Основание плотины - различные горные породы - обычно в той или иной мере проницаемо для воды. Как известно, наиболее проницаемы для воды грунты галечные, гравелистые, затем песчаные, супесчаные, менее всего проницаемы суглинки и глины. Скальные породы тоже пропускают через себя воду, если они трещиноваты, что, как правило, всегда имеет место в их верхних слоях.
Естественно поэтому, что после поднятия плотиной подпора, основание сооружения насыщается водой, которая движется по порам и трещинам из верхнего бьефа в нижний, из зоны большего давления в зону меньшего давления (на рисунках 4 и 5 - пути движения показаны пунктиром). Это движение называется фильтрационным, или фильтрацией воды.
Фильтрация воды под гидротехническим сооружением влечет за собой такие последствия.
Происходит потеря (утечка) воды из верхнего бьефа в нижний.
Фильтрующаяся вода оказывает гидростатическое давление на подошву сооружения, направленное снизу вверх и постепенно уменьшающееся от верхнего бьефа к нижнему. Это давление называется фильтрационным (иногда его называют противодавлением, ввиду направления его противоположно направлению сил веса). Фильтрационное давление как бы облегчает сооружение, уменьшает его вес и сопротивление сдвигающим сооружение горизонтальным силам.
3. Фильтрующаяся вода может действовать на породы основания химически, растворяя соли, имеющиеся в породах, вынося их в нижний бьеф и создавая пути для дальнейшего роста фильтрации; образующиеся в породе полости постепенно ослабляют ее и уменьшают несущую способность основания. Это явление называется химической суффозией грунта.
4. В несвязных грунтах (песок и т. п.) фильтрующаяся вода может увлекать за собой мелкие и мельчайшие частицы грунта, вынося их в нижний бьеф, что также приводит к ослаблению основания и осадкам его и сооружения. Этот процесс носит название механической суффозии или часто называется просто суффозией грунта.Вынос мелких частиц из грунта основания делает его более проницаемым для воды, скорости фильтрации возрастают, фильтрационный поток оказывается способным выносить частицы большего размера, и при дальнейшем своем развитии явление может закончиться разрушением основания и аварией сооружения.
5. При выходе фильтрационного потока в нижний бьеф струйки воды движутся почти вертикально вверх, производя давление на частицы грунта, они могут при известных условиях привести его как бы во взвешенное состояние и приподнять разрыхленную массу грунта вверх, вследствие чего произойдет недопустимая деформация сооружения, что может привести к аварии. Это явление называется выпором грунта.
Таким образом, фильтрация воды под гидротехническим сооружением может привести к катастрофическим последствиям. Для надежности сооружения необходимо предотвратить эту опасность, что достигается главным образом удлинением путей фильтрации, в результате чего при том же напоре на сооружении уменьшаются скорости и градиенты фильтрации, а с ними и опасность суффозии или выпора.
Удлинение путей фильтрации создается так, чтобы большая часть напора была израсходована на сопротивления по пути из верхнего бьефа до подошвы сооружения. Для этого впереди плотины устраивают водонепроницаемое покрытие, называемое понуром(рисунок 5). Устройством понура достигается уменьшение скорости и расхода профильтровавшейся воды и, следовательно, опасности разрушения основания сооружения фильтрационным потоком. Для устройства понура применяют глину, глинобетон, битумные материалы, торф, бетон, железобетон. Понур из железобетонных плит (с арматурой, вводимой в тело плотины) может воспринимать часть горизонтальных усилий, действующих на сооружение, и тем самым увеличивать его устойчивость на сдвиг. Так же под понуром и сооружением устанавливаются вертикальные преграды в виде шпунтов (рисунок 5), в нескальных грунтах либо в виде цементационных, битумных и других завес в скальных породах.