6079
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
С. В. Соболь, А. В. Янченко
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Учебно-методическое пособие
по выполнению и защите выпускной квалификационной работы для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,
профиль Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
С. В. Соболь, А. В. Янченко
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Учебно-методическое пособие
по выполнению и защите выпускной квалификационной работы для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,
профиль Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство
Нижний Новгород
ННГАСУ
2022
УДК 626/627
Соболь С. В., Янченко А. В. Проектирование гидротехнических сооружений : учебно-методическое пособие / С. В. Соболь, А. В. Янченко; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 53 с. – Текст : электронный.
Описана организация процесса выполнения (в период преддипломной практики) и защиты (в период государственной итоговой аттестации) выпускных квалификационных работ (ВКР). Даны рекомендации по тематике, составу, объёму, содержанию ВКР. Указаны направления научных исследований при выполнении ВКР. Приведён список нормативных правовых актов и иных документов, используемых при проектировании гидротехнических сооружений.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство.
© С. В. Соболь, А. В. Янченко, 2022 © ННГАСУ, 2022.
3
Содержание
Предисловие ……………………………………………………………...……... 5
1.Организация проектирования, требования к бакалаврской работе,
порядок её защиты …………………………………………………………... 6
2. Примеры содержания бакалаврских работ (проектов)….……………… 11
2.1.Проект «Речной гидроузел транспортного и/или энергетического назначения» ……........................................................................................ 11
Основные показатели проекта (паспорт гидроузла) ............................. |
11 |
Введение …….................................................................................................. |
13 |
2.1.1. Исходные данные для проектирования ……................................. |
13 |
2.1.1.1. Народнохозяйственное значение гидроузла ............................ |
13 |
2.1.1.2. Климат района ……...................................................................... |
14 |
2.1.1.3. Гидрологические характеристики реки .................................. |
14 |
2.1.1.4. Топографическая обстановка ……............................................ |
14 |
2.1.1.5. Инженерно-геологические условия …….................................. |
15 |
2.1.1.6. Местные строительные материалы ……................................. |
15 |
2.1.1.7. Характеристика водохранилища ……...................................... |
15 |
2.1.1.8. Сведения о водопотребителях и водопользователях ............ |
15 |
2.1.2. Генеральный план ……...................................................................... |
16 |
2.1.2.1. Состав сооружений гидроузла ................................................... |
16 |
2.1.2.2. Компоновка гидроузла ................................................................ |
16 |
2.1.2.3. Объёмы основных работ по гидроузлу .................................... |
16 |
2.1.3. Основные сооружения гидроузла ……............................................ |
17 |
2.1.3.1. Варианты сооружений ................................................................. |
17 |
2.1.3.2. Земляная плотина ........................................................................ |
17 |
2.1.3.3. Водосливная плотина .................................................................. |
17 |
2.1.3.4. Здание ГЭС ……............................................................................ |
18 |
2.1.3.5. Судоходный шлюз ……................................................................ |
18 |
2.1.4. Организация строительства гидроузла …….................................. |
18 |
2.1.4.1. Очерёдность строительства ....................................................... |
18 |
2.1.4.2. Календарный план ....................................................................... |
19 |
2.1.4.3. Стройгенплан ................................................................................ |
19 |
2.1.5. Технология производства работ ……............................................... |
19 |
2.1.6. Охрана окружающей среды ……...................................................... |
19 |
2.1.7. Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций .... |
20 |
2.1.8. Сметная стоимость строительства …….......................................... |
20 |
2.1.9. Экономические показатели проекта ……....................................... |
21 |
Чертежи ……................................................................................................... |
21 |
2.2.Проект «Малый гидроузел местного значения» ……………………. 22
2.3.Проект «Высоконапорный гидроузел» ………………………………. 24
2.4.Проект «Гидроэлектростанция» ………………………………………. 26 2.4.1. Исходные данные для проектирования ……................................. 26
2.4.2. Водноэнергетические расчёты ……................................................. 26
2.4.3. Компоновка и сооружения гидроузла ……..................................... 27
2.4.4. Здание ГЭС ……................................................................................... 27
2.4.4.1. Оборудование и водопроводящие пути ГЭС .......................... |
27 |
4 |
|
2.4.4.2. Варианты здания ГЭС ................................................................. |
27 |
2.4.4.3. Конструкция здания ГЭС ........................................................... |
28 |
2.4.5. Организация строительства и технология производства работ |
28 |
2.4.6. Сметная стоимость гидроэлектростанции ..................................... |
28 |
2.4.7. Экономические показатели гидроэлектростанции ...................... |
28 |
Чертежи ……................................................................................................... |
28 |
2.5.Проект «Малая ГЭС» …………………………………………………... 29
2.6.Проект «Судоходный шлюз» …………………………………….…….. 29
2.7.Проект «Причальная набережная»……………………………………. 32
2.8.Проект «Накопитель отходов промышленного производства» …... 33
2.9.Проект «Инженерная защита территории от затопления и подтопления» ……………………………………………………………. 35
3.Некоторые особенности проектирования ………………………………... 37
3.1.Проектирование реконструкции и (или) восстановления
гидротехнических объектов …………………………………………… |
37 |
3.2. Проектирование гидроузлов в условиях вечной мерзлоты ……….. |
38 |
3.3. Применение ЭВМ для автоматизации расчётов и проектирования |
39 |
3.4. Рекомендации по проведению научных исследований …………….. |
39 |
3.5. Удовлетворение требований к составу проектной документации .. |
40 |
Нормативные правовые акты и иные документы ........................................ |
41 |
Федеральные государственные образовательные стандарты …………. |
41 |
Законы, документы, утверждённые постановлениями |
|
и распоряжениями Правительства Российской Федерации …………… |
41 |
Межгосударственные и национальные стандарты ……………………... |
42 |
Своды правил и неактуализированные редакции строительных норм |
|
и правил ………………………………………………………………………... |
44 |
Ведомственные документы, пособия и рекомендации ………………….. |
47 |
5
Предисловие
Гидротехнические сооружения, это сооружения, подвергающиеся воздействию водной среды, предназначенные для использования и охраны водных ресурсов, предотвращения вредного воздействия вод, в том числе загрязнённых жидкими отходами, включая:
-плотины, здания гидроэлектростанций (ГЭС), гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) и приливных электростанций (ПЭС);
-водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъёмники, доки;
-сооружения, предназначенные для защиты от наводнений;
-сооружения, предназначенные для защиты от разрушений берегов морей
иозёр, берегов и дна рек и водохранилищ;
-устройства защиты от размывов на каналах;
-струенаправляющие и оградительные сооружения;
-сооружения (дамбы), ограждающие золо- и шлакоотвалы и хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций;
-набережные, пирсы, причальные сооружения портов;
-сооружения морских нефтегазопромыслов, системы гидротранспорта отходов и стоков, подачи осветлённой воды, сооружения систем технического водоснабжения, за исключением объектов централизованных систем горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и (или) водоотведения, предусмотренных федеральным законом от 7 декабря 2011 г. № 416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении" [СП 58.13300.2019].
Гидроузел, это комплекс гидротехнических сооружений, объединённых по расположению и совместному функционированию [ГОСТ Р 70214-2022].
Пособие разработано в помощь студентам и призвано способствовать качественному прохождению преддипломной практики (проводится для выполнения выпускной квалификационной работы) и государственной итоговой аттестации (включает подготовку к процедуре защиты и защиту выпускной квалификационной работы).
При составлении пособия учтены требования федерального государственного образовательного стандарта высшего образования – бакалавриат по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, утверждённого приказом Минобрнауки России от 31 мая 2017 г. № 481.
Пособие является общим. В нём кратко описана организация процесса проектирования, определён объём, рекомендовано содержание выпускных квалификационных работ (ВКР) различной тематики, изложены правила представления проектных материалов, приведён список нормативных правовых актов и иных документов, используемых при проектировании гидротехнических сооружений. Вместе с этим пособием следует использовать учебнометодические пособия, посвящённые конкретным объектам и вопросам проектирования, в том числе изданные в ННГАСУ.
6
1. Организация проектирования, требования к бакалаврской работе, порядок её защиты
По направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство в ННГАСУ выпускающей является кафедра гидротехнических и транспортных сооружений. Здесь выдаётся студенту задание на ВКР (бакалаврская работа), осуществляется текущий контроль, принимается зачёт по преддипломной практике. Успешная сдача зачёта является основанием для издания приказа о допуске студента к государственной итоговой аттестации. В состав государственной итоговой аттестации входит защита выпускной квалификационной работы, включая подготовку к процедуре защиты и процедуру защиты. Преподаватели кафедры гидротехнических и транспортных сооружений осуществляют общее руководство проектированием. Для консультирования студентов привлекаются специалисты смежных кафедр университета, а также научно-исследовательских, проектных, строительных организаций.
Тему ВКР (бакалаврской работы) студент получает в направившей его на обучение организации или на кафедре гидротехнических и транспортных сооружений.
Тематика ВКР отличается большим разнообразием. Объектом проектирования может быть:
гидроузел низко-, средне-, или высоконапорный комплексного назначения на крупной или малой реке;
гидроэнергоустановка (ГЭС, ГАЭС, ПЭС); водохранилище с комплексом сооружений инженерной защиты; порт речной или на водохранилище;
гидромелиоративная система, система инженерной защиты территории от затопления и подтопления;
комплекс гидротехнических сооружений системы водоснабжения тепловой или атомной электростанции, промышленного предприятия, населённого пункта;
комплекс гидротехнических сооружений системы складирования отходов промышленного производства;
комплекс гидротехнических сооружений системы защиты окружающей среды от аварийного розлива нефти из магистральных нефтепроводов;
комплекс сооружений по обустройству водоёмов и водотоков, предотвращению их от загрязнения и истощения;
элемент или одно из сооружений названных комплексов – плотина, водосброс, здание ГЭС, канал, туннель, шлюз, судоподъёмник, насосная станция, оградительная дамба, причал, берегоукрепление, рыбопропускное сооружение, отстойник, дренаж и т.п..
Может проектироваться новое строительство, а также ремонт, реконструкция, восстановление объекта.
Объект проектирования может находиться в условиях вечной мерзлоты, высокой сейсмичности или других сложных природных условиях.
7
Предпочтительны проекты, выполняемые по заказам различных организаций с перспективой практического использования. Приветствуется самостоятельный выбор темы студентом.
Всостав ВКР в качестве отдельного раздела может входить научноисследовательский раздел.
Тема ВКР (бакалаврской работы), руководитель и консультанты утверждаются приказом ректора.
Исходные материалы для проектирования должны быть реальными. Они подбираются студентом самостоятельно, могут быть предоставлены организацией, заказавшей проект, получены на кафедре гидротехнических и транспортных сооружений.
Материалы систематизируются для включения в текстовую часть (пояснительную записку) проектной документации.
Задание на ВКР выписывается руководителем после обсуждения со студентом темы ВКР и возможностей её реализации и согласуется заведующим кафедрой гидротехнических и транспортных сооружений.
Работа над проектной документацией ведётся студентом самостоятельно под наблюдением руководителя и консультантов и при контроле кафедры гидротехнических и транспортных сооружений за соблюдением графика проектирования.
Проектная документация состоит из текстовой и графической частей. Подготовка проектной документации должна осуществляться в соответствии с законодательством Российской Федерации о государственной тайне.
Текстовая часть содержит сведения в отношении объекта строительства, описание принятых технических и иных решений, пояснения, ссылки на нормативные и (или) технические документы, используемые при подготовке проектной документации и результаты расчётов, обосновывающие принятые решения.
Графическая часть отображает принятые технические и иные решения и выполняется в виде чертежей, схем, планов и других документов в графической форме.
Студенту предоставляется широкая инициатива в выборе компоновок и конструкций сооружений, способов организации строительства, производства работ.
Проектирование должно, как правило, вестись вариантным методом. Если объект проектирования построен, его осуществлённый вариант может рассматриваться в качестве альтернативного, но не основного. Основной предлагаемый в проекте вариант узла гидротехнических сооружений или отдельного сооружения должен быть авторской разработкой студента.
Вобязательном порядке должны соблюдаться положения действующих нормативных (актуализированных) документов.
Проектирование и трудоёмкие расчёты следует выполнять с использованием универсальных и специализированных программновычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования.
Вбакалаврской работе обязательны ссылки на источники приводимой информации.
8
Ответственность за достоверность расчётов и принятые технические решения несёт автор ВКР.
Бакалаврская работа формируется из следующих взаимосвязанных частей, чтобы в ней решался достаточно полный круг вопросов, относящихся к какому-либо узлу гидротехнических сооружений.
Схема планировочной организации земельного участка. Рассматривается состав сооружений. Решается генеральный план.
Конструктивные и объёмно-планировочные решения гидротехнических сооружений (включая вопросы охраны окружающей среды и работы сооружений в чрезвычайной ситуации). Детально проектируются одно-два сооружения.
Организация и технология строительно-монтажных работ (включая вопросы охраны труда) и экономический раздел. Проектируется организация строительства. Разрабатывается технология возведения одного-двух сооружений. Составляются сметы. Даётся экономическая оценка запроектированного объекта.
Многообразие тематики ВКР может приводить здесь к вариациям. Если, например, в бакалаврскую работу включён раздел, выполняемый согласно требованиям направившей его на обучение организации, раздел с результатами научных исследований и т.п., то, при большом объёме подобных разделов, названные выше части ВКР могут выполняться в сокращённом виде.
Вопросы охраны окружающей среды и работы сооружений в чрезвычайной ситуации в ВКР рассматриваются обязательно.
Состав и объём ВКР. Бакалаврская работа должна состоять из пояснительной записки с иллюстрациями – до 80 страниц машинописного текста формата А4 и от 5 до 6 листов чертежей формата А1.
Ниже приводится примерная структура выпускной квалификационной работы проектно-конструкторского направления (согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008 г. № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию»):
Титульный лист. Задание.
Содержание (оглавление).
Введение, включая обоснование актуальности темы, практической значимости объекта, инвестиционное обоснование.
Основная часть, составляемая из следующих разделов:
–*исходные данные (материалы инженерных изысканий);
–*схема планировочной организации земельного участка (генеральный план);
–архитектурные решения;
–*конструктивные и объёмно-планировочные решения гидротехнических сооружений;
–инженерное оборудование, сети инженерно-технического обеспечения, инженерно-технические мероприятия, технологические решения;
–*организация строительства;
–*перечень мероприятий по охране окружающей среды;
–*мероприятия по обеспечению безопасности объекта;
–мероприятия по обеспечению доступа инвалидов;
9
–мероприятия по обеспечению соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий, строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов;
–*смета на строительство объектов капитального строительства.
–раздел научного исследования.
Разделы, отмеченные знаком *, обязательны в ВКР, необходимость прочих разделов определяется индивидуально.
Заключение (технико-экономические показатели проекта).
Список использованных источников (библиографический список). Приложения.
Графический материал ВКР проектно-конструкторского направления должен содержать чертежи сооружений запроектированного объекта генеральный план (1 лист), гидротехнические сооружения (2 – 3 листа), организация строительства и технология строительства (1 – 2 листа) и др. с отражением технико-экономических показателей.
ВКР, при большом объёме работы над ней, может выполняться несколькими студентами совместно. В этом случае объём текстовой и графической составляющих должен быть увеличен кратно числу исполнителей.
Пояснительная записка обычно переплетается в один том и составляется в последовательности: титульный лист, задание на проектирование, содержание, введение, паспорт объекта, разделы записки, заключение, библиографический список, приложения.
В соответствующих случаях для удобства последующего использования пояснительная записка может состоять из нескольких томов. Например, в отдельный том желательно выделить научно-исследовательскую часть. Записку заказного работы целесообразно составить описательного (констатирующего) характера, а все расчёты вынести в том приложений (см. раздел 3.5).
По частям ВКР объём материала в записке распределяется примерно так: гидротехническая часть – 65 %, организационная, технологическая и экономическая – 35 %.
Содержание пояснительной записки и чертежей ВКР применительно к наиболее распространённым темам показано на примерах в нижеследующем разделе 2 методического пособия.
Примерами очерчен приблизительно одинаковый объём проектной работы, чтобы студенты при выполнении ВКР находились в равных условиях по затратам труда и времени.
Наиболее подробно изложено содержание ВКР «Речной гидроузел транспортного и/или энергетического назначения» в разделе 2.1 пособия. По содержанию других ВКР даны необходимые рекомендации со ссылками на раздел 2.1.
Оформление пояснительной записки и чертежей ВКР следует выполнить в строгом соответствии с действующими правилами и стандартами.
На заключительном этапе работы законченная и оформленная выпускная квалификационная работа подписывается автором, консультантами, руководителем, нормоконтролёром, просматривается и утверждается заведующим кафедрой гидротехнических и транспортных сооружений, с