Проектирование

Проектирование производится на основании задания на проектирование, составленного заказчиком при участии проектной организации, которой поручается провести необходимые проектно-изыскательские работы. Задание утверждается министерством или ведомством.

Проектом называют совокупность документов, содержащих эскизный проект или технический (окончательный) проект, решение о строительстве или реконструкции сооружения. Проект, представляющий совокупность документов установленной формы, включает пояснительную записку, сметы, чертежи, ведомости объектов работ и документацию по организации строительства [15].
Пояснительная записка содержит следующее: характеристики участка под прудовое рыбоводное хозяйство, площади водосбора и источников водоснабжения. Приводится рыбоводно-биологическое обоснование, включающее рыбоводную оценку источника водоснабжения и площадки для строительства, определение мощности и состава хозяйства, принимаемые производственные нормативы и т. д. В гидротехнической части проекта разрабатываются вопросы компоновки прудов на плане с предварительным выбором района расположения головной плотины, проектирования водоподающей и рыбосборно-осушительной систем; производятся водохозяйственные и гидравлические расчеты. В архитектурно-строительной части проектируется жилой поселок и хозяйственный центр. В экономической части определяются объемы основных строительных работ, затраты на строительство, эксплуатационные затраты, себестоимость единицы продукции и окупаемость хозяйства.

 

Примерный перечень основных чертежей, которые должны быть приложены к техническому проекту, включает: генеральный план хозяйства в масштабе 1:5000 или 1:2000 со всеми гидротехническими сооружениями, предусмотренными проектом, с экспликацией прудов и условными знаками; головную плотину; паводковый водосброс; головной водозабор; необходимые продольные и поперечные профили магистрального канала, дамб; типовые проекты всех предусмотренных проектом гидротехнических сооружений.
Типовой проект - проект, предназначенный для многократного использования в строительстве. Типовые проекты гидротехнических и других сооружений применяются при проектировании и строительстве для повышения их качества, снижения стоимости и сокращения сроков работ. Типовые проекты разрабатываются для различных природно-климатических зон нашей страны. Применение типовых проектов позволяет ускорить строительство, увеличить применение новой техники и сборных бетонных и железобетонных элементов при строительстве различных гидротехнических сооружений в рыбоводных хозяйствах [20].
Проектирование гидротехнических сооружений осуществляется в несколько стадий, которые определены СН (строительными нормами). Первой проектной стадией является технико-экономическое обоснование строительства (ТЭО) - обоснование инвестиций в строительство объектов - это оценка технической возможности, коммерческой и экономической целесообразности инвестиций в строительство данного объекта. На этой стадии рассматривается ряд альтернативных вариантов, выполняются необходимые расчеты сооружений, а также расчеты по определению эффективности инвестиций, социальных, экологических и других последствий осуществления строительства и эксплуатации объекта. Обоснование инвестиций служит основанием для принятия заказчиком решения о дальнейшем инвестировании, оформления в установленном порядке материалов предварительного согласования места размещения и разработки проектной документации.
Далее следует разработка проектной документации на строительство гидротехнических сооружений, которая осуществляется, как правило, в две стадии: архитектурный проект и строительный проект.
В архитектурном проекте на основе данных уточненных и детали зированных изысканий и выполненных модельных исследований окон чательно устанавливаются водохозяйственный режим, типы и основные детали сооружений, составляются их чертежи, разрабатываются методы производства работ, перечни необходимых машин и механизмов, организация строительства, детализируется и уточняется смета.
При разработке проекта рыбоводного хозяйства составляется гене ральный план хозяйства, технологическая часть, строительная часть, документация по организации строительства и сметная документация. Устанавливается мощность хозяйства, обеспечивается правильный выбор строительной площадки, источников водоснабжения, электроэнергии, топлива и т. д., а также определяются методы осуществления строительства. При утверждении технического проекта утверждается стоимость строительства объекта [9, 13].
Архитектурные проекты независимо от источника финансирования и форм собственности подлежат государственной экспертизе в установленном порядке.
На основе архитектурного проекта открывается финансирование и начинаются строительные работы, делаются заказы на оборудование, отводится необходимая территория с выдачей государственного акта на право пользования землей.
Строительный проект разрабатывается на основе утвержденного архитектурного проекта и обеспечивает непосредственную реализацию инвестиций в строительство объекта. На этой стадии проектная организация разрабатывает рабочую документацию, детальные чертежи сооружений и их элементов, идущие непосредственно на площадку строительства для выполнения по ним работ с учетом возможных изменений в проекте. Эти изменения могут понадобиться после вскрытия основания сооружения до проектных отметок и уточнения геологического строения основания и примыканий сооружений к берегам, а также по ходу работ в случае выяснения непредвиденных обстоятельств. Осуществляется детальная привязка рабочих чертежей типовых проектов, применение которых предусмотрено техническим проектом. При разработке рабочих чертежей уточняются и детализируются предусмотренные техническим проектом решения, позволяющие производить строительные работы.
Для сооружений менее значимых и технически несложных, строящихся по типовым проектам и проектной документации массового и повторного применения, может предусматриваться одностадийное проектирование. При одностадийном проектировании в состав проектной документации входит строительный проект, в котором выделяют и отдельно утверждают архитектурную часть. Проект разрабатывается на основании геодезических, геологических, гидрологических, гидрогеологических, строительных, экономических и других необходимых изысканий [16].
Разработка проектной документации на строительство гидротехнических сооружений должна осуществляться разработчиками, получившими в установленном порядке лицензию на право проектирования таких объектов в соответствии с законодательством.
По завершении любой стадии проектирования осуществляют оценку проектных проработок. Их рассматривают, рецензируют и утверждают соответствующие уровню проекта органы. Если проект затрагивает интересы нескольких отраслей народного хозяйства, то в установленном директивными органами порядке его согласовывают с соответствующими территориальными или центральными ведомствами.
При составлении проектов специалисты руководствуются инструкциями по разработке проектов и смет для строительства мелиоративных объектов, техническими условиями ТУ, СН, СНиП, типовыми проектами, каталогами типовых индустриальных конструкций, стандартами на строительные материалы и конструкции, нормами продолжительности строительства и другими нормативными документами.
Характеристика источника водоснабжения. В этом разделе определяют расход (сток) воды в источнике водоснабжения (река, ручей и пр.), на котором строится прудовое хозяйство, и распределяют его по месяцам.
В водохозяйственные расчеты входит определение расходов воды в водоисточнике, на котором строится хозяйство, и сопоставление его с количеством воды, необходимым для нормальной работы всех подразделений хозяйства [7].
При проектировании рыбоводных хозяйств вводят в расчет среднемесячные расходы реки 75-90%-ной обеспеченности в створе головной плотины.
Необходимое количество воды складывается из расхода воды на наполнение прудов, на насыщение ложа прудов, на фильтрацию через плотину и дамбы, на пополнение потерь на испарение с водной поверхности прудов.
Выбор района расположения головной плотины и компоновка прудов на плане. При проектировании рыбоводного прудового хозяйства необходимо иметь топографический материал соответствующих масштабов, на котором выявляют основные формы рельефа. После изучения рельефа намечают две основные части плана - участок под водохранилище, или головной пруд, и участок под рыбоводные пруды. Границей этих двух участков является створ головной плотины, выше которого располагается водохранилище, ниже - рыбоводные пруды различных категорий.
Створ головной плотины назначают в самом узком месте поймы реки, где берега расположены близко один от другого. В пояснительной записке указывают место расположения плотины по отношению к частям света или привязывают ее к какому-либо пункту.
Компоновка прудов на плане производится после того, как рыбоводными расчетами установлена площадь всего хозяйства и площади различных категорий прудов, характеризующиеся величиной (площадью), наибольшей глубиной, средней глубиной, соотношением сторон и пр.
Требования к проектированию. При разработке проектов сооружений гидромелиоративных систем следует учитывать инженерногеологические, топографические, гидрологические, биологические и другие условия природной среды, а также технические характеристики системы, включая сведения о расходах воды, способе полива. В обязательном порядке необходимо учитывать перспективы развития гидромелиоративных систем, комплексность использования водных ресурсов, возможные изменения природной среды, требования по охране природы [13, 20].
Проектируемые сооружения должны отвечать требованиям надежности и технологичности, быть удобными в эксплуатации, обеспечивать возможность наблюдений за их работой, состоянием креплений и гидромеханического оборудования.
Конструкции и габариты сооружений должны обеспечивать благоприятный гидравлический режим потока при пропуске нормальных и максимальных расчетных расходов воды, требуемую маневренность в изменении уровней и расходов, нормальную работу системы в сложных наносных и шуго-ледовых условиях.
При проектировании конструкций гидротехнических сооружений необходимо обеспечить их архитектурную привлекательность, возможность наиболее полного использования местных строительных материалов, условия проведения ремонтных и восстановительных работ. Необходимо также учитывать условия строительства сооружений, возможность высокой степени механизации работ, сокращение сроков строительства [15].
При создании водоподпорных сооружений следует предусмотреть инженерную защиту или перенос жилых и производственных объектов, исторических и архитектурных памятников, ускоренную разработку или охрану месторождений полезных ископаемых, благоприятные режимы уровней в верхнем и нижнем бьефах, соответствующую подготовку затапливаемых территорий, а в случае необходимости - переселение из района возможного затопления, решение вопросов благоустройства территории, охраны окружающей среды, гражданской обороны.
В процессе проектирования надо рассматривать возможность совмещения функций, выполняемых отдельными сооружениями, их водомерность, возможность возведения и ввода их в эксплуатацию очередями, а также возможность унификации отдельных элементов, узлов и сооружений в целом.
Классы сооружений. При проектировании гидроузлов и гидросистем выделяют постоянные и временные гидротехнические сооружения. Из группы постоянных сооружений выделяют основные и второстепенные. Постоянные гидротехнические сооружения подразделяют на классы.
От класса сооружения зависят состав и объемы изыскательских и проектных работ, коэффициенты запасов при расчетах сооружений, значения сбросных расходов, характеристики используемых при строительстве материалов. При определении класса учитывают ущерб народному хозяйству от аварий или нарушений эксплуатации сооружений. СНиП 2.06.01-86 рекомендует назначать класс сооружений по двум основным признакам [20]:
• в зависимости от последствий аварий водоподпорных сооружений, их высоты, материала и вида грунта основания;
• в зависимости от последствий нарушения правил эксплуатации сооружений.
Класс рыбопропускных сооружений зависит от класса сооружений, составляющих напорный фронт гидроузла (если сооружение входит в состав напорного фронта), и их рыбохозяйственной значимости, которую определяют рыбохозяйственные органы. Класс рыбопропускного сооружения, участвующего в создании напорного фронта, назначают такой же, как класс водоподпорного сооружения. В тех случаях, когда сооружение проектируют для сохранения исчезающих видов рыб, его относят к I классу.
После того, как выбрано окончательное решение, рекомендуется принимать наибольший из классов, определенных по обоим признакам. В гидроузлах комплексного назначения класс основных сооружений принимают по показателям участника водохозяйственного комплекса, имеющего наиболее высокий класс.
Временные сооружения допускается относить к IV классу, если их авария может привести к катастрофическим последствиям для строящихся объектов или населенных пунктов, а также в случае значительной задержки возведения основных сооружений I, II и III классов. Перемычки и строительные туннели можно отнести к III классу при соответствующем обосновании [6].
Применение систем автоматизированного проектирования. В связи с развитием математических методов и средств вычислительной техники появилась принципиально новая возможность повысить темпы и качество проектирования путем его комплексной автоматизации [16, 20].
Необходимость автоматизации проектно-расчетных работ вызвана тем, что их объем постоянно возрастает. Это требует увеличения числа проектировщиков, что не всегда гарантирует высокое качество решения задач.
Еще одна причина автоматизации проектных работ - усложнение объектов проектирования и, следовательно, потребность в обеспечении необходимой глубины проработок, рассмотрении большого числа вариантов и оптимизации решений.
Вначале были автоматизированы отдельные задачи проектирования гидротехнических сооружений (в основном расчетного характера): были созданы пакеты прикладных программ (ППП) по расчету полей различной физической природы, а также по сметно-финансовым расчетам. Автоматизация функционально законченных фрагментов проектных работ привела к появлению автоматизированных технологических линий проектирования (АТЛП). Например, АТЛП открытой осушительной сети решают следующие задачи [20]:

• выбор поперечных сечений каналов;
• определение оптимального положения проектной линии продольного профиля канала;
• гидравлический расчет каналов;
• расчет объектов земляных работ;
• выбор состава сетевых гидросооружений;
• привязка водовыпусков, переездов, перегораживающих сооружений и ливнепропускных труб;
• подсчет объемов работ по сооружениям;
• составление ведомости потребности в материалах и заказных спецификаций.

Современный этап применения вычислительной техники, математических методов и системного подхода к проектированию характеризуется созданием систем автоматизированного проектирования (САПР), осуществляющих, кроме инженерных расчетов, выбор наиболее рациональных проектных решений, компоновку сооружений и узлов из составляющих их элементов, технологическое проектирование, выдачу проектной документации, математическое моделирование работы сооружений и степени их влияния на прилегающую территорию. Однако применение САПР не умаляет роли человека в принятии определяющих решений в процессе проектирования.
Для удовлетворения информационных потребностей проектировщика и отдельных компонентов САПР необходимо иметь и постоянно пополнять базу данных. В ней хранятся нормативно-справочная информация (сведения из ГОСТов, СТ, СН, СНиПов и др.), типовые проектные решения, сведения о проектах-аналогах, исходные данные для проектирования, текущая проектная документация (результаты выполненных этапов) и др. В базе данных по каждому проектируемому гидросооружению может храниться несколько вариантов, по которым выполняется технико-экономическое сравнение.
Помимо числовой и текстовой, хранится и графическая информация. Следовательно, САПР должна обеспечивать ввод и выдачу информации в графическом виде (схемы, графики, чертежи) в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации.
Автоматизированное проектирование гидротехнических сооружений предполагает не только синтез, но и анализ путем создания модели и оперирования ею для получения сведений о реальном объекте. В САПР применяют математическое моделирование, которое по сравнению с физическим имеет ряд преимуществ: меньше сроки на подготовку анализа, значительно меньшая материалоемкость, возможность выполнения экспериментов на критических режимах, которые привели бы к разрушению физической модели, и др.
Таким образом, создаваемые и находящие все более широкое при менение системы автоматизированного проектирования гидротехнических сооружений представляют собой компьютерные системы, оснащенные развитыми программными и техническими средствами машинной графики, инженерных расчетов, математического моделирования, а также документирования проектной информации.