үйлдвэрлэлийн технологи ба зохион байгуулалт гэх мэт. Гидротехникийн барилгууд нь үргэлж устай холбоотой байдгаараа үйлдвэрийн ба иргэний барилгуудаас ялгаатай. Ус нь гидротехникийн барилгад механикийн, физик-химийн, биологийн үйлчилгээг үзүүлнэ.

Барилгад үйлчлэх усны механик үйлчилгээ нь статистикийн ба гидродинамикийн гэж хуваагдана.

Статистикийн үйлчилгээнд – усны гидростатикийн даралт, мөсөн бүрхүүлийн даралт, эргийн тулгуурын цаана буй хөрсний даралт, гидротехникийн барилгын өмнө хурж цугларсан хагшаасны даралт зэргүүд багтана.

Усны гидродинамикийн даралт нь усны долгионы цохилт, их хурдтай урсаж яваа мөс ба хөвөгч биесүүдийн цохилт, салхины даралт, шүүрэлтийн усны урсацын даралтын байдлаар илэрнэ.

Зураг №1. Боомтод үйлчлэх хүчнүүдийн схем, даралтын эпюр

Үүнээс гадна газар хөдлөл болдог нутаг районуудад гидродинамикийн даралт нь чичирхийллийн хүчнээс болж үүсэж болно. Усны физик-химийн үйлчилгээ нь бас олон төрлөөр илэрдэг. Үүнд: Барилгын гадна тал усны урсацад үрэгдэж элэгдэх, металл элементүүд зэврэх, бетон нь идэмхий усны нөлөөнөөс эвдрэлд орох гэх мэт.

Зураг №2. Бетон түргэн урсгуурын элэгдэл

Зураг №3. Шороон боомтын дундуурх шүүрэлт

Усны биологийн үйлчилгээ нь усан дотор байгаа амьд организмын үйл ажиллагааны нөлөөнөөс болж үүснэ. Барилгын модон хэсэг өмхрөх, суваг, яндан хоолойны дотор талд өвс ургамал ургах зэрэг болно. Гидротехникийн барилгад үйлчлэх усны ийм олон төрлийн үйлчилгээ нь барилгууд ба зарим хэсэг элементүүдийг хамгаалах арга хэмжээ авахыг зайлшгүй шаардана.

Гидротехникийн барилгуудыг барих нь орон нутгийн байгалийн нөхцөл байдалтай салшгүй холбоотой. Гидротехникийн барилга байгууламж нь ихээхэн хэмжээний газар нутгийн байгалийн нөхцөл ба эдийн засагт их нөлөөг үзүүлнэ.

Гидротехникийн томоохон барилгуудад хашигдсан ус нь голоо өгсөж хэдэн арван км зайнд тархах бөгөөд их хэмжээний талбай усанд автагдана.

Зураг №4. Боомт барихад үүсэх усан сан

Ус тогтоогч барилгууд усны ихээхэн нөөцийг тогтоон барьж байдаг. Хэрвээ барилга эвдэрч аваар болох нөхцөлд доод хашиц руу их хэмжээний ус урсан  хүний амь нас болон ардын аж ахуйд ихээхэн хохирол үзүүлж болох аюултай байдаг. Иймээс гидротехникийн барилгуудын хайгуул хийх, төсөл зохиолт, байгуулах, ашиглахад гидротехникчүүдэд өндөр хариуцлага ногдож байгаа ба дээрх ажлуудыг аваар гарахааргүй техник эдийн засгийн хувьд хамгийн ашигтай байхаар бодож хийж гүйцэтгэх хэрэгтэй.

Зураг №5. Гүүрийн тулгуур орчмын угаагдлын загварчлал

Зураг №6. Шороон боомтын эвдрэлийн үе.

Ус тогтоох барилга ба гулдрилын урсацын харилцан үйлчилгээ

Ус тогтоох гол барилга нь боомт байдаг. Боомт нь голын урсацыг хааж дээд хашицад усны түвшинг өндөрсгөнө. Дээд ба доод хашицын усны түвшний ялгаврыг түрэлт гэнэ.

 Зураг №7. Хүндийн хүчний боомтын хэлбэр, үйлчлэх хүчнүүд

Дээд хашицад усны түвшинг хэдэн арван метр, заримдаа хэдэн зуун метр өндөрсгөх нь хөрсний усны ба голын урсацын горимыг ихээхэн өөрчилнө.

Түрэлт үүссэнтэй  холбогдож барилгад усны гидростатикийн даралт үйлчилнэ. Ус тогтоох барилгын дээд хашицад усны гүн ихэссэний улмаас тэнд усны урсгалын хурд - V_O багасна. Боомтын, ус хаях нүх рүү ойртох тусам хурд - V₁ нэлээд ихсэх ба үүнтэй холбогдож гулдрилын ёроол усанд идэгдэнэ. Иймд үүнээс хамгаалж тусгай бэхэлгээ понурыг байгуулна. Урсац нь ус хаях ба ус халиах нүхээр гарахдаа хурд - V₂ нь дээд хэмжээндээ хүртэл ихсэх ба барилгад динамикийн үйлчилгээ үзүүлнэ. Урсац доод хашиц руу гарахдаа урсгалын хурд – V₃ нь бас л их хэмжээтэй (10-20 м/сек) байх ба  доод хашицын ёроолыг нурааж эвдэлнэ.

 

Зураг №8. Гидравликийн зохистой гадаргуутай ус халиагуурын CFD загвар, энерги унтраах хана

Иймд доод хашицын ёроолыг эвдрэлээс хамгаалж ус цохилтын бетон хавтан байрлуулна. Түүний хойно усыг нэвтрүүлэх бэхэлгээ–рисбермийг байгуулна. Түрэлтийг үүсгэснээр барилгын сууринд усны шүүрэлтийг бий болгоно.

Гидротехникийн барилгуудын ангилал

Усны аж ахуйн төрөл бүрийн салбарууд байгаль цаг уур, геологи ба гидрологийн янз бүрийн нөхцөлд олон янзын төрөл ба хийцтэй гидротехникийн барилгуудыг барьж байгуулдаг. Ийм учраас тэдгээрийг судлахад дөхөм болохын тулд дараах үндсэн шинжүүдээр нь ангилна. Үүнд, усны аж ахуйн салбарт үйлчилж буй байдал, ашиглах нөхцөл, зориулалт, хийцээр гэх мэтчилэн.

Усны аж ахуйн салбарт үйлчилж буй гидротехникийн барилгууд нь:

а) Мелиорацийн – газрын хөрсийг услах, хатаах, усжуулах зориулалттай (ус татамж, шахуургат станц, услалтын ба  халаалтын сувгууд, суваг дээрх барилгууд)

 Зураг №9. Услалтын систем

б) Усны эрчим хүчний – усны эрчим хүчийг ашиглахад зориулагдана. (усан цахилгаан станцын байшин, түрэлтийн усан сан, тэнцүүлэх цамхаг, деривацын түрэлттэй ба түрэлтгүй барилгууд)

 Зураг №10. Усан цахилгаан станцын барилга боомтын доод хашицаас

в) Усан тээврийн – усан онгоц явах ба мод урсгах зорилготой (Усан онгоц явах шлюз ба сувгууд, усан онгоц өргөх төхөөрөмжүүд, далай тэнгисийн боомт зогсоол)

 Зураг №11. Далайн эргийн боомт

Зураг №12. Усан зам, шлюз

г) Ус дамжуулгын – усан хангамжид зориулагдана. (ус татамжийн барилгууд, ус дамжуулагчууд, шахуургат станц, түрэлтийн цамхаг, ус нөөцлөх сав, ус цэвэрлэх байгууламжууд)

 

Зураг №17. Ус хангамжийн даралтат цамхаг

д) Загасны аж ахуйн – загасны цувц, загас өргөх төхөөрөмжүүд, загас үржүүлгийн цөөрөм гэх мэтчилэн хуваагдана.

 Зураг №18. Загасан цувц.

Зориулалт, гүйцэтгэж буй үүргээр  нь гидротехникийн барилгуудыг дараах үндсэн төрөлд хуваана. Үүнд:

а) Ус тогтоох барилгууд (боомт, далангууд болон бусад усны урсацыг хаах барилгууд)

б) Ус тохируулах (залах) барилгууд. Энэ барилгууд нь голын урсац гулдрилтай харилцан үйлчлэх үйлчилгээг тохируулах (зохицуулах) зорилготой юм.  (урсгал чиглүүлэх далан, ёроолын ба гадаргуун урсгал чиглүүлэх системүүд, эрэг, бэхлэлтийн барилгууд)

в) Ус татамжийн барилгууд – усны эх булгаас ус авах зориулалттай юм.

г) Ус дамжуулах барилгууд – усыг нэг цэгээс нөгөөд шилжүүлэх үүрэгтэй. (сувгууд, яндан хоолойнууд, ховилууд, туннелиуд гэх мэт)

д) Ус хаягч барилгууд – ус хадгалуур, цөөрөм ба сувгаас илүүдэл усыг зайлуулж хаях үүрэгтэй. 

 Зураг №19. Үерийн хамгаалалтын сувгийн уулзвар

Ашиглах нөхцөлөөр нь бүх гидротехникийн барилгуудыг байнгын ба түр гэж хуваана. Байнгын барилгад байнга ашиглагдаж байгаа объектын барилгууд хамаарна. Түр барилгад объектыг барьж байх үед юм уу, засвар ба  түр ашиглах үед хэрэглэгдэх барилгууд хамаарна.

Байнгын гидротехникийн барилгыг үндсэн ба туслах чанарын гэж хуваана. Үндсэн барилгад аваар ба засвар хийх үед системийн ажил бүрмөсөн зогсдог гидротехникийн барилгууд багтана. (боомт тохируулагчид ус хаягчууд гэх мэт).

Туслах чанарын барилгад, дээр дурдсан нөхцөлд барилгын зарим хэсэг нь ажиллаж байх барилгууд багтана (засварын хаалт, албаны гүүр, мөснөөс хамгаалах байгууламжууд гэх мэт).

Байнгын гидротехникийн барилгууд нь 4 үндсэн ангид хуваагдана. БНбД33-01-03 (СНиП П-А З-62). Барилгуудын ангиллыг доор хүснэгтээр харуулав. Холбоос БНбД

 Түр барилгууд V ангид хамаарна.

Барилгын анги тус бүрт нөөцийн коэффициент тооцоот зардал, барилгын хийцэд хэрэглэх барилгын материалын чанар ба төрөл зэргийг сонгож авна.

Ажиллах нөхцөлөөр нь гидротехникийн барилгыг гол мөрний ба системийн доторх өөрөөр хэлбэл, услалтын, хатаалтын бэлчээр усжуулалтын суваг дээрх барилгууд гэж хуваана.

Гол мөрний барилгад дараах барилгууд багтана. Үүнд:

1. Ус нэвтрүүлэх ба нэвтрүүлдэггүй боомтууд

2. Ус хаях ба ус гаргах барилгууд

3. Ус татах барилгууд

            4. Усан цахилган станцын байшин

            5. Хөлөг онгоц явагч шлюз ба гуалин урсгуур

            6. Загас цувах ба загас өргөгч барилгууд

            7. Голын хагшаастай тэмцэх барилга байгууламжууд (тунгаагчууд, угаагчууд, урсгал чиглүүлэгч систем гэх мэт)

            8. Голын гулдрилыг тохируулах барилгууд

            9. Мөснөөс хамгаалах ба зайр хаягч барилгууд

            Суваг дээрх барилгууд нь зориулалтаараа гурван хэсэгт хуваагдана. Үүнд:

1.    Тохируулах барилга

2.    Ус дамжуулах барилга

3.    Нийлүүлэгч барилга

Тохируулах барилгад ус гаргачууд, ус хуваагчууд, ус хэмжигчүүд, усны түвшин тохируулагч барилгууд, угаалтын ба ус хаягчууд багтана.

Ус дамжуулагч барилгад суваг, гүүрэн дамжуулга, гатлуур хоолой, туннель, онгоц, яндан хоолой зэрэг барилгууд хамаарна. Нийлүүлэгч барилгад перепад, түргэн урсгуур, консоль, хоолой зэрэг барилгууд багтана.

Зураг №20. Гол мөрний усан зангилгааны план:

Бетон боомт, усан цахилгаан станц, ус халиагуур, ус татах барилга, гол суваг, хүргэх ба зайлуулах гулдрил, загас явагч барилга г.м.

Эдгээрээс гадна суваг дээр системийн доторх тунгаагч усан цахилгаан станц, гүүр, хөлөг онгоц явдаг шлюз зэрэг барилгууд баригдаж болно. Гидротехникийн барилгыг хийц ба материалаар нь шороон, чулуун, бетон, төмөр бетон, модон ба хосолсон гэж хуваана. Ажлын нөхцөл ба байршилтаар нь нэгтгэсэн гидротехникийн барилгуудыг усан зангилаа гэж нэрлэнэ.

Усан зангилаа нь ус татагч, усны эрчим хүчний, усан тээврийн гэх мэт байдаг. Гол зориулалтаасаа хамааран усан зангилгаанууд ихэвчлэн нэгдмэл байдаг. Үүнд, ус  татагч эрчим хүчний, усан тээврийн – эрчим хүчний гэх мэт.

Гол мөрний зангилгаа нь түрэлттэй (боомттой) ба түрэлтгүй (боомтгүй) гэж байна. Заримдаа нутаг дэвсгэрээр нь хэд хэдэн усан зангилгаа ба гидротехникийн барилгуудыг нэгтгэсэн байдаг. Үүнийг гидротехникийн систем буюу гидросистем (multipurpose hydrosystem) гэж нэрлэнэ.

http://mmmhydropower.blogspot.com

Усны үндсэн байнгын барилга байгууламжийн өндөр ба түүний буурины хөрсний төрлөөс хамаарсан анги

Барилга байгууламж	Буурины хөрсний төрөл	Барилгын анги ба өндөр , м
		I	II	III	IV
1.    Шороон боомт	A Б В	100< 75< 50<	70-100 35-75 25-50	25-70 15-35 15-25	25> 15> 15>
2.    Бетон ба тѳмѳр бетон боомт, УЦС-ийн барилгын усан доорх бүтээц ба түрэлт бий болгож буй бусад байгууламжууд	A Б В	100< 50< 25<	60-100 25-50 20-25	25-60 10-25 10-20	25> 10> 10>
3.    Түшиц хана	A Б В	40< 30< 25<	25-40 20-30 18-25	15-25 12-20 10-18	15> 12> 10>
4.    Нуур, тэнгисийн усан замын зогсоолын барилга байгууламж (ачааны, зорчигчдын хөлөг онгоц засварын гэх мэт)	А, Б, В	25<	20-25	20>	-
5.    Нуур, тэнгисийн хөлөг онгоцны буудлын дотоод зориулалтын хаших байгууламжууд; энгийн хамгаалалтын эргийн бэхэлгээ; урсгал чиглүүлэх болон хагшаас тогтоох далангууд гэх мэт	А Б В	-	15<	15>
6.    Хаших байгууламж (далан болон давлагаа намжаагуур); мөснөөс хамгаалах байгууламж	А Б В	25<	5-25	5>	-

Тайлбар:

1.                  Хөрс :

А- хад

Б- элсэрхэг, хэмхтэст, хатуу ба хагас хатуу шавар

В- усаар ханасан уян налархай шавар

2.                  Барилгын өндөр ба түүний буурины тооцоог төрөл бүрий усны барилга байгууламж ба буурийг тооцох бусад Барилгын норм ба дүрэм (СНиП)-ийн дагуу тодорхойлно

3.     Энэ хүснэгтийн 4 ба 6-д заасан барилга байгууламжийн өндрийн оронд түүний дэргэдэх усны гүнийг авна.

Хүснэгт 2

Хамгаалалтын барилга байгууламжийн анги

Хамгаалах газар	Усны барилгын хамгийн их түрэлтэд /м/ тохирох анги
	I	II	III	IV
1 Барилгажих талбай: Хот суурингийн орон сууцны барилгын нягт (м2/га) 2500-аас дээш 2100-2500-хүртэл 1800-2100-хүртэл 1800-хүртэл	* - - -	5 хүртэл 8 хүртэл 10 хүртэл 10 дээш	3 хүртэл 5 хүртэл 8 хүртэл 10 хүртэл	- 2 хүртэл 5 хүртэл 8 хүртэл
2. Амралт сувиллын ба ариун цэвэр хамгаалалтын зориулалттай	-	-	10 дээш	10 хүртэл
3.Үйлдвэрийн зориулалттай : үйлдвэрийн газрын жилийн бүтээгдэхүүний хэмжээ сая.төгрөгөөр 2500 дээш 500-2500 600-хүртэл	* - -	5 хүртэл 8 хүртэл 8 дээш	3 хүртэл 5 хүртэл 8 хүртэл	- 2 хүртэл 5 хүртэл
4. Нийтийн аж ахуй -агуулахын : хотын нийтийн болон агуулахын аж ахуй, бусад аж ахуй	- -	8 хүртэл 8 дээш	5 хүртэл 8 хүртэл	2 хүртэл 5 хүртэл
5. Түүх соёлт дурсгалын газар	-	3 хүртэл	-	-

* Хэрэв хамгаалах барилга байгууламжийн осол нь гамшгийн шинжтэй хор уршгийг томоохон хот ба үйлдвэрийн газарт учруулахаар байвал I ангид хамруулж болно.

Хүснэгт 3

Ашиглалтын буруугаас үүдэлтэй хор уршгаас хамаарсан усны байнгын үндсэн барилга байгууламжийн анги

Усны барилга байгууламжийн зориулалт	Барилга байгууламжийн анги
1. УЦС.УНЦС, дулааны цахилгаан станцуудын, усны барилга байгууламж, хүчин чадал-сая кВт-аар 1.5 ба түүнээс дээш 1.5-аас бага	I II-IV
2. Атомын цахилгаан станцын усны барилга байгууламж (чадлаас үл хамаарна).	I

3. Услалтын ба хатаалтын системийн усны барилга байгууламжууд (Үйлчлэх талбай га-аар) 3000-аас дээш 1000-3000 500-1000 500-аас бага	I II III IV
4. Мелиорацын зориулалттай хиймэл нуурын усны түвшин өргөх барилгууд ; (Усан сангийн эзлэхүүн мян.м3-ээр) 10000-аас дээш 2000-10000 500-2000 500-аас бага	I II III IV
5. Усны аж ахуйн олон талын зориулалтын сувгууд ба тэдгээр дээрх барилгууд ; (үйлчлэх талбай мян.га-аар) 3000-аас дээш 1000-3000 500-1000 500-аас бага	I II III IV
6. Хөлөг онгоц засварлах үйлдвэрийн зориулалттай нуур, тэнгисийн хаших ба бусад усны барилга байгууламж	II, III
7. Гол түшиглэн байгуулсан хөлөг онгоцны буудал болон хөлөг онгоц засварлах үйлдвэрийн хаших байгууламж	III
8. Төмөр замын гарам, бааржын цувааны системийн нуур, тэнгисийн усан зогсоолын болон бусад усны барилга байгууламжийн; Ачаа эргэлт сая тонноор; 0.5 ба түүнээс дээш 0.5-аас бага	II III
9. Хөлөг онгоцны саатал, урсгал засвар, хангамжийн зориулалттай зогсоолын барилга байгууламж	III

Хүснэгт 4

Гол түшиглэн байгуулсан хөлөг онгоцны буудлын зэрэглэл

Буудлын зэрэглэл	Хоногийн дундаж w
	Ачаа эргэлт (шилжүүлсэн тонноор)	Зорчигч тээвэр (шилжүүлсэн зорчигчоор)
1 2 3 4	15000-аас дээш 3501-15000 751-3500 750 ба түүнээс бага	2000-аас дээш 501-2000 201-500 200 ба түүнээс бага

 

Уурхайн ус хаях барилга ба боомтын дээд налуугын асфальтан хучилт

 

Услалтын системийн гол суваг

 Уурхайн ус хаюур

З.Мижиддорж багшийн номноос хуулж зурагжуулав.