Научные исследования в области проектирования и строительства гидротехнических сооружений комплексных гидроузлов должны быть направлены в основном на удешевление их строительной стоимости, повышение долговечности, упрощение и ускорение строительства сооружений и монтажа оборудования.
Характерной чертой отечественного гидротехнического строительства на современном этапе является последовательное освоение сложных гидротехнических сооружений и технологического оборудования. Эффективность строительства во многом зависит от прогрессивности принятых в проекте научно обоснованных конструкций сооружений и способов их осуществления.
Эта задача становится особенно актуальной в связи с развитием крупного гидроэнергетического и ирригационного строительства в районах, где превалируют скальные основания и где возможно достигнуть заметного удешевления строительной стоимости гидросооружений применением облегченных конструкций бетонных и железобетонных гидросооружений. В связи с этим необходимо усилить исследования, связанные с разработкой теории прочности сооружений, обеспечивающей полное использование прочностных свойств строительных материалов. Следует также усовершенствовать и разработать новые расчетные методы на базе теоретических и экспериментальных исследований, данных натурных наблюдений и установить физические и химические закономерности в процессах, протекающих внутри массива сооружений, находящихся под нагрузкой, в особенности при воздействии па них сейсмических и динамических нагрузок. В ближайшие годы необходимо закончить разработку прочностных и геотехнических методов расчетов гидросооружений по предельным состояниям, осуществить опытное проектирование и внедрить новые прогрессивные методы расчета для всех видов гидросооружений.
В связи с тем что горные районы Средней Азии и Кавказа, где будут сооружаться водохранилища и гидроузлы, подвержены сейсмическим явлениям, к возводимым здесь крупным гидротехническим сооружениям предъявляются специфические требования в отношении их сейсмостойкости. Чтобы надежно удовлетворить эти требования, необходимо совершенствовать экспериментально-теоретические расчеты и модельные исследования гидротехнических сооружений, главным образом высоких плотин различных типов, в отношении их прочности и сейсмостойкости. Не менее важно создание методики натурных сейсмологических исследований сооружений, с тем чтобы провести обследование построенных в сейсмических районах сооружений и наладить постоянные научные наблюдения за ними.
Весьма актуально изучение и создание новых видов гидротехнических бетонов и новых эффективных строительных материалов (пластмассовых, синтетических и других) для конструкций сооружений. работающих в тяжелых природных условиях, в частности в условиях резко пониженных температур и в зоне периодического омывания бетона водой. При этом в процессе проведения исследований особое внимание следует уделять разработке технологических способов управления физико-техническими свойствами проектируемых бетонов, обеспечивающих получение необходимых характеристик их деформируемости, прочности и долговечности.
Представляет также интерес применение полимерных пленок в качестве материала для изоляционных и противофильтрационных устройств, износостойких против кавитации покрытий на основе эпоксидных смол и др.
В связи с резко возросшими напорами на плотины, их удельными сбросными расходами и скоростями сбросных потоков воды необходимо разработать новые конструкции и методы расчетов водосбросных сооружений с учетом явлений аэрации и кавитации. При этом особое внимание следует уделить выявлению надежных методов управления высокоскоростными потоками с целью ослабления интенсивности указанных процессов и предохранения сооружений и их основании от размыва и разрушений.
Должна быть существенно усовершенствована методика л техника инженерно-геологических изысканий и исследований для определения расчетных показателей прочности, деформируемости. водопроницаемости и противофильтрационной устойчивости трещиноватых скальных оснований гидросооружений и разработаны наиболее эффективные методы их омоноличивания, в особенности в условиях деформируемых скальных оснований и в районах вечной мерзлоты.
При строительстве плотни нз местных материалов в суровых климатических условиях большой практический интерес представляет внедрение новых типов противофильтрационных элементов плотин (ядер и экранов) нз металла, асфальтобетона, полимерных пленок, а также инъекционных ядер (в теле самой плотины). Это особенно важно в тех случаях, когда для устройства ядер и экранов завоз глинистых и суглинистых грунтов к месту строительства затруднен, например, отдаленностью карьеров. Проводимые в настоящее время исследования показывают полную техническую надежность этих новых противофильтрационных устройств даже при значительных напорах. Перспективным является и новый метод возведения каменнонабросных плотин посредством направленных взрывов на выброс.
Обязательно для горных водохранилищ сооружение при них туннелей (подводящих, сбросных, строительных). Удешевление и ускорение туннельных работ и строительства подземных сооружений является одной нз наиболее важных задач, которая должна разрешаться на базе применения скоростных методов проходки пород и создания новых конструкций этих сооружений.
Проведение в больших объемах гидротехнического строительства в области сельскохозяйственных мелиорации требует пристального внимания к разработке и внедрению совершенных и экономичных конструкций каналов и их покрытий, открытых и закрытых дренажных устройств, труб из полимерных материалов, разработке комплекса механизмов для производства массовых земляных работ.
Осуществление проектов комплексных гидроузлов на больших судоходных реках потребует изучения и разработки рациональных типов высоконапорных судопропускных сооружений и устройств (шлюзов, судоподъемников) для различных судов, в том числе и для скоростных малотоннажных судов (например, на подводных крыльях). Особое внимание при этом должно быть уделено ускорению процессов прохода судов через судопропускные сооружения путем применения максимально возможной механизации и автоматизации работы этих сооружений и введения других прогрессивных мероприятии. Значительная роль в этой работе должна быть отведена испытаниям в лабораториях моделей разработанных конструкций и сооружении.
Строительство высоконапорных гидроузлов требует усовершенствования и разработки надежного гидроэнергетического и гидромеханического оборудования (на напоры до 300 м). Это является важнейшей задачей уже проводимых и предстоящих исследований и проектных проработок. В особенности это относится к созданию рациональных конструкций водосбросов и высоконапорных затворов плотин, резко удешевляющих стоимость сооружений возводимых гидроузлов.
Гидротехническое строительство характеризуется огромными объемами строительных работ и большими капитальными вложениями. Поэтому в предстоящих проектных проработках и научных исследованиях должно быть уделено особое внимание проблемам усовершенствования организации и производства строительно-монтажных работ по возведению гидротехнических сооружений, улучшению технологии и механизации земельноскальных и бетонных работ с применением комплексов новейших специализированных строительных механизмов и транспортных средств большой производительности, работ по укреплению и цементации оснований, улучшению организации изготовления, поставки, монтажа и наладки технологического оборудования и, наконец, разработке научно обоснованных нормативов на производство гидротехнических работ, внедрению новых методов планирования и материального стимулирования в гидротехническое строительство.
Советская школа гидротехники, гидроэнергетики и использования водных ресурсов получила всемирное признание и по праву считается ведущей в широком проведении мероприятий по комплексному использованию водных ресурсов; в строительстве крупных гидротехнических сооружений на мягких грунтах, уникальных сооружений на скальных и вечномерзлых грунтах в условиях сурового климата и многоводных рек Сибири; в создании крупных водохранилищ, оросительных систем и глубоководных транспортных путей большой протяженности; в создании и применении гидроагрегатов большой единичной мощности; в разработке оригинальных компоновок зданий ГЭС. По проектам советских инженеров, под их руководством и с помощью Советского Союза строятся в развивающихся странах Азии и Африки многие крупные гидротехнические сооружения, оказывается научная и техническая помощь в этом направлении странам социалистического содружества.
Проводимые в Советском Союзе в широких масштабах исследования в области гидротехники и водного хозяйства обеспечили технический прогресс в гидротехническом строительстве. Теперь в СССР научными исследованиями в области гидротехники, гидроэнергетики и комплексного использования водных ресурсов занимаются более 70 организаций и средн них Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники имени Б. Е. Веденеева (ВНИИГ), Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Гидропроект имени С. Я. Жука, Энергетический институт имени Г. М. Кржижановского (ЭНИН), Тбилисский научно-исследовательский институт сооружений и гидроэнергетики имени А. В. Винтера (ТНИСГЭИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВНИИ ВОД ГЕО), Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А. Н. Костикова (ВНИЙГиМ), Среднеазиатский научно-исследовательский институт ирригации имени В. Д. Журина (САНИИРИ), Армянский научно-исследовательский институт водных проблем и гидротехники (АрмНИНВПиГ), Грузинский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (ГрузНИИГиМ) и другие научно-исследовательские институты и учреждения.
Активно участвуют в решении сложных задач гидротехнического строительства научно-исследовательские институты Госстроя СССР, а также высшие учебные заведения: Московский инженерно-строительный институт имени В. В. Куйбышева (МИСИ), Ленинградский политехнический институт имени М. И. Калинина (ЛПИ), Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (МГУ), Московский энергетический институт (МЭИ), Ленинградский институт водного транспорта (ЛИВТ), Московский гидромелиоративный институт (МГМИ), Новочеркасский политехнический институт и др.
В исследованиях новейшего гидромеханического оборудования крупные работы выполняются Всесоюзным научно-исследовательским, конструкторским и технологическим институтом гидромашиностроения (ВНИИГидромаш), Центральным котлотурбинным институтом имени И. И. Ползунова (ЦКТИ), лабораториями ЛПИ, заводскими лабораториями.
В разработке научных проблем комплексного использования водных ресурсов и гидротехники большую помощь оказывают институты Академии наук СССР и союзных республик.
Для отечественной гидротехники характерна тесная связь науки с производством. С самого начала организации первых лабораторий и научных учреждений по водному хозяйству и гидротехнике и до настоящего времени советские инженеры — проектировщики и строители широко пользуются их помощью для теоретической и экспериментальной проверки своих проектных разработок. Все крупные строительные объекты подвергаются всесторонним исследованиям. Из научно-экспериментальных работ можно отмстить: исследования гидравлических явлений на крупномасштабных пространственных моделях гидроузлов; испытания больших моделей плотин и других сооружений на сдвиг для проверки прочности и деформируемости основании; изучение на специальных моделях деформаций, напряжений и трещинообразования в теле бетонных и железобетонных сооружений и другие. Результаты таких исследований дают богатейший материал для оценки проектов гидротехнических сооружений, указывают пути к усовершенствованию конструкций и к удешевлению их стоимости.
В научно-исследовательских институтах разработано много новых высокоэффективных научных методов исследовании, опубликованы многочисленные теоретические работы, позволяющие внедрить в практику проектирования и строительства новые методы расчетов и эффективные способы производства строительных работ.
Совместная работа научно-исследовательских, проектных и строительных организаций обеспечивает высокий технический и экономический эффект в практической отдаче гидротехнической науки производству. Этот эффект должен несоизмеримо возрасти при решении тех многочисленных и грандиозных по объему и сложности проблем и задач, которые выдвигает перед советскими специалистами развитие в СССР комплексного использования водных ресурсов в интересах всей страны, на благо советского человека.
Поэтому уже сейчас имеется настоятельная необходимость дальнейшего всемерного расширения научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ в стране по основным направлениям комплексного использования водных ресурсов, коренного улучшения координации этих работ с возможным пересмотром их организационных начал.
