Гидротехнические сооружения и рыбоводные пруды

М.В. Нестеров 
И.М. Нестерова
гидротехнические 
сооружения 
и рыбоводные пруды
Допущено 
 
Министерством образования Республики Беларусь 
 
в качестве учебного пособия для студентов учреждений 
 
высшего образования по специальности 
 «Сельскохозяйственное строительство
и обустройство территории»
 
Минск 
Москва
 
«Новое знание» 
«ИНФРАМ»
2017

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11
УДК [627+626.886](075.8) 
ББК 38.77я73 
 
Н56
Рецензенты:
кафедра гидротехнического и энергетического строительства Белорусского национального технического университета (зав. кафедрой — кандидат 
технических наук, доцент Г.Г. Круглов);
зав. кафедрой сельскохозяйственных гидротехнических мелиораций 
Брестского государственного технического университета, кандидат технических наук, доцент Н.Н. Водчиц
Нестеров, М.В.
Г
идротехнические сооружения и рыбоводные пруды : учеб. 
Н56
пособие / М.В. Нестеров, И.М. Нестерова. — Минск : Новое 
знание ; М.  : ИНФРА-М, 2017. — 682 с. : ил. — (Высшее образование: Бакалавриат).
ISBN 978-985-475-535-9 (Новое знание). 
ISBN 978-5-16-009883-8 (ИНФРА-М, print). 
ISBN 978-5-16-101451-6 (ИНФРА-М, online).
Изложены основы конструирования и проектирования гидротехнических сооружений и рыбоводных прудов и детальные примеры их 
расчетов. Приведены действующие нормативные документы, справочные материалы и современные научные данные. Отдельная глава 
посвящена основным требованиям к курсовому и дипломному проектированию. Качественные иллюстрации значительно облегчают усвоение материала.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Для студентов высших учебных заведений, а также учащихся средних специальных учебных заведений и специалистов, занимающихся 
проектированием, строительством и эксплуатацией гидротехнических 
сооружений и рыбоводных прудов.
УДК [627+626.886](075.8) 
ББК 38.77я73
©
© Нестеров М.В.,  
Нестерова И.М., 2012
ISBN 978-985-475-535-9 (Новое знание) 
ISBN 978-5-16-009883-8 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-101451-6 (ИНФРА-М, online)
©
© ООО «Новое знание», 2012

Оглавление
Предисловие.
.............................................................................................................................9
Введение...................................................................................................................................11
1. Значение воды в жизни человека...............................................................................11
2. Водные ресурсы России и Беларуси, водное хозяйство и его отрасли........12
3. Краткие исторические сведения о гидротехническом 
и рыбохозяйственном строительстве и перспективы его развития...............19
Глава 1. Общие сведения о гидротехнических сооружениях.
...........................31
1.1. Классификация гидротехнических сооружений.
...............................................31
1.2. Особенности и условия работы гидротехнических сооружений.......................35
1.3. Методы проектирования гидротехнических сооружений..............................39
Глава 2. Фильтрация в основании водоподпорных сооружений 
и в обход их.
............................................................................................................................41
2.1. Общие сведения о фильтрации................................................................................41
2.1.1. Фильтрационный поток в основании сооружений.
...............................41
2.1.2. Расчетные условия при фильтрации.
..........................................................46
2.1.3. Составные части флютбета и силы, действующие на него.
................47
2.2. Методы фильтрационных расчетов........................................................................53
2.2.1. Понятие о фильтрационных расчетах.
........................................................53
2.2.2. Определение минимальной допустимой длины подземного 
контура...................................................................................................................56
2.2.3. Расчеты по гидродинамической сетке........................................................57
2.2.4. Расчет фильтрации методом коэффициентов сопротивления 
Р
.Р
. Чугаева.
...........................................................................................................61
2.2.5. Расчет фильтрации методом удлиненной контурной линии.
............73
2.2.6. Расчет фильтрации с учетом анизотропии и неоднородности 
грунта основания................................................................................................75
2.3. Дренажи, шпунтовые стенки и фильтрационные деформации....................79
2.3.1. Роль дренажей и шпунтовых стенок в подземном контуре...............79
2.3.2. Фильтрационные деформации......................................................................90
2.4. Гидротехнический расчет в условиях пространственной фильтрации.... 103
2.4.1. Общие сведения............................................................................................... 103
2.4.2. Определение коэффициентов сопротивления для элементов 
подземного контура в условиях пространственного 
растекания фильтрационного потока.
...................................................... 105
2.4.3. Порядок фильтрационного расчета подземного контура 
водоподпорного сооружения с учетом пространственного 
растекания фильтрационного потока.
...................................................... 113
2.5. Оценка фильтрационной прочности и устойчивости грунтов 
в области фильтрации.............................................................................................. 114

Оглавление
4
2.6. Фильтрация воды в береговых примыканиях................................................. 119
2.6.1. Общие сведения............................................................................................... 119
2.6.2. Фильтрационные расчеты............................................................................ 120
Глава 3. Каналы и гидротехнические сооружения на них............................... 123
3.1. Каналы............................................................................................................................ 123
3.1.1. Общие сведения............................................................................................... 123
3.1.2. Гидравлический расчет каналов.
................................................................ 126
3.1.3. Расчет фильтрации из каналов.
.................................................................. 145
3.1.4. Расчет устойчивости каналов..................................................................... 153
3.2. Водопроводящие сооружения................................................................................ 160
3.2.1. Общие сведения............................................................................................... 160
3.2.2. Акведуки............................................................................................................. 160
3.2.3. Дюкеры................................................................................................................ 167
3.3. Водорегулирующие сооружения.
.......................................................................... 178
3.3.1. Общие сведения............................................................................................... 178
3.3.2. Открытые регуляторы (шлюзы-регуляторы)....................................... 179
3.3.3. Диафрагмовые шлюзы-регуляторы.......................................................... 196
3.4. Трубчатые водорегулирующие сооружения..................................................... 197
3.4.1. Общие сведения............................................................................................... 197
3.4.2. Режимы работы трубчатых сооружений................................................ 199
3.4.3. Гидравлический расчет труб-регуляторов............................................. 206
3.5. Сопрягающие сооружения...................................................................................... 211
3.5.1. Выбор типа сопрягающих сооружений................................................... 211
3.5.2. Перепады............................................................................................................ 213
3.5.3. Быстротоки........................................................................................................ 220
3.5.4. Консольные перепады.
................................................................................... 236
Глава 4. Грунтовые плотины.......................................................................................... 245
4.1. Общие сведения о грунтах...................................................................................... 245
4.1.1. Происхождение и состав грунтов.
............................................................. 245
4.1.2. Физические свойства грунтов.................................................................... 247
4.1.3. Классификация грунтов.
............................................................................... 249
4.1.4. Деформируемость грунтов при сжатии.................................................. 255
4.1.5. Прочность грунтов.......................................................................................... 260
4.1.6. Водопроницаемость грунтов....................................................................... 261
4.1.7. Пучинистость грунтов................................................................................... 264
4.2. Размещение и конструирование грунтовой плотины................................... 266
4.2.1. Плотины из грунтовых материалов и их классификация............... 266
4.2.2. Выбор створа плотины.................................................................................. 270
4.2.3. Выбор типа плотины...................................................................................... 274
4.2.4. Выбор основных размеров профиля плотин.
........................................ 284
4.2.5. Крепление откосов.......................................................................................... 299
4.2.6. Дренажи грунтовых насыпных плотин................................................... 321

Оглавление
5
4.3. Фильтрационные расчеты плотин.
....................................................................... 334
4.3.1. Общие сведения............................................................................................... 334
4.3.2. Допущения при расчетах и расчетные схемы.
...................................... 336
4.3.3. Расчет положения депрессионной кривой и фильтрационного 
расхода.
................................................................................................................ 338
4.3.4. Расчет фильтрационной прочности плотин и их оснований.......... 351
4.4. Расчет устойчивости откосов грунтовых плотин........................................... 354
4.4.1. Общие сведения............................................................................................... 354
4.4.2. Расчет устойчивости откосов по круглоцилиндрической 
поверхности скольжения.............................................................................. 357
4.4.3. Расчет устойчивости экрана.
....................................................................... 364
4.5. Расчеты осадок тела и основания плотины...................................................... 365
4.5.1. Напряженное состояние грунта................................................................. 365
4.5.2. Учет осадок в грунтовых плотинах.
.......................................................... 366
4.5.3. Расчет осадок.................................................................................................... 367
4.5.4. Приближенная оценка вертикальных деформаций гребня 
плотины.
.............................................................................................................. 375
Глава 5. Водопропускные сооружения при плотинах из местных 
материалов............................................................................................................................ 377
5.1. Назначение и классификация водопропускных сооружений.
................... 377
5.2. Водосбросные сооружения (водосбросы).
......................................................... 378
5.2.1. Общие сведения............................................................................................... 378
5.2.2. Открытые регулируемые береговые поверхностные 
водосбросы......................................................................................................... 382
5.2.3. Открытые нерегулируемые (автоматические) береговые 
водосбросы......................................................................................................... 395
5.2.4. Закрытые автоматические водосбросы................................................... 406
5.2.5. Общие положения проектирования водосбросных сооружений.
... 426
5.3. Водозаборные сооружения.
..................................................................................... 432
5.3.1. Общие сведения............................................................................................... 432
5.3.2. Типы водозаборов.
........................................................................................... 434
5.3.3. Гидравлические расчеты водозаборов..................................................... 440
5.4. Водоспускные сооружения.
..................................................................................... 445
5.4.1.Общие сведения................................................................................................ 445
5.4.2. Типы водоспусков........................................................................................... 446
Глава 6. Речные гидроузлы, гидросистемы, пруды и водохранилища....... 464
6.1. Гидроузлы и гидросистемы..................................................................................... 464
6.1.1. Общие сведения о речных гидроузлах.................................................... 464
6.1.2. Основные требования к компоновке гидроузлов.
............................... 466
6.2. Пруды.............................................................................................................................. 469
6.2.1. Общая классификация водоемов.............................................................. 469
6.2.2. Характеристика водоемов............................................................................ 470
6.2.3. Пруды Республики Беларусь.
..................................................................... 472

Оглавление
6
6.3. Водохранилища........................................................................................................... 475
6.3.1. Общие сведения о водохранилищах Республики Беларусь.
........... 475
6.3.2. Изменение гидрологического режима и его воздействие 
на природные условия зоны водохранилища....................................... 476
6.3.3. Изменение природных условий вокруг водохранилища.
................. 480
6.3.4. Изменение природных условий в нижнем бьефе гидроузлов.
....... 484
6.3.5. Организация чаши водохранилищ и противомалярийные 
мероприятия...................................................................................................... 485
Глава 7. Рыбоводные хозяйства.................................................................................. 488
7.1. Типы и системы прудовых рыбоводных хозяйств......................................... 488
7.2. Рыбопитомники карповых хозяйств................................................................... 489
7.3. Полносистемные карповые хозяйства................................................................ 495
7.4. Нагульные карповые хозяйства............................................................................ 499
7.5. Компоновка и водоснабжение прудов................................................................ 499
7.6. Водоснабжение прудов............................................................................................. 502
7.7. Форелевые хозяйства................................................................................................ 507
Глава 8. Система водоснабжения рыбоводных прудов 
и сооружения на ней........................................................................................................ 510
8.1. Водоподающие каналы, лотки и трубопроводы. Нагорные и ловчие 
каналы............................................................................................................................ 510
8.2. Головные водозаборные сооружения.
.................................................................. 512
8.3. Водовыпуски из каналов в пруды........................................................................ 513
8.4. Аэрация воды и аэраторы........................................................................................ 520
8.4.1. Аэрация воды.................................................................................................... 520
8.4.2. Аэраторы............................................................................................................. 522
8.4.3. Выбор и расчет количества аэраторов.
.................................................... 531
Глава 9. Рыбозащитные устройства и рыбозаградительные  
сооружения.
.......................................................................................................................... 534
9.1. Рыбозащитные устройства...................................................................................... 534
9.2. Рыбозаградительные сооружения........................................................................ 537
Глава 10. Сооружения рыбосборно-осушительной системы.......................... 544
10.1. Рыбосборно-осушительные каналы карповых и форелевых хозяйств.
.... 544
10.2. Сбросные каналы.
..................................................................................................... 545
10.3. Донные водоспуски................................................................................................. 546
10.4. Рыбоуловители.
......................................................................................................... 547
Глава 11. Рыбопропускные сооружения.
................................................................. 557
11.1. Назначение и типы рыбопропускных сооружений, предъявляемые 
к ним требования..............................................................................................................557
11.2. Рыбоходы.
.................................................................................................................... 559

Оглавление
7
11.3. Угреходы...................................................................................................................... 564
11.4. Рыбоподъемники...................................................................................................... 565
Глава 12. Рыбохозяйственная мелиорация и перспективы развития 
прудового рыбоводства.
.................................................................................................. 566
12.1. Назначение рыбохозяйственной мелиорации и основные ее виды...... 566
12.2. Подготовка ложа пруда.......................................................................................... 567
12.2.1. Планирование ложа.
.................................................................................. 567
12.2.2. Корчевание пней и очистка дна от кустарника.............................. 568
12.2.3. Борьба с зарастанием водоема.
.............................................................. 568
12.2.4. Борьба с заболачиванием и заилением водоема............................. 570
12.3. Расчистка водоисточников и борьба с загрязнением прудов.................. 572
12.4. Механическая аэрация воды................................................................................ 573
12.5. Известкование........................................................................................................... 574
12.6. Летование.................................................................................................................... 576
12.7. Сплавины и методы борьбы с ними.................................................................. 576
12.8. Перспективы развития прудового рыбоводства........................................... 578
Глава 13. Основные требования к курсовому и дипломному 
проектированию гидротехнических сооружений.
................................................ 583
13.1. Основные положения и нормы........................................................................... 583
13.1.1. Общие сведения о проектировании.................................................... 583
13.1.2. Требования к проектированию.
............................................................. 585
13.1.3. Классы сооружений................................................................................... 586
13.1.4. Основные расчетные критерии............................................................. 590
13.2. Курсовое и дипломное проектирование.
.......................................................... 595
13.2.1. Общие положения.
..................................................................................... 595
13.2.2. Организация проектирования............................................................... 596
13.2.3. Тематика и содержание проектов......................................................... 599
13.2.4. Технология проектирования.................................................................. 610
13.2.5. Требования к оформлению текстового и графического 
материала проектов.
.................................................................................. 613
Приложения......................................................................................................................... 615
1. Ориентировочные пределы изменений коэффициента фильтрации 
нескальных грунтов...................................................................................................... 616
2. Коэффициенты шероховатости каналов и естественных водотоков.
......... 616
3. Коэффициенты заложения m откосов каналов и дамб (рекомендуемые 
ТКП 45-3.04-8–2005).
................................................................................................... 621
4. Значения коэффициента С по формуле Н.Н. Павловского 
(С = (1/N)Ry)................................................................................................................... 622
5. Допускаемые неразмывающие средние скорости.............................................. 624
6. Значения функции ϕ(η) при различных величинах гидравлического 
показателя x..................................................................................................................... 627

Оглавление
8
7. Основные гидравлические формулы................................................................... 630
8. Определение критической глубины hкр в круглых трубах.......................... 631
9. Коэффициенты живого сечения Кω и гидравлического радиуса КR 
частично наполненных круглых труб (при d = 1).......................................... 633
10. Основные понятия о грунтах и отдельные классификационные 
их показатели согласно СТБ 943–2007.............................................................. 634
11. Ориентировочный период времени самоуплотнения насыпных  
грунтов............................................................................................................................ 653
12. Средние значения физико-механических характеристик нескальных 
грунтов............................................................................................................................ 654
13. Значения предельной плотности грунтов и их оптимальная  
влажность....................................................................................................................... 654
14. Расчетные скорости ветра на территории Республики Беларусь............. 655
15. К фильтрационному расчету грунтовых плотин............................................. 656
16. Расчет количества аэраторов (С.С. Савушкин, С.М. Давшан).................. 675
Литература.
........................................................................................................................... 677

Предисловие
Управление водными ресурсами и их использование в тех или 
иных целях осуществляется посредством гидротехнических сооружений, эффективность и надежность работы которых зависят во 
многом от качества разработки проектов. Для успешной разработки 
проекта специалист должен уметь анализировать исходные данные 
(рельеф, геология, гидрология и др.), знать конструкции сооружений, возможности применения и технологию их возведения, владеть методами расчета выбранных конструкций, прогнозировать 
последствия, вызванные их строительством и эксплуатацией.
Для решения указанных задач будущий инженер должен обладать обширными теоретическими знаниями и иметь соответствующие практические навыки, которые он первоначально приобретает 
в процессе курсового и дипломного проектирования.
Цель настоящего пособия – дать необходимые знания в области 
конструирования и проектирования гидротехнических сооружений 
и рыбоводных прудов. Так как пособие рассчитано на студентов 
старших курсов, в нем изложены лишь те теоретические положения, которые необходимы при расчетах и проектировании конкретных гидротехнических сооружений. Приведены детальные примеры 
расчетов, которые чаще всего встречаются в практике проектирования рыбохозяйственной гидротехники, а также необходимые для 
этого справочные данные. Наряду с широко известными рассмотрены и сравнительно новые методы расчета. Представлены наиболее распространенные конструктивные решения сооружений, 
а также примеры их компоновок в составе гидроузлов и рыбоводных прудов. Материал изложен на основе действующих нормативных документов. Отдельная глава посвящена основным требованиям, предъявляемым к курсовому и дипломному проектированию.
Следует отметить, что пособие может быть полезно и для учащихся средних специальных учебных заведений, а также специалистов, занимающихся проектированием, строительством и эксплуатацией гидротехнических сооружений и рыбоводных прудов.
Авторы выражают искреннюю благодарность рецензентам: заведующему кафедрой гидротехнического и энергетического строительства Белорусского национального технического университета, 
кандидату технических наук, доценту Г.Г. Круглову и заведующему 
кафедрой сельскохозяйственных гидротехнических мелиораций 

Предисловие
10
Брестского Государственного технического университета, кандидату технических наук, доценту Н.Н. Водчицу за внимательное 
прочтение и ценные советы по улучшению содержания учебного 
пособия, а также инженеру по специальности «Сельское строительство и обустройство территорий» А.В. Слагаде за помощь 
в подготовке рукописи к изданию.