No dīķa līdz aizsprostam

Šķiet, mūsdienās vairs nekas nav neiespējams: izbūvēt milzu debesskrāpi - vienmēr laipni, sasniegt okeāna dzīles - bez problēmām. Inženieru idejas un tehniskais progress strauji jo strauji soļo uz priekšu. Vēl pagājušā gadsimta vidū mēģinājumi pagriezt upes straumi citā virzienā šķita kas neticams. Ko lai sakām tagad - teju ikviens sevi cienošs zemesgabala vai vasarnīcas īpašnieks vēlas pie mājas iekārtot privāto dīķi vai nelielu ūdenskritumu.

Gan augstāko tehnoloģiju industriālās būves, gan savdabīgās „kaprīzes" pie mājas ir hidrotehniskās būvniecības speciālistu kompetencē. Tikai katram no viņiem ir sava, šaurāka specializācija - viens risina jautājumu, kur labāk ierīkot jaunu HES, otrs savukārt cenšas labiekārtot un saglabāt upes krastus pilsētas robežās. Viņiem svarīgs ir viss, pat neliels dīķītis pie savrupmājas.

Hidrotehniskās būves. No A līdz Z.

Būtībā nodefinēt jēdzienu „hidrotehniskās būve" nebūt nav sarežģīti. Tās ir visas celtnes, kas tiek izmantotas ūdens resursu apsaimniekošanai, kā arī cīņai ar dažkārt postošo ūdens iedarbību. Piemēru šādām būvēm - vesela jūra (gan tiešā, gan pārnestā nozīmē...). Daudzas no tām zinām visi - dambji, piestātnes, hidroelektrostacijas, kanāli, ostas. Citas ir ļoti šauri specializētas: hidromelioratīvās sistēmas (tiek izmantotas lauksaimniecībā), kuģošanas iekārtas, ūdensvadi, nosēdtvertnes un lērums citu. Viena veida būves tiek celtas kādas tautsaimniecības nozares vajadzībām, citas turpretī cilvēkus pasargā no ūdens stihijas.

Atkarībā no izvietojuma hidrotehniskās būves tiek iedalītas vairākās grupās - jūras, upes, ezera, dīķa. Izšķir arī virszemes un pazemes hidrotehniskās būves. Savukārt pēc ūdenssaimniecības jomas, kurā būve tiek izmantota, iekārtas iedala daudzās kategorijās - tās var tikt ekspluatētas ūdens enerģētikas, meliorācijas, ūdens transporta, koku pludināšanas, zivju saimniecības, ūdens apgādes un kanalizācijas, ūdens dzīļu izmantošanas, pilsētu labiekārtošanas, sporta un estētikas vajadzībām.

Ir vispārējās hidrotehniskās būves, kas ir piemērotas praktiski visu veidu ūdens resursu izmantošanai, un speciālās, kas tiek būvētas kādai vienai ūdenssaimniecības nozarei. Par vispārējām būvēm uzskatāmas:

• ūdens aizsprostošanas iekārtas. Veido spiedienu vai ūdens līmeņu starpību pirms iekārtas un pēc tās. Izplatītākie piemēri - aizsprosti (populārākās un svarīgākās hidrotehniskās būves), kas aizšķērso upes gultni, un upju ielejas, kas palielina ūdenslīmeni augšbjefā; dambji (jeb aizsargvaļņi), kas norobežo piekrastes zonu un novērš tās applūšanu palu laikā pie upēm, jūrām un ezeriem;
• ūdens transportēšanas iekārtas. Kalpo ūdens nogādāšanai vajadzīgajā vietā - kanāli, hidrotehniskie tuneļi, cauruļvadi, teknes. Dažas no tām, piemēram, kanāli, izvietojuma īpatnību, satiksmes ceļu šķērsošanas nepieciešamības un ekspluatācijas drošības dēļ, paralēli prasa citu hidrotehnisko būvju ierīkošanu, kas vēlāk tiek apvienotas vienā sistēmā (akvedukti, zemtekas, tilti, prāmju pārceltuves, sprosti, vārti, slūžas, vižņu pārvadi u.c.)
• regulācijas iekārtas. Ir piemērotas ūdens dabīgās plūšanas nosacījumu uzlabošanai un upju gultņu un krastu pasargāšanai no izskalošanas, sanesumu veidošanās, ledus postošās iedarbības u.c. Upju regulēšanas procesā izmanto strūklu vadīšanas ierīces (būnas, vairogus, dambjus u.c.), krastu nostiprināšanas iekārtas, ledus vadīšanas un ledus apturēšanas būves.
• ūdens ņemšanas iekārtas. Tās tiek izmantotas ūdens ņemšanai no avota un tā piegādei ūdensvadā. Līdz ar nepārtrauktu lietotāju apgādi nepieciešamajā apjomā un laikā, tās pasargā ūdens transportēšanas iekārtas no ledus, vižņu, sanesumu u.c. iekļūšanas.
• ūdens aizvades iekārtas (brīvslūžas) kalpo liekā ūdens izvadīšanai no ūdenstilpnēm, kanāliem, spiediena baseiniem. Tās var būt gultņu vai krastu; virskārtas un dziļuma; tādas, kas ļauj ūdenskrātuves atbrīvot no ūdens pilnīgi vai daļēji. Izvadītā ūdens apjoma regulēšanai šādas iekārtas bieži tiek apgādātas ar īpašajiem aizvariem. Nelielie apjomi pieļauj arī automātisko brīvslūžu izmantošanu, kas tiek iedarbinātas augšbjefa līmenim pārsniedzot noteiktu rādītāju. Par tādiem uzskatāmi arī vaļējās pārgāznes (bez aizvariem), aizvades ar automātiskajiem aizvariem, sifona ūdens aizvades.

Speciālās hidrotehniskās būves:

• būves ūdens enerģijas izmantošanai hidroelektriskajās stacijās, spiediena baseini u.c.;
• ūdens transporta iekārtas - kuģu slūžas, kuģu celtņi, bākas utt.;
• kuģošanas aprīkojums - plostu pārceltuves utt.;
• ostu aprīkojums - moli, viļņlauži, muliņi, piestātnes, doki, eliņi u.c.;
• meliorācijas iekārtas - maģistrālie un sadales kanāli, regulācijas slūžas irigācijas un susināšanas sistēmās;
• zivju saimniecības aprīkojums - zivju ceļi, zivju celtņi, dīķi u tml.

Daudzos gadījumos vispārējās un speciālās iekārtas tiek apvienotas vienā kompleksā, piemēram, brīvslūžas un hidroelektrostacijas ēka (apvienotā HES), vai citas celtnes, kas ir piemērotas vairāku funkciju vienlaicīgai veikšanai. Hidrotehniskās būves, kas veic kādu kopīgu ūdens resursu apsaimniekošanas funkciju un ir izvietotas vienuviet, veido kompleksus jeb hidrotehnisko būvju mezglus (hidromezglus). Vairāki hidromezgli tiek apvienoti ūdenssaimniecības sistēmas - enerģētikas, transporta, irigācijas u.c.

Pēdējā laikā ir izveidojusies arī trešā hidrotehnisko būvju grupa. Pagaidām tā gan nav īpaši populāra (citi to pat dēvē par "iegribām") - individuālā hidrotehniskā būvniecība jeb privāto "upju", "ezeru", "dīķu" un "ūdenskritumu" ierīkošana. Tātad - tas pats ūdens vien ir, tikai šajā gadījumā izmantojams garastāvokļa uzlabošanai un vides izrotāšanai. Dauzu uzņēmumu darbības virzienu klāstā jau sen iekļauts tāds pakalpojums, kā "ekoloģiskā hidrotehniskā būvniecība". Tā, protams, vispirms skar upju dabīgās gultnes ekoloģijas (piemēram, pilsētas robežās), ezeru un citu ūdenstilpņu krastu saglabāšanu. Taču arī jauks mākslīgs dīķis dārzā ir ļoti nozīmīgs jautājums. Šādi tiek veikta iejaukšanās ekosistēmā, kas ir, lai gan neliela, taču ļoti svarīga dabas sastāvdaļa. Tādēļ gan lielās, gan mazās hidrotehniskās būves jāierīko tikai augsti kvalificētajiem speciālistiem.

Viss sākas ar projektu

Tieši tā - VISS. Pat maziņš dīķītis pieci reiz pieci metri. Vēl vairāk, piebildīsim, ka pirms speciālists uzsāks projekta izstrādi, ir jāveic dažādi sagatavošanas darbi. Pirmais, kas jāatceras - hidrotehniskās būves ierīkošana jāprojektē saskaņā ar kompleksās ūdens resursu izmantošanas prasībām. Vērā jāņem (jāveic nepieciešamā izpēte) vietējā ūdens apvidus "karte" - kādi strauti plūst tuvākajā apkaimē, kā virzās gruntsūdeņi, kādas ūdenstilpnes tuvumā atrodas. Izstrādājot sarežģītākās konstrukcijas projektu (kas, piemēram, skars dzīvojamo masīvu), vērā jāņem arī būvniecības kooperēšanas iespējas uz pilsētsaimniecības attīstības un ūdensvada vai ūdenstilpnes kompleksās izmantošanas shēmu pamata.

Kad speciālists uzsāks projekta izstrādi (pieņemot, ka izpēte jau ir veikta), viņš kopā ar pasūtītāju izvēlēsies celtnes veidu, tās parametrus un komponentus. Ņemot vērā faktu, ka ar stihiju joki mazi, ūdens atskaites līmeņus izvēlās, balstoties uz būves variantu tehniski ekonomiskajiem rādītājiem. Speciālisti obligāti ņem vērā:

• būvju uzcelšanas vietu, dabas apstākļus apvidū (klimata, inženierģeoloģiskos, hidroģeoloģiskos, seismiskos, topogrāfiskos, bioloģiskos utt.);
• pilsētsaimniecības nozaru attīstību un izvietojumu, tajā skaitā enerģijas patērēšanu, transporta shēmas izmaiņas un kravu apgrozījuma pieaugumu, irigācijas un susināšanas sistēmu, apūdeņošanas, ūdensapgādes attīstību, kuģu būvniecības un remonta iekārtas, jūras krastu komplekso apsaimniekošanu, tajā skaitā naftas un gāzes atradnes;
• hidroloģiskās prognozes par upes režīma izmaiņām augšbjefā un lejasbjefā; piedūņošanos ar sanesumiem un upju, jūru un ūdenskrātuvju krastu un gultņu pārformēšanos, teritoriju applūšanu un tajās izvietoto ēku pasargāšanu;
• kuģošanas, baļķu pludināšanas, zivju saimniecības, ūdensapgādes un melioratīvo sistēmu nosacījumu un uzdevumu pārmaiņas;
• noteikto dabas resursu izmantošanas režīmu (lauksamniecības zemes, dabas liegumi u.c.);
• iedzīvotāju ikdienas un atpūtas nosacījumus (pludmales, kūrortu zonas u tml.);
• pasākumus, kas nodrošina nepieciešamo ūdens kvalitātes līmeni;
• ūdens kvalitāti veicinošus pasākumus;
• ēku īslaicīgās vai pastāvīgās ekspluatācijas nosacījumus;
• grunts termiskā režīma un kriogēnās struktūras izmaiņas (it īpaši vietās, kur vērojamas sasalušas gruntis);
• estētiskas un arhitektūras prasību izpildi attiecībā uz ēkām, kas izvietotas ūdenstilpņu krastos.

Iespējams, projektējot mazās hidrotehniskās būves, visu šo prasību izpilde nebūs aktuāla, taču ikviens sevi cienošs speciālists izrēķinās topošās būves bezavārijas funkcionēšanas situācijas, ņemot vērā visus iespējamos parametrus, kas ietekmē ēkas drošību un izturību.

Projektējot hidrotehniskās būves, jānodrošina:

• ēku drošība un visi nepieciešamie apstākļi tās veiksmīgai funkcionēšanai, kā arī nosacījumi sanesumu, vižņu un peldošo priekšmetu nelabvēlīgās ietekmes mazināšanai;
• regulāri darba novērojumi, sekojot līdzi ēku funkcionēšanai un stāvoklim, kā arī aprīkojumam būvniecības un ekspluatācijas gaitā;
• atbilstošs arhitektūras noformējums;
• vietējo derīgo izrakteņu atradņu pasargāšana;
• ugunsdrošība un ugunsdzēsības līdzekļi visā būvniecības un ekspluatācijas gaitā.

Būvdarbiem sākoties

Visas hidrotehniskās būves tiek iedalītas trīs klasēs. Tas pārsvarā sakāms par industriālajiem objektiem, taču ignorēt šīs prasības nav ieteicams arī tad, ja tiek būvētas mazās hidrotehniskās iekārtas. Atkarībā no klases projektā tiek paredzēta drošības pakāpe jeb drošības un izturības rezerves, noteikts maksimālais ūdens patēriņš, būvmateriālu kvalitāte utt. Klase nosaka arī izpētes un projektēšanas darbu apjomu un struktūru.

Ikviena hidrotehniskā būve ir neatkārtojama raksturojumu ziņā. Diez vai izdosies atrast divus identiskus objektus - pati daba diktē ikviena būves elementa izveides īpatnības.

Hidrotehniskās būves raksturojošās īpatnības ir saistītas ar ūdens plūsmas, ledus, sanesumu u.c. faktoru ietekmi. Šī iedarbība var būt:

• mehāniska (statiskās un hidrodinamiskās slodzes, grunts sufozija utt.);
• fizikāli ķīmiskā (virsmu nodilums, metālu korozija, betona izskalošana);
• bioloģiskā (koka konstrukciju pūšana, dzīvo organismu kaitīgā iedarbība u.c.).

Dažu "lielo" hidrotehnisko būvju celšanas īpatnības tiek sarežģītas ar nepieciešamību izbūves gaitā (parasti dažus gadus) tam cauri laist upes resursus - ledu, pludināmos kokus, kuģus u.c.

Kvalitatīvai hidrotehnisko būvju izbūvei nepieciešama vērienīgāko darbu mehanizācija. Pārsvarā izmanto monolītās un saliekamās monolītās konstrukcijas, retākos gadījumos - saliekamās un tipveida, ko nosaka unikālie dabas apstākļi - topogrāfisko, ģeoloģisko, hidroloģisko un hidroģeoloģisko faktoru apvienojums. Hidrotehnisko būvju darbība ietekmē lielas teritorijas, kuru robežās vērojama atsevišķu zemesgabalu applūšana, gruntsūdeņu līmeņa celšanās, krastu sabrukšana u.c. Tādēļ būvniecībai nepieciešama augsta darbu kvalitāte - šādu būvju avārijas izraisa smagās sekas, līdz pat cilvēku upuriem un materiālajiem zaudējumiem. Piemēram, Malpase aizsprosta avārija Francijā un Vajontas ūdenskrātuves avārija Itālijā nonāvēja daudzus cilvēkus un izpostīja pilsētas, tiltus un industriālās būves.

Hidrotehniskās „viltībiņas"

Dažādas sarežģītības pakāpes hidrotehnisko būvju izveide nav iespējama bez mūsdienīgo materiālu izmantošanas. Bieži vien izmanto tērauda rievpāļus. Tos izmanto būvbedru, tranšeju norobežošanai ar rievsienu, krastu nostiprināšanai, tiltu, ceļa pārvadu, estakāžu būvniecībai, kā arī hidrotehnisko būvju celšanai (piestātnes, slūžas u.c.), kā arī cieto un šķidro industriālo atkritumu uzglabāšanai.

Rievsienas klājs ir vienlaidu sieniņa no diviem tērauda pāļiem ("Larsen" tipa rievpāļiem, plakanaie rievpāļi, Z-profils, arī caurules un dubult-T profila sijas), kas ir izgatavoti pēc vibrācijas, iesišanas vai iespiešanas metodes. Rievsienas norobežojums kalpo par ūdensnecaurlaidīgo šķērsli un pasargā grunti no sairšanas būvdarbu gaitā. Pāļu iesišanas metode tiek izmantota dažādās gruntīs, taču ir noteikti zināmi ierobežojumi blīvās pilsētas apbūves gadījumos. Pāļu dzīšana tiek veikta ar ekskavatoru, kas ļauj darbus veikt arī saspiestajos apstākļos (nav nepieciešama vairāku tehnikas vienību izmantošana). Ar šo metodi metāla pāli var viegli pārvietot, pacelt, iekraukt vai izvilkt. Jaudīgāku iekārtu izmantošana ļauj darbus veikt arī sarežģītākajās gruntīs.

Liela nozīme ir arī betonam. Betons, ko izmanto hidrotehnisko būvju celtniecībā, dēvē par hidrobetonu. Tam ir īpaši raksturojumi - šīs grupas materiāli ar šķiedrām (fibrobetons) ir īpaši izturīgi. Tie tiek izmantoti:

• remontdarbu veikšanai īsākā laikā (izturības pakāpe pēc 3-6 stundām - 20 MPa);
• ātrākas betona konstrukciju cietības veicināšanai (30-35MPa 1 diennakts laikā);
• īpaši izturīgu betona konstrukciju izbūvei (ne mazāk par M600).

Aizsargsegumiem un konstrukcijām no šāda betona nav nepieciešama papildu hidroizolēšana. Augsta spiedes stiprība un, pateicoties šķiedrām, arī izlieces un stiepes stiprība, kā arī īpaša izturība pret pārrāvumu (līdz 25%) ļauj konstrukcijas padarīt plānākas, saglabājot to izturīgumu.

Ziemas laikā mūsdienu speciālisti plaši izmanto zemūdens betonēšanas tehnoloģijas ar nerūkošo, ātri cietējošo betonu izmantošanu ar augstu adhēzijas pakāpi. Neapšaubāmās šādu betonu priekšrocības (piemēram, izlejamā tipa sausie betona maisījumi EMACO) ir:

• augsta cietības pakāpe agrīnajā būvdarbu posmā;
• augsta adhēzija ar betonu un metāla konstrukcijām;
• izturīgums pret sulfātiem;
• sarukšanas neesamība.

Betonēšana tiek veikta pēc rūpīgas attīrīšanas un novājinātā betona un rūsas likvidēšanas.

Ziemas laikā būvdarbos izmanto arī vēl kādu jauninājumu - gaisa pūšanas iekārta betona atgāžņa konstrukciju uzsildīšanai. Tas ir ļoti aktuāli hidrotehniskajai būvniecībai. Iekārta sevī ietver betona sildītājus un siltumizolāciju. Sildītāji sastāv no perforētām caurulēm, kas ir paralēli viena otrai ieklātas betona maisījumā dambja atgāznī. Cauruļu sistēma ar kopējo kanālu ir pieslēgta gaisa katlam ar ventilatoru un no augšpuses pārklāta ar polietilēna plēvi. Perforēto cauruļu atveru izmērs un attālums starp tām, tālāk no tvaiku ieplūšanas vietas, var tikt palielināti vienmērīgākai atgāžņa stiprinājuma uzsildīšanai visā tā platībā. Gaisa katlā ir iebūvēta skrūve, kas nodrošina gaisa plūsmas virzienu vītnes veidā. Karsts gaiss, kas nonāk sistēmā, tiek sagatavots katlā, ūdenim tiekot uzsildītam siltuma avota ietekmē. Tādējādi betons visā konstrukcijas platībā tiek uzsildīts vienmērīgi, ietaupot enerģiju un veidojot labvēlīgu temperatūras un mitruma režīmu betona cietēšanai.

Prāta darbs

Piemājas dīķi, protams, var izrakt arī draugu pulkā. Var arī pieliet to ar ūdeni, iestādīt zālīti, izrotāt ar akmeņiem. Taču skaidrs, ka šāda konstrukcija ilgmūžīga nebūs, ja vispār kaut cik izturēs. Jebkurā darbā svarīga ir tehnoloģija. Precīza tās ievērošana garantē pozitīvu rezultātu un būves veiksmīgu ekspluatēšanu gadsimtiem ilgi.

Profesionālās pieejas pirmā priekšrocība ir mūsdienīgo materiālu un tehnoloģiju izmantošana, kas ļauj ievērojami ietaupīt salīdzinājumā ar ierastajām metodēm. Otrs pluss - stingrs tehniskais izpildījums speciālistu vadībā. Trešā lieta ir tas, ko diemžēl var atļauties nedaudzie - inovatīvā pieeja darbam. Uzticama kompānija, kas specializējas hidrotehnisko iekārtu būvniecībā, apmeklēs (un arī organizēs) daudzus seminārus, apgūs ne vienu vien tehnoloģiju, veiks dažnedažādus eksperimentus (ne jau ar klientiem, protams), ieviešot inovatīvās tehnoloģijas. Parasti tas prasa vairākus gadus. Taču rezultāts ir tā vērts.

Viens no pēdējiem sasniegumiem darbā ar grunti un krasta līnijas nostiprināšanā un estētiskajā noformēšanā ir Terramesh sistēmas izmantošana. Kas tas ir? Tā ir grunts armēšanas sistēma, kas sastāv no virsējās kārtas un armēšanas paneļiem no dubultās vērpes tīkla, kas tiek ievietoti uzbēruma pamatā. Virsējā kārta sastāv no gabioniem ar akmeņiem, kas būtiski uzlabo grunts mehāniskās īpašības, jo tiekot izgatavotas tikai ar papildus PVC segumu. Akmens izmantošana gabionos uzlabo grunts fizikālās īpašības moduļu ierīkošanas vietā. Pateicoties virskārtas porainajai struktūrai ēkās tiek sasniegta augsta ūdens un gaisa caurlaidspēja, nodrošinot optimālus apstākļus augu attīstībai.