RU2474647C1 - Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward - Google Patents

Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward Download PDF

Info

Publication number
RU2474647C1
RU2474647C1 RU2011143189/13A RU2011143189A RU2474647C1 RU 2474647 C1 RU2474647 C1 RU 2474647C1 RU 2011143189/13 A RU2011143189/13 A RU 2011143189/13A RU 2011143189 A RU2011143189 A RU 2011143189A RU 2474647 C1 RU2474647 C1 RU 2474647C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reservoir
dam
snow
belt
creates
Prior art date
Application number
RU2011143189/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Петрович Ягин
Original Assignee
Василий Петрович Ягин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Петрович Ягин filed Critical Василий Петрович Ягин
Priority to RU2011143189/13A priority Critical patent/RU2474647C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474647C1 publication Critical patent/RU2474647C1/en

Links

Landscapes

  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed method consists in increasing intensity of heating top curved belt by winter solar rays by covering exposed ice surface in preset zone adjoining top curved belt edge with snow to up reflection of solar rays from reservoir winter surface. Curved belt top edge, above ice level in reservoir, is covered with the layer of dark material to up absorption of solar rays.
EFFECT: higher efficiency.
4 cl

Description

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано при эксплуатации бетонной арочно-гравитационной плотины в суровых климатических условиях в случае обращения ее верховой грани в южную сторону.The invention relates to the field of hydraulic engineering and can be used in the operation of a concrete arch-gravity dam in severe climatic conditions if its upper face turns to the south.

Бетонная арочно-гравитационная плотина имеет в плане криволинейный вид, а ее устойчивость и прочность обеспечиваются в основном действием собственного веса и частично работой плотины как свода с передачей нагрузки на скальные берега - борта ущелья. Такая плотина является переходным типом между гравитационной и арочной плотиной, обычно имеет большую высоту и ограниченное распространение. В России такая арочно-гравитационная плотина входит, например, в состав Саяно-Шушенской ГЭС (далее: СШГЭС).The concrete arch-gravity dam has a curvilinear plan, and its stability and strength are ensured mainly by the action of its own weight and partly by the work of the dam as a vault with the transfer of load to the rocky shores - the sides of the gorge. Such a dam is a transitional type between a gravitational and arched dam, usually has a high height and limited distribution. In Russia, such an arch-gravity dam is, for example, part of the Sayano-Shushenskaya hydroelectric power station (hereinafter: SSHHPP).

При эксплуатации такой арочно-гравитационной плотины в относительно широком ущелье в нижней части верховой (напорной) грани в охлажденном после строительного периода бетоне с неизбежностью возникают растягивающие напряжения, которые превосходят безопасную (допустимую) величину. Эти напряжения приводят к бессистемному и опасному раскрытию горизонтальных трещин на верховой грани плотины, разуплотнению горных пород основания под верховым технологическим столбом плотины и раскрытию контакта «скала-бетон», что обуславливает необходимость проведения весьма сложных и недостаточно эффективных ремонтных работ. Все это в существенной мере снижает надежность плотины при ее эксплуатации [1, стр.115-143].When operating such an arch-gravity dam in a relatively wide gorge in the lower part of the upper (pressure) face in concrete cooled after the construction period, tensile stresses inevitably arise that exceed the safe (permissible) value. These stresses lead to unsystematic and dangerous opening of horizontal cracks on the upper edge of the dam, decompaction of rocks of the base under the upper technological column of the dam and opening of the rock-concrete contact, which necessitates very complex and insufficiently effective repair work. All this significantly reduces the reliability of the dam during its operation [1, p. 115-143].

Известен способ, согласно которому плотину при эксплуатации снабжают ограждающей конструкцией, теплозащитное покрытие которой вместе с низовой гранью плотины образует отапливаемую греющими средствами полость, вмещающей в себя все турбинные водоводы и водосливную поверхность водосброса и обеспечивающей поддержание у низовой грани плотины положительную температуру в течение всего года. Этим самым для всей низовой грани плотины создают искусственный климат, близкий к оптимальному режиму, а именно: температура в полости всегда положительна, а сама полость защищена от атмосферных осадков. В результате такое тепловое воздействие обеспечивает целенаправленное, дополнительное относительно существующего обжатие бетона верховой грани плотины и горных пород в ее основании. Способ известен из источника [2, два последних абзаца], а оценка его эффективности дана в источнике [3].There is a method according to which a dam is provided with an enclosing structure during operation, the heat-protective coating of which, together with the bottom face of the dam, forms a cavity heated by heating means, which encloses all turbine conduits and the spillway of the spillway and maintains a positive temperature at the bottom of the dam throughout the year. This creates an artificial climate close to the optimal regime for the entire bottom face of the dam, namely: the temperature in the cavity is always positive, and the cavity itself is protected from atmospheric precipitation. As a result, this thermal effect provides a targeted, additional relative to the existing compression of the concrete of the upper face of the dam and rocks at its base. The method is known from the source [2, the last two paragraphs], and an assessment of its effectiveness is given in the source [3].

Однако осуществление этого способа в полном объеме связано со сложными работами и высокими затратами.However, the implementation of this method in full is associated with complex work and high costs.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ, согласно которому уменьшение растягивающих напряжений в бетоне у верховой грани плотины и в ее основании достигают путем теплового воздействия техническими средствами на тело верхнего арочного пояса и на вмещающие горные породы в местах примыкания его пят. При этом в качестве технических средств используют теплый воздух, подаваемый в продольные галереи и дренажные канавки, и воду, подогретую электронагревателями в тепловых скважинах [4].The closest technical solution to the proposed one is the method according to which the reduction of tensile stresses in concrete at the upper edge of the dam and at its base is achieved by heat exposure by technical means on the body of the upper arch belt and on the surrounding rocks at the junctions of its heels. At the same time, warm air supplied to longitudinal galleries and drainage grooves and water heated by electric heaters in thermal wells are used as technical means [4].

Недостаток этого известного способа заключается в его недостаточно высокой эффективности из-за сложности работ и высоких затрат на их выполнение. Поэтому способ целесообразно применять в сочетании с другими более простыми и менее затратными способами.The disadvantage of this known method is its insufficiently high efficiency due to the complexity of the work and the high cost of their implementation. Therefore, the method is advisable to use in combination with other simpler and less costly methods.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности способа эксплуатации арочно-гравитационной плотины, в котором повышение температуры тела верхового арочного пояса плотины произведено посредством простых и низко затратных работ.The problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of the method of operating an arch-gravity dam, in which the temperature of the body of the upper arch belt of the dam is increased by means of simple and low-cost work.

Указанная задача решается тем, что в способе эксплуатации бетонной арочно-гравитационной плотины, которая создает замерзающее водохранилище, а ее верховая грань обращена в южную сторону, согласно изобретению увеличивают интенсивность обогрева верхнего арочного пояса зимними солнечными лучами путем покрытия открытой поверхности льда слоем снега в заданной полосе, примыкающей к грани верхнего арочного пояса. Этот слой снега необходим для увеличения отражения солнечных лучей от зимней поверхности водохранилища.This problem is solved by the fact that in the method of operating a concrete arch-gravity dam, which creates a freezing reservoir, and its upper face facing south, according to the invention, the intensity of heating the upper arch belt with winter sun rays is increased by covering the open surface of the ice with a layer of snow in a given strip adjacent to the edge of the upper arched belt. This layer of snow is necessary to increase the reflection of sunlight from the winter surface of the reservoir.

Дополнительно:Additionally:

- лед покрывают снегом путем задержания снега на поверхности льда преградами;- ice is covered with snow by trapping snow on the ice surface;

- верховую грань арочного пояса выше уровня льда в водохранилище покрывают слоем материала, который имеет темный цвет и увеличивает поглощение солнечных лучей арочным поясом;- the top face of the arched belt above the ice level in the reservoir is covered with a layer of material that is dark in color and increases the absorption of sunlight by the arched belt;

- грань арочного пояса покрывают покрасочным слоем, который увеличивает коэффициент поглощения солнечных лучей до величины не менее 0,8.- the edge of the arch belt is covered with a paint layer, which increases the absorption coefficient of sunlight to at least 0.8.

Способность снега отражать солнечные лучи (лучистую энергию, радиацию, свет) примерно в два раза превышает такую способность льда. Коэффициент отражения солнечных лучей снега может достигать величины 0,9 и более. Падающие на снег перед верховой гранью плотины солнечные лучи отражаются и рассеиваются, при этом часть их возвращается в космос. Однако значительная часть отраженных солнечных лучей падает на верховую грань плотины и поглощается ею. В результате чего тело плотины, точнее ее верхнего арочного пояса, обогревается.The ability of snow to reflect sunlight (radiant energy, radiation, light) is approximately two times higher than that of ice. The reflection coefficient of sunlight of snow can reach a value of 0.9 or more. The sun's rays falling on the snow in front of the upper edge of the dam are reflected and scattered, with some of them returning to space. However, a significant part of the reflected sunlight falls on the upper edge of the dam and is absorbed by it. As a result, the body of the dam, or rather its upper arched belt, is heated.

В настоящее время на СШГЭС гребень плотины превышает НПУ на 8 м, а УМО на 47 м. Поэтому расчетный уровень зимней поверхности водохранилища можно принять примерно на 15-20 м ниже гребня плотины, а ширину покрываемой снегом полосы, соответственно, примерно 45-60 м. Лед покрывают снегом путем его задержания временными преградами, например валками из снега, подаваемого с гребня плотины снегоуборочной машиной.At present, at the SShHPP the crest of the dam exceeds the NPU by 8 m, and the ULR by 47 m. Therefore, the calculated level of the winter surface of the reservoir can be taken about 15-20 m below the crest of the dam, and the width of the snow-covered strip, respectively, about 45-60 m The ice is covered with snow by trapping it with temporary barriers, for example, with snow rolls fed from the crest of the dam by a snow blower.

Дополнительно верховую грань арочного пояса плотины выше расчетного уровня льда в водохранилище целесообразно покрыть слоем лакокрасочного материала (краска, эмаль, лак), который имеет темный цвет и увеличивает коэффициент поглощения солнечных лучей до величины не менее 0,8.In addition, it is advisable to cover the upper face of the arch belt of the dam above the calculated ice level in the reservoir with a layer of paint and varnish material (paint, enamel, varnish), which has a dark color and increases the absorption coefficient of sunlight to at least 0.8.

В таких условиях в случае воспроизводства всех пунктов формулы изобретения существующий в настоящее время обогрев верхнего арочного пояса со стороны его верховой грани зимними солнечными лучами может увеличиться, по меньшей мере, в полтора раза. В результате чего заявителем ожидается при НПУ увеличение продольных напряжений сжатия в арочном поясе на 0,2 МПа, уменьшение наклона в сторону нижнего бьефа центральной секции плотины на 0,4 см и уменьшение в ней растягивающих консольных напряжений на 0,2 МПа.Under such conditions, in the case of reproduction of all claims, the currently existing heating of the upper arched zone from the side of its upper face by winter sun rays can increase at least one and a half times. As a result, the applicant expects, during the NPU, an increase in the longitudinal compression stresses in the arch belt by 0.2 MPa, a decrease in the slope towards the downstream of the central section of the dam by 0.4 cm, and a decrease in tensile cantilever stresses of 0.2 MPa in it.

Этот ожидаемый технический результат по отношению к плотине в целом невысокий. Однако он достигается малыми затратами, что обеспечивает способу высокую эффективность по отношению к ранее указанным и другим известным способам, в которых предусматриваются воздействия на напряженно-деформированное состояние бетонной арочной или арочно-гравитационной плотины и, в первую очередь, увеличение величины сжимающих напряжений в консолях.This expected technical result in relation to the dam as a whole is low. However, it is achieved at low cost, which provides the method with high efficiency in relation to the previously mentioned and other known methods, which provide for the impact on the stress-strain state of a concrete arch or arch-gravity dam and, first of all, an increase in the magnitude of compressive stresses in the consoles.

Предложенный способ может быть воспроизведен как самостоятельно, так и совместно с другими способами аналогичного назначения.The proposed method can be reproduced both independently and in conjunction with other methods of similar purpose.

Источники информацииInformation sources

1. Брызгалов В.И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций. Производственное издание. - Красноярск: Сибирский издательский дом «Суриков», 1999.1. Bryzgalov V.I. From the experience of creating and developing the Krasnoyarsk and Sayano-Shushenskaya hydroelectric power stations. Production Edition. - Krasnoyarsk: Siberian Publishing House Surikov, 1999.

2. Ягин В.П. Турбинное водопроводящее сооружение // Гидротехническое строительство. 2005. №7.2. Yagin V.P. Turbine waterworks // Hydrotechnical construction. 2005. No. 7.

3. Каганов Г.М., Волков В.И., Учеваткин А.А. Пути усиления некоторых типов арочных плотин в широких створах // Гидротехническое строительство. 2011. №8.3. Kaganov G.M., Volkov V.I., Uchevatkin A.A. Ways of strengthening some types of arched dams in wide sections // Hydrotechnical construction. 2011. No8.

4. Патент Российской Федерации №2418911, кл. Е02В 7/10, опубл. 20.05.2011.4. Patent of the Russian Federation No. 2418911, cl. EB02 7/10, publ. 05/20/2011.

Claims (4)

1. Способ эксплуатации бетонной арочно-гравитационной плотины, которая создает замерзающее водохранилище, а ее верховая грань обращена в южную сторону, заключающийся в увеличении интенсивности обогрева верхнего арочного пояса зимними солнечными лучами путем покрытия открытой поверхности льда в заданной полосе, примыкающей к грани верхнего арочного пояса, слоем снега, который необходим для увеличения отражения солнечных лучей от зимней поверхности водохранилища.1. A method of operating a concrete arch-gravity dam that creates a freezing reservoir, and its upper face faces the south side, which consists in increasing the intensity of heating the upper arch belt with winter sunshine by covering the open ice surface in a given strip adjacent to the edge of the upper arch belt , a layer of snow, which is necessary to increase the reflection of sunlight from the winter surface of the reservoir. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что лед покрывают снегом путем задержания снега на поверхности льда преградами.2. The method according to claim 1, characterized in that the ice is covered with snow by retaining snow on the ice surface with barriers. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что верховую грань арочного пояса выше уровня льда в водохранилище покрывают слоем материала, который имеет темный цвет и увеличивает поглощение солнечных лучей арочным поясом.3. The method according to claim 1, characterized in that the top face of the arched belt above the ice level in the reservoir is covered with a layer of material that is dark in color and increases the absorption of sunlight by the arched belt. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что грань арочного пояса покрывают покрасочным слоем, который увеличивает коэффициент поглощения солнечных лучей до величины не менее 0,8. 4. The method according to claim 3, characterized in that the edge of the arched belt is covered with a paint layer, which increases the absorption coefficient of sunlight to at least 0.8.
RU2011143189/13A 2011-10-25 2011-10-25 Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward RU2474647C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143189/13A RU2474647C1 (en) 2011-10-25 2011-10-25 Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143189/13A RU2474647C1 (en) 2011-10-25 2011-10-25 Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2474647C1 true RU2474647C1 (en) 2013-02-10

Family

ID=49120441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011143189/13A RU2474647C1 (en) 2011-10-25 2011-10-25 Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474647C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399870A1 (en) * 1989-05-26 1990-11-28 Siplast S.A. Prefabricated element for the construction of a dam facing and construction method for such a dam
RU2105934C1 (en) * 1992-04-01 1998-02-27 Мишаль Рилевски Эженьюсз Device for entrapping solar energy and its transfer to medium to be heated
RU2224067C2 (en) * 2001-11-09 2004-02-20 Открытое акционерное общество "Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С. Непорожнего" Concrete dam, process of its erection, method of its exploitation and gear controlling temperature condition of concrete by outer face of dam
RU2418911C1 (en) * 2010-05-19 2011-05-20 Василий Петрович Ягин Method to increase reliability of concrete arc-gravity dam in operation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399870A1 (en) * 1989-05-26 1990-11-28 Siplast S.A. Prefabricated element for the construction of a dam facing and construction method for such a dam
RU2105934C1 (en) * 1992-04-01 1998-02-27 Мишаль Рилевски Эженьюсз Device for entrapping solar energy and its transfer to medium to be heated
RU2224067C2 (en) * 2001-11-09 2004-02-20 Открытое акционерное общество "Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С. Непорожнего" Concrete dam, process of its erection, method of its exploitation and gear controlling temperature condition of concrete by outer face of dam
RU2418911C1 (en) * 2010-05-19 2011-05-20 Василий Петрович Ягин Method to increase reliability of concrete arc-gravity dam in operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dezfooli et al. Solar pavement: A new emerging technology
CN102405799B (en) Mechanical scraping and electrical heating combined snow removal greenhouse
RU2418911C1 (en) Method to increase reliability of concrete arc-gravity dam in operation
Liu et al. Performance, applicability, and optimization of a new slope cooling and protection structure for road embankment over warm permafrost
CN107905179A (en) A kind of cold area's earth and rockfill dam anti-freeze expansion structure and its construction method
RU2474647C1 (en) Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward
CN112923580A (en) Self-circulation anti-freezing expansion heat-collecting device and roadbed thereof
CN206189268U (en) System for utilize groundwater regulation and control pitch bridge deck pavement temperature
CN205530214U (en) Broken rising temperature device of frozen soil
EP2143857A4 (en) Border for swimming pools
FR2996357A1 (en) Installation for controlling temperature of solar panel, has two consecutive supports forming vacuum, where supports are partitioned longitudinally by sun-side structure and partially by one of opposite side sheets
RU2381328C1 (en) Pipe culvert under banked earth in conditions of northern climatic building zone and operation method thereof
KR101159195B1 (en) Apparatus for preventing road freezing using dye-sensitized solar cell
Zhang et al. Experimental and numerical study of heating embankment utilizing solar energy in seasonally frozen regions
RU2465395C1 (en) Dam from soil materials
RU2434993C1 (en) Method to increase reliability of concrete arc gravitation dam under operation
CN208219327U (en) A kind of temperature and humidity control system for frozen ground regions road structure
RU179729U1 (en) DEVICE FOR REGULATING HEAT TRANSFER
Nowak Heating of external surfaces by means of heat pumps
CN201424731Y (en) Insulating, temperature-adjusting and ventilating roof structure
CN219930611U (en) Highway tunnel portal road surface insulation construction
RU2469147C1 (en) Dam of soil materials
Khokholov et al. Mathematical Modeling of Heat-Exchange Processes in Outdoor Storage of Frozen Coal
RU2778817C1 (en) Self-circulation preventing heaving during freezing heat collecting device and its ground base
CN204589760U (en) A kind of active anti-ice snow-melting system based on thermal pipe heating road surface