Плотина

Плотина

Плотина – искусственная преграда для воды. Поперек рек и речек П. устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад, которым пользуются как механическою силою, или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки. Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются П. для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (р. Мета, Верхняя Волга и др.). П. вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озер и морей – для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод во внутрь страны. Искусство возведения П. известно уже с глубокой древности. О водоподъемных плотинах упоминает Геродот. Абулфеда сообщает о П., построенной персами для отвода воды от города Тостара. Шах-Аббас соорудил близ Катана каменную плотину длиною 36 м., высотою 16 м. и толщиною 10 м., снабженную у подошвы каналом для пропуска воды. Наконец, в древние времена строились также весьма большие П. для ограждения местностей от наводнений, напр. арабами во II ст. по Р. Хр. Подобные же работы, по рассказу Абулфеды, предприняты были Александром Македонским для предупреждения разлива озера Кадис, близ сирийского города Эмесы. П., преграждающие течение реки, производят подпор воды, который распространяется на известном протяжении вверх по течению. Водоподъемные П. разделяются на глухие, устроенные в виде сплошной массы; вовсе не пропускающие воды, водосливные, допускающие проток высокой весенней воды через гребень или водослив П., и разборчатые, со съемными затворами, которые совершенно удаляются перед весенними разливами или большими паводками, оставляя почти все русло реки открытым для свободного прохода воды, льда или судов и леcныx гонок. Иногда разборчатые П. устраиваются самодействующими, т. е. сами открываются при возвышении уровня воды до известного предела и сами закрываются при его понижении. Часто строятся смешанные П., состоящие из глухих и разборчатых частей, расположенных или одна возле другой, или так, что нижняя часть П. глухая, а верхняя разборчатая. Кроме того, в П. устраиваются особые отверстия для пропуска судов и лесных плотов, наз. шлюзами и полу шлюзами, а также водосливы и водоспуски для пропуска излишней воды. П. в разных странах имеют местные названия, которые отчасти указывают на тип устройства. У нас на Вышневолоцкой водной системе они называются бейшлотами, в Индии (Мадрас) аникутами, в Египте барражами (франц. Barrage), земляные П. у нас в запад. крае и на юге называются греблями. В Германии, Франции и Англии для механического вододействия часто употребляются водосливные П.; в России же водосливные П. встречаются редко и наиболее распространены створчатые. Причина этого заключается, во-первых, в сильном ледоходе в наших реках, при котором прочное устройство водосливных П. вообще трудно исполнимо, а во-вторых, в небольшой вообще высоте подъема воды, достигаемой глухими П. (редко выше 3 м.). Створчатые же П. поднимают воду на значительную высоту и образуют за собою весьма обширные пруды, вмещающие большой запас воды. В местах густонаселенных, где земля имеет большую ценность, образование подобных прудов, затопляющих окрестные угодья, было бы весьма убыточно. Так, напр., пруд, образуемый створчатыми П. на pp. Сестре и Черной, при Сестрорецком оружейном заводе, имеет до 12 кв. в. поверхности; на Уральских горных заводах, где во многих местах устроены наиболее обширные в России заводские П., площади прудов занимают от 10 до 30 кв. в., но есть пруды, которых площадь простирается до 60 кв. в. (напр. Черноисточинский, Кыштымский). Самые небольшие, обыкновенные мельничные пруды все-таки занимают 10, 20 и 30 дес. земли. Створчатые П. представляют еще то преимущество для механического вододействия, что посредством затворов водоспуска, называемых щитами, заставками, вешками (когда они сколочены из досок) и шандорами (когда они состоят из горизонтально укладываемых брусьев), можно регулировать воду, поднимаемую П., и держать ее уровень на определенной высоте, что весьма важно для правильного действия некоторых гидравлических приемников. Всякая П. своею постоянною частью образует порог, который возвышаясь над дном реки поперек ее русла, стесняет течете. Вследствие этого перед П. и ниже ее образуются сильные водовороты, действующие разрушительно на дно реки и на те части сооружения в отверстиях П., около которых совершается перепад воды, почему части эти должны быть устроены особенно прочно. Бока выпускных отверстий створчатых П. образуются так назыв. береговыми устоями, а самые отверстия, по ширине, разделяются на несколько частей промежуточными опорами или быками и щитовыми стойками. Дно отверст., по которому движется вода, называется флютбетом. Флютбет образуют понурный, водобойный и сливной полы, из которых первый предохраняет сооружение от водоворотов, защищая основание П. от давления подпруженной воды, второй принимает на себя удары перепадающей воды, а третий предназначается для ослабления действия водоворотов, образующихся за П. у ее подошвы. В малых П. понурный пол образуют иногда земляною отсыпью к порогу выпускного отверстия со стороны пруда, которую называют отмелью или отмелом. Каждая П., – будет ли она по материалу каменная, деревянная или земляная, или составленная из соединения различных материалов, а по роду своему водосливная или разборчатая – должна поднять воду и поддерживать уровень ее на определенной высоте, пропускать без вреда для выпускного отверстия, самой плотины и находящихся возле ее сооружений назначенное количество воды для действия гидравлических приемников, а также излишнюю воду, как при нормальном состоянии реки, так в во время самых высоких паводков, а иногда и идущий по реке лед; в случае судоходства или сплава она должна иметь приспособления для пропуска судов и плотов. При этом П. и все ее части должны иметь надлежащую прочность и устойчивость, чтобы давлением и движением воды, а иногда и льда П. не могла быть ни сдвинута с места, ни опрокинута, ни подмыта и ни прорвана ни в какой части. Главная задача в строительном отношении, при возведении П., заключающаяся в том, чтобы по возможности совершеннее прервать течете реки, представляет весьма сложное дело и требует от строителя не только знаний и опытности, но многих местных наблюдений и соображений, особенно если приток воды в реки значителен и подвержен большим колебаниям, а грунт русла слабый. Прорыв плотины иногда сопровождается большими бедствиями, вследствие сноса строений и даже разрушения целых селений, гибели людей и пр. (напр. разрушение Джонстоунской П. в Сев. Америке в 1887 г., Бузейской во Франции в 1892 г.; при последней катастрофе этого рода, в конце 1897 г., вследствие прорыва плотины С.-Кристин, близ Люшона во Франции, была разрушена целая деревня Монтобан. Земляные П., не смотря на все указанные опытом способы их уплотнения, могут быть пригодны для поднятия за ними воды на высоту не более 12 – 14 м. Для обеспечения непроницаемости земляных П., в Америке в последнее время стали строить их с бетонным ядром, иногда же в теле П. до высоты наибольшего подпорного горизонта закладывается каменная стенка. Обыкновенно же, для предупреждения просачивания, в ядро П. закладывается слой глины. На наружной части П. чистой глины нельзя употреблять; лучшим материалом для земляных П. считается песчано-глинистая земля. Толщина П. зависит от напора на нее воды, но во всяком случае должна быть не менее 4 м. Откосы земляных П. делаются довольно пологими. Внутренний откос должен быть не менее полуторного, а если можно ожидать обвалов, то делают его положе, доводя до тройного. Наружный откос, в зависимости от рода грунта, от полуторного до двойного. Для предупреждения разрушения откосов от ударов волн или от мороза, их дернуют или мостят на мхе, а при большой высоте откоса его укрепляют сухою каменною кладкою. Каменные П. представляют сооружения из каменных стен, промежутки между которыми заполняются землею; встречаются на французских каналах. Каменные П. делаются обыкновенно толщиною в половину высоты, а потому толщина их, при высоте напора от 10 до 20 м., доходит до 12 м. При большой высоте П. уширяют к основанию, придавая наклон наружной и внутренней поверхностям стены, по кривой, определяемой расчетом. Наиболее замечательною из каменных плотин, построенных в недавнее время, считается Нильский барраж, расположенный в 12 англ. милях ниже Каира, в пункте разделения Нила на 2 рукава – Розеттский и Дамиеттский. Сооружение это начато в 1843 г. Мегметом-Али, по проекту французского инженера Мужеля, который и руководил работами до 1850 г. После смерти Мегмета-Али работы были приостановлены и возобновились лишь в 1882 г., под руководством английского гидротехника инженера Монкрифа. Нильский барраж состоит из двух П., переброшенных через начало Розеттского и Дамиеттского рукавов и соединенных каменной набережной. По наружному виду, барраж представляет гигантский каменный мост, состоящий из множества узких пролетов. Розеттская плотина имеет в длину 1437 фт" а Дамиеттская 1709 фт. Египтяне называют барраж «Мостом благословений», так как он значительно расширил площадь орошения в тот период, когда в нем особенно нуждается Нижний Египет. Успех нильского барража побудил египетское правительство выработать проект второй, более грандиозной П. на этой же реке, у Асуана, длиною 18 км. и высотою 23 м. от дна реки, для накопления около миллиарда куб. м. воды. К работам предполагается приступить в скором времени. Деревянные П. состоят из флютбета, береговых устоев и быков, которые в России всегда устраиваются из ряжей, т. е. бревенчатых ящиков, заполняемых камнем. Для предупреждения просачивания воды поперек деревянной П., впереди понурного пола, под затворами и в конце водобойного и сливного полов забиваются сплошные стенки из шпунтовых свай. В случае твердого грунта, не допускающего забивки свай, нижние венцы ряжевых стен прикрепляются к скале болтами, с помощью выдолбленных в камне гнезд. Промежутки между венцами ряжевой нарубки проконопачиваются и стены обшиваются досками для предохранения от действия сырости. На устоях и быках, поперек всей П., устраивается мост, с которого можно управлять механизмами для подъема затворов. Последние состоят из стоек, пространство между которыми запирается щитами или шандорами. Подъемные механизмы состоят из горизонтального вала, на который навиваются цепи от затворов. П. с постоянными частями в виде устоев и быков, даже по открывании всех затворов, все же значительно стесняют живое сечение реки, так что на некоторых реках, промежутки эти должны оказаться недостаточными для пропуска полного количества весенних вод, что может повлечь за собою значительный подъем воды, затопление окружающей местности и разрушение самой П. В таких условиях прибегают к системам разборчатых П., которые дают возможность открыть все отверстие между устоями. Существует много различных устройств этого рода П., в которых устранены постоянные промежуточные быки. В П. Поаре временными опорами служат металлические фермы; устанавливаемые поперек всей реки по направлению течения. Фермы связаны поперечными связями, образующими мостик. В этот мостик упираются почти вертикальные шандоры или спицы (деревянные или металлические), которые нижними концами упираются в порог, вделанный в флютбет. Плотно между собою соприкасаясь спицы образуют род стены, подпирающей воду. Помощью соответственных механизмов такую П. можно быстро открыть, удалив спицы и разобрав связь между фермами, после чего последние ложатся на дно, вращаясь около нижнего своего основания. Таким образом открывается вся ширина реки. В П. системы Тенара заграждение составляется из ряда наклонных щитов, поддерживаемых подкосами, со стороны, противоположной напору. Подкос соединен со щитом посредством шарнира, так что помощью особой рейки, движущейся на катках вдоль всей П., и соединенного с нею зубчатого механизма, можно последовательно опрокинуть все щиты и опустить их на дно. На подобном же принципе основано устройство разборчатых П. системы Шаноана, в которых, для облегчения подъема щитов против течения, устанавливается впереди их вспомогательная П., состоящая из ферм Поаре и закрываемая спицами. При дальнейшем усовершенствовании этой системы, Шаноан устранил вспомогательную П. Поаре и взамен того сделал свою П. самодействующею, пользуясь для этого подпором воды,. которым приводится в движение колесо или турбина, перемещающая щиты. В П. системы Жирара и Каллона щиты поднимаются гидравлическими прессами. В самодействующей П. системы Дефонтена щит составляется из двух частей: верхней, поднимающейся над флютбетом, и нижней, помещенной в особой выемке в теле флютбета. Верхняя часть есть собственно затвор, а нижняя служит противовесом для передвижения верхней при помощи напора воды. Весь щит вращается на горизонтальной оси, соединяющей обе части его. Пуская воду в камеру противовеса, производят по желанию давление то на одну, то на другую сторону нижней половины щита и таким образом затвор, смотря по надобности, становится вертикально, образуя преграду для воды, или ложится на флютбет, открывая отверстие П. Этого рода П. с подвижными частями, называемый барабанными, в последнее время применены с большим успехом во Франции (Жуанвильская и Нуазьельская П. на р. Марне) и в Германии (на р. Кюдов у Тарновки; на р. Шпрее у Шарлотенбурга, на р. Майне и др.). В более широком смысле название П. применяют не только к сооружениям, устраиваемым поперек водотоков для подъема и накопления воды, но также к дамбам , которые возводятся вдоль рек и по берегам морей для защиты от наводнений, а также при разных мелиорационных предприятиях с целью осушки низменных местностей и т. д. Гребень приморских П. должен возвышаться над самым высоким уровнем моря на 1, 5 до 3 м. Речные оградительные П. обыкновенно возвышаются на 0, 5 м. над горизонтом высоких паводков. П. этого рода строятся большею частью в виде земляных валов или каменных дамб. Голландские П., с помощью которых удалось отвоевать от моря значительные пространства плодородной земли, представляют земляные насыпи, защищенные с внешней стороны камнем или рядами свай. Обширные П. для защиты от наводнений построены на многих реках, подверженных разливам, в Голдандии (Нижний Рейн, Ваал и др. реки), Сев. Германии (в низовьях Вислы, Одера, Эльбы и др.), Франции (Луара), Англии (Тайн, Уайтем, Уэлленд), Америке (р. Миссисипи), у нас на р. Тереке и др. В Западной Европе владельцы прибрежных земель соединяются в товарищества (Deichgenossenschaften в Германии), которые на общие средства возводят и содержат в исправности оградительные П. для защиты их угодий от затопления. Права и обязанности участников таких товариществ определяются специальными законами.

А. Таненбаум.