31

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Компоновка сооружений гидроузла

В состав гидроузла входит земляная плотина, с экраном и понуром, и паводковый водосброс в виде перепада, который располагается в теле плотины. Створ плотины выбирается с учетом топографических условий таким образом, чтобы плотина имела минимальную длину, а ось водосброса (перпендикулярная оси плотны) находилась в пределах русла.

Высота плотины Н_пл = 15,8м, отметка гребня - 272,8 м, напор Н=14м,

отметка НПУ - 271 м.

Грунт тела плотины, основания -- среднезернистый песок, экрана и понура -- суглинок,

Водоупор среднезернистый песок.

Ниже приведены принятые характеристики грунтов.

Таблица 1

Грунт	Среднезернистый песок	Суглинок
Плотность частиц грунта, г/см3	2,66	2,69-2,73
Пористость	0,35-0,41	0,35-0,45
Удельное сцепление, кПа	Естественной влажности	3-1	39-15
	Насыщенного водой	2-1	30-15
Угол внутреннего трения грунта	Естественной влажности	40-35	24-17
	Насыщенного водой	37-34	20-15
Коэффициент фильтрации, м/с	10-3-10-2	10-7-10-5

2. Плотина из грунтовых материалов

Тело плотины отсыпается из среднезернистого песка, а противофильтрационные устройства (экран и понур) -- из суглинка, основные характеристики этих грунтов были приведены выше.

2.1 Конструирование поперечного профиля и элементов плотины: гребня, берм, откосов, дренажа, противофильтрационных устройств и др.

2.1.1 Гребень плотины

При устройстве по гребню плотины автодороги его размеры зависят от категории дороги. Так гребень плотины с автодорогой III категории имеет следующие размеры:

Ширина, м.
Проезжей части	Обочин	Разделительной полосы	Гребня плотины
7,0	2,5	--	12

Для отвода поверхностных вод гребню плотины придается односторонний или двусторонний уклон, а на обочинах устраиваются ливнестоки.

По краям гребня устраивается ограждение в виде надолб с шагом 4 м.

Возвышение гребня плотины над НПУ:

,м

где а - запас возвышения гребня плотины, принимаемый для всех классов плотин не менее 0,5 м;

- ветровой нагон воды в верхнем бьефе



Здесь - угол между продольной осью водоема и направлением ветра;

- расчетная скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью водоема, м/с;

L= 8000 м - длина разгона волны;

d- глубина воды в ВБ при расчетном уровне, м;

- коэффициент, зависящий от .

Скорость ветра на высоте 11 м V_z равна 11 м/с, переход от этой скорости к скорости на высоте 10 м осуществляется по формуле:

kz	1,1	1	0,9
Z, м.	5	10	20

k_z=0,99

Первое приближение:

Второе приближение:

Окончательно принимаем .

- высота наката на откос волн обеспеченностью 1%, м.

.

Здесь - коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса

- коэффициент, зависящий от заложения верхового откоса и расчетной скорости ветра .

Высота волны 1%-ной обеспеченности

Рис.1

-- средняя высота волны, которая зависит от безразмерных величин gt/V_w и gL/ V_w².



Возвышение гребня плотины определяется:

Таким образом, отметка гребня плотины:

2.1.2 Откосы плотины

Коэффициенты откосов т_в и m_н при относительно небольшой высоте плотины назначают на основании данных практики; в случае же достаточно высокой плотины предварительно намеченные откосы подвергают поверочному статическому расчету. При этом коэффициент откоса земляной плотины m = ctgи=2...4; редко в практике плотиностроения встречаются m?1,75 и m=4,5...6,0 и выше.

Для плотины высотой 15,8 м. предварительно принимаем коэффициенты заложения откосов: верхового -- m₁=3,0; низового -- m₂=2,5.

На верховом откосе плотины устраивается берма в конце основного крепления -- на отметке 266 м., создавая ему необходимый упор. Ширина бермы -- 3 м.

На низовом откосе плотины для сбора и отвода дождевых и талых потоков также устраивается берма шириной 3 м., на отметке 267,4, т.е. на середине откоса.

2.1.3 Крепление откосов

Крепление земляных откосов устраивают для защиты их от следующих воздействий:

1- размыва течением или волнением воды в бьефе;

2- разрушения льдом;

3- размыва фильтрационным потоком воды, вытекающей из тела плотины (из пор грунта), например при снижении уровня воды в бьефе или откате волн;

4- размыва дождевыми водами, стекающими по откосу плотины (низовому), а также по откосу берега в нижнем бьефе;

5- разрушения под воздействием ветра;

6- прорастания растений с сильно развитой корневой системой;

7- проникания землеройных животных;

8- пучения глинистого грунта в зимний период или усадки его летом, когда грунт надводной части откоса может пересыхать и давать трещины. С учетом перечисленных факторов, а также интенсивности их воздействия и устанавливают тип покрытия откоса.

Крепление из монолитных железобетонных плит.

В плане они имеют обычно прямоугольную форму с соотношением сторон , где b_sl=0,4л--меньшая сторона, располагаемая перпендикулярно урезу воды( но не больше 20 м).

Принимаем =5,0

Толщина монолитных железобетонных плит определяется из условия их устойчивости по формуле:

где k = 0,11 --при закрытых швах

с_п = 2500 кг/м³ --плотность материала плиты.

Железобетонные плиты бетонируются по подготовке в виде однослойного обратного фильтра толщиной 40 см.

Верхней границей основного крепления является гребень плотины. Нижняя граница -- на отметке 270 м., заглубленной на величину под УМО. Нижняя граница облегченного крепления -- меньше на величину H_кр от основного крепления, т.е отметка 265,98м.

Низовой откос защищается от разрушения атмосферными осадками, посевом трав по слою растительного грунта толщиной 0,25 м.

2.1.4 Противофильтрационные устройства

В качестве противофильтрационного устройства применяется экран и понур, которые выполнены из суглинка.

Размеры экрана и понура назначаются исходя из наличия необходимых материалов и средств механизации. Толщина экрана увеличивается сверху вниз. Минимальная толщина его поверху должна быть не менее 0,8 м, однако из условия механизированного производства работ толщина их поверху обычно принимается не менее 2...3 м. Толщина понизу назначается исходя из допустимого градиента фильтрационного потока и определяется по формуле



где Н- напор на плотину, м;

J_доп - допустимый градиент фильтрационного потока, который для экранов и ядер из суглинка, глины и глинобетона принимается в пределах J_доп = 4... 10.

Толщина экрана по верху -- 1,м.; по низу -- 3,2м.

Отметка гребня экрана после окончания осадок должна быть не ниже ФПУ с учетом высоты наката волны и ветрового нагона. Окончательно принимаемая отметка гребня экрана --271,8 м. Сверху гребень экрана покрывается защитным слоем песка толщиной 1м., т.е. не менее глубины промерзания грунта.

Длина понура назначается в зависимости от допустимых фильтрационных расходов, а также по условию недопущения опасных фильтрационных деформаций грунта основания плотины. Предварительно длину понура принимают в пределах L=(1….2)H,H-напор на плотину, а в дальнейшем она должна уточняться фильтрационными расчетами. Толщина понура определяется по зависимости:

При этом градиент фильтрационного потока должен быть не более (10…12). Минимальная толщина понура в его начале должна быть не менее 0,5м. Для обеспечения хорошего сопряжения понура с экраном толщина его увеличивается по направлению к экрану. Сверху понур пригружается защитным слоем из несвязного грунта толщиной (1…2)м, для защиты его от атмосферных воздействий, от машин и механизмов во время строительства.

2.1.5. Дренажные устройства

Дренажные устройства в теле земляной плотины предназначены для сбора и организованного отвода в нижний бьеф фильтрационного потока, недопущения его выхода на незащищенный низовой откос плотины и в зону, подверженную промерзанию, а также ускорения консолидации глинистых грунтов и уменьшения порового давления в теле плотины и основании.

дренаж состоит из двух частей: приемной, которая выполняется в виде обратного фильтра, и отводящей, выполняемой из камня. По длине плотины устраиваются дренажи различной конструкции: до отметки 261,5м -дренажная призма, а выше этой отметки -- трубчатый дренаж.

Дренажная призма устраивается на русловом участке плотины. Превышение гребня дренажной призмы над максимальным уровнем воды в нижнем бьефе -- 1 м, таким образом, отметка гребня призмы --261,5 м. Ширина гребня дренажной призмы -- 3 м.

Трубчатый дренаж устраивается на тех участках плотины, где отсутствует вода в нижнем бьефе. Выполняется он из перфорированных бетонных труб диаметром 400 мм., уложенных с уклоном параллельно подошве низового откоса и обсыпанных обратным фильтром. По длине трубчатого дренажа устраиваются смотровые колодцы через каждые 100 м.

2.1.6 Сопряжение тела плотины с основанием, берегами, и бетонными сооружениями

Контакт между земляной плотиной и основанием наиболее опасен с точки зрения фильтрации, поэтому сопряжение тела плотины с основанием и берегами должно быть выполнено таким образом, чтобы:

-исключить возможность фильтрационных деформаций грунта тела плотины и основания;

-обеспечить статическую устойчивость сооружения;

-снизить фильтрационные потери из водохранилища до допустимых пределов.

Для обеспечения надежного контакта тела плотины с основанием предусматриваются следующие мероприятия:

При нескальном основании вырубается лес и кустарник, выкорчевываются пни, удаляется верхний растительный слой грунта, пронизанный корнями деревьев и кустарников, толщиной 0,3...0,5 м, а также удаляются грунты, содержащие значительное количество органических включений и солей, легко растворимых водой. Сопряжение экрана с водонепроницаемым основанием выполняется в виде зуба.

Сопряжение тела плотины с берегами осуществляется по наклонным плоскостям, при планировке которых по возможности следует избегать резких переломов. При крутых берегах, имеющих нависающие участки и уступы, они должны быть сглажены, а поверхность выровнена бетоном. Отдельные впадины могут быть заполнены уплотненным грунтом. В пределах примыкания противофильтрационных элементов и переходных зон к береговым склонам крутизна отдельных участков не должна превышать 75°.

Для обеспечения хорошего контакта грунта тела плотины с бетонными сооружениями (плотины, береговые водосбросы, судоходные шлюзы, здание ГЭС и т. д.) их примыкающим поверхностям придается уклон в сторону земляной плотины не более чем 10:1. Грунт в контактной зоне уплотняется особенно тщательно с помощью пневмотрамбовок или трамбующих плит. При этом глинистые грунты рекомендуется укладывать с влажностью на 1 …3 % выше оптимальной.

2.2 Фильтрационные расчеты

Расчеты выполняются для двух поперечных сечений плотины с различными конструкциями дренажных устройств: в русле (максимальная высота плотины и наличие воды в НБ) и на пойме (при отсутствии воды в НБ). В качестве расчетных уровней воды принимаются: в верхнем бьефе - НПУ; в нижнем бьефе (для руслового сечения) - максимально возможный уровень, но не более 0,2 Н_пл (Н_пл - высота плотины), т.к. результаты фильтрационных расчетов в дальнейшем будут использоваться для проверки устойчивости откосов плотины.

В ручную выполняется расчет только для поперечного сечения плотины в русле реки. Расчет поперечного сечения на пойме (с трубчатым дренажем) выполняется на ЭВМ.

Исходные данные:

Н₁=14 м.k_Т=10^-3 м/сm₁=3,0д_э=2,1 м.

Н₂=3,5 м.k_ос=10^-3 м/сm₂=2,5д_п=2 м.

k_э=10^-7 м/сm₁'=1,0.

к_п=10^-7 м/с

,

;



Таблица 2. Координаты кривой депрессии:

x, м.	hx, м.
0	26,62
5	26,25
10	25,87
20	25,09
25	24,69
30	24,28
35	23,87
40	23,45

2.3 Расчет устойчивости откосов

Целью расчета является определение минимальных коэффициентов запаса устойчивости откосов для запроектированного поперечного профиля плотины при известных уровнях воды в верхнем и нижнем бьефах и физико-механических свойствах грунтов. Найденный минимальный коэффициент должен быть равным или большим (но не более чем на 10%) допустимого коэффициента запаса устойчивости откоса для III класса капитальности сооружения (г_n = 1,15).

2.3.1 Расчет устойчивости экрана и защитного слоя

Этот расчет выполняется по методу плоских поверхностей скольжения, проходящих по контакту защитного слоя и экрана (проверка устойчивости защитного слоя) и по контакту экрана и тела плотины (проверка устойчивости экрана вместе с защитным слоем).

Коэффициент запаса устойчивости защитного слоя или экрана вместе с защитным слоем определяется как отношение пассивного Е_П и активного Еа давлений, действующих соответственно слева и справа от вертикали АВ



Рис. 2.

Е_а = G₁ cosQ₁ sinQ₁

Е_п = G₁ cos²и₁ ·tg + G₂tg( + и₂) + C(L₁cosи₁ + L₂cosи₂),

Здесь G₁ - вес защитного слоя (или экрана с защитным слоем) справа от вертикали АВ;

и₁=19^о - угол наклона защитного слоя или экрана к горизонту;

=19^о - угол внутреннего трения (на контакте двух грунтов принимается меньшее значение);

G₂ - вес части защитного слоя (или экрана с защитным слоем) слева от вертикали АВ, дающий минимальное значение слагаемого G₂tg(+и₂). Минимальное значение этого слагаемого определяется подбором, задаваясь различными значениями угла и₂ c интервалом 5⁰, начиная c и₂ =0°;

С - сцепление (при расчете защитного слоя С =0);

L₁ = BD - длина плоскости скольжения защитного слоя по экрану (или экрана вместе с защитным слоем по телу плотины);

L₂ - длина основания защитного слоя (или экрана вместе с защитным слоем) слева от вертикали АB, соответствующая, минимальному значению слагаемого G₂tg(+₂).

В ручную выполняется только расчет устойчивости защитного слоя. Расчет устойчивости защитного слоя с экраном выполняется на ЭВМ.

г=10,58 кН/м³ -- удельный вес грунта защитного слоя.

ц=19^о -- Угол внутреннего трения грунта.

S₁=72,75 м² --площадь защитного слоя левее вертикали АВ

S₂ -- площадь части защитного слоя слева от вертикали АВ, дающая минимальное значение слагаемого G₂tg(+Q₂)

Расчет удобно вести в табличной форме:

Таблица 3.

и2, град	ц, град	ц+и2, град	tg(ц+и2)	G2, кН	G2*tg(ц+и2)
0	19	19	0,34	170,37	58,63
5	19	24	0,44	128,72	57,28
10	19	29	0,55	98,44	54,53
15	19	34	0,67	79,00	53,25
20	19	39	0,81	71,93	58,21
18	19	37	0,75	71,93	54,17

Минимальный коэффициент запаса устойчивости защитного слоя K_s=1,4

Как показывает расчет устойчивости верхового откоса на ЭВМ, при заложении верхового откоса 3,0 K_s=2,75

2.3.2 Расчет устойчивости низового откоса

Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в BБ равен НПУ, а в нижнем бьефе - максимально возможному уровню, но не более 0,2 Н_пл.

На листе формата А4 в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части, наносится кривая депрессии, а низовой откос с переменным заложением или при наличии на нем берм усредняется. Из середины этого откоса (точка "с") проводится вертикаль СD и линия СЕ под углом 85⁰ к откосу. Из точек "А" и "В" как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R₀, которые пересекаются в точке "0". Значение радиуса определяется по формуле:

Значения и определяются по таблице в зависимости от высоты плотины и от величины заложения откоса:

Проведя из точки "с" дугу радиусом r = ОС/2 до пересечения с линиями СD и СЕ, находится многоугольник Oedba, в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения.

Расчетная кривая скольжения радиусом R должна пересекать гребень плотины и захватывать часть основания плотины, если в основании расположен нескальный грунт. Выделенная призма обрушения разбивается на "n" отсеков шириной b = 0,1 R. Разбивку на отсеки начинают с нулевого, середина которого располагается на вертикали, проходящей через центр кривой скольжения.

Коэффициент запаса устойчивости низового откоса определяется по формуле:

где G_i - вес грунта и воды в пределах i -го отсека;

Р_i - равнодействующая давления воды по подошве i -го отсека;

_i - угол внутреннего трения грунта i -го отсека;

_i - угол между вертикалью и линией, соединяющей центр

кривой скольжения с серединой i -го отсека;

c_i - удельное сцепление грунта i-го отсека по линия кривой скольжения

В общем случае, если в пределах рассматриваемого отсека проходит кривая депрессии, а над отсеком имеется столб воды, вес его определяется по формуле:

где - высота части отсека, от линии откоса до кривой депрессии, измеренная по его середине;

- высота части отсека, насыщенного водой (от подошвы плотины до кривой депрессии);

- высота части отсека от кривой скольжения до подошвы плотины;

h_i - высота столба воды над отсеком;

- удельный вес грунта естественной влажности и грунта тела плотины и основания насыщенного водой;

- удельный вес воды.

взвешивающее давление определяется по формуле:

( + ₎

Расчеты сводим в таблицу:

Таблица 4.

№отсека	sin(a)	cos(a)	y'	y"	y"'	h	G	Pi	tgц	(Gcosai-Pi)tgц	c	cbi/cosa	Gsina
9,00	0,90	0,44					0,00	0,00	0,84	0,00	3,00	22,02	0,00
8,00	0,80	0,60	6,00				278,59	0,00	0,84	140,24	3,00	16,00	222,87
7,00	0,70	0,71	9,40				436,46	0,00	0,84	261,51	3,00	13,44	305,52
6,00	0,60	0,80	8,60	2,50			550,68	98,10	0,75	258,20	5,00	20,00	330,41
5,00	0,50	0,87	7,50	4,70			632,80	170,37	0,75	284,75	2,00	7,39	316,40
4,00	0,40	0,92	6,40	4,60	1,70		689,04	215,78	0,75	313,46	2,00	6,98	275,61
3,00	0,30	0,95	5,10	4,50	3,20		722,65	253,39	0,75	328,73	2,00	6,71	216,80
2,00	0,20	0,98	4,00	4,40	4,10		725,54	272,33	0,75	330,67	2,00	6,53	145,11
1,00	0,10	0,99	2,90	4,30	4,60		701,76	280,80	0,75	314,75	2,00	6,43	70,18
0,00	0,00	1,00	1,80	4,20	5,00		671,30	288,81	0,75	288,40	2,00	6,40	0,00
-1,00	-0,10	0,99	1,70	4,10	4,60		633,93	274,49	0,75	268,62	2,00	6,43	-63,39
-2,00	-0,20	0,98	0,10	3,40	4,20		485,94	243,50	0,75	175,40	2,00	6,53	-97,19
-3,00	-0,30	0,95		2,40	3,20	0,90	386,96	184,28	0,75	139,38	2,00	6,71	-116,09
-4,00	-0,40	0,92		1,30	1,60	2,00	248,19	99,33	0,75	96,62	2,00	6,98	-99,28
-5,00	-0,50	0,87					0,00	0,00	0,75	0,00	2,00	7,39	0,00
										3200,73		145,96	1506,95

Расчет коэффициента устойчивости на компьютере показал Ks= 1,29, устойчивость откоса соблюдена.

3. Водосбросное сооружение

В составе речных гидроузлов обычно предусматривают водопропускные сооружения. Водопропускными называются сооружения, обеспечивающие пропуск воды через гидроузел для различных водохозяйственных целей. По назначению они подразделяются на водосбросы, водовыпуски и водоспуски. В состав низко- и средненапорных гидроузлов с земляной плотиной могут устраиваться открытые и закрытые водосбросные сооружения. Водосброс- это сооружения для сброса из водохранилища в нижний бьеф паводковых расходов. Через них могут пропускаться также лед, шуга, другие плавающие тела.

3.1 Выбор трассы водосброса

Выбор трассы водосброса зависит от типа плотины и напора на ней, величины паводковых и строительных расходов, топографических, геологических и гидрологических условий района строительства, общей схемы организации работ и пропуска строительных расходов и др., и осуществляется на основании технико-экономического сравнения вариантов. Так как рельеф местности равнинный, для уменьшения объемов земляных работ трасса принимается криволинейного в плане очертания.

3.2 Выбор состава и типов сооружений водосброса

В состав данного гидроузла входит открытый береговой водосброс, который включает: подводящий канал, водосливную плотину с широким порогом, многоступенчатый перепад, отводящий канал.

Подводящий канал обеспечивает плавный подход воды к водосливу. В плане он имеет криволинейное очертание с радиусом закругления оси , где - ширина канала по дну. Канал имеет трапецеидальное поперечное сечение с заложением откосов равным 1, имеет горизонтальное дно на отметке 115.2 м, укрепленное каменной наброской.

Головная часть представляет собой плотину с широким порогом. Плотина расположена в плане нормально к оси водосбросного тракта. Водосливная часть ограничивается береговыми устоями и разбивается бычками на отдельные водосливные отверстия, перекрываемые затворами (ремонтными и рабочими).

Сопрягающее сооружение устраивается в виде многоступенчатого перепада.

3.3 Гидравлические расчеты

3.3.1 Гидравлический расчёт подводящего канала

подводящий канал рассчитывается на неразмываемость и незаиляемость русла.

Канал имеет трапецеидальное поперечное сечение, заложение откосов равно 1. Площадь поперечного сечения ,

где ширина канала по дну;

- заложение откосов;

глубина воды в канале;

скорость течения воды определяется ;

Проверка на незаиляемость

;

м

величина допустимой неразмывающей скорости (табл.11-3[2]),

.

3.3.2 Гидравлический расчет головной части

Гидравлический расчет водосливной плотины с широким порогом состоит в определении размеров (ширины и высоты) водосливных отверстий, их количества и проверки пропускной способности принятых размеров водосливных отверстий по формуле:

,

где - коэффициент подтопления водослива;

- коэффициент бокового сжатия;

- коэффициент расхода водослива;

Н_о - напор на водосливе с учетом скорости подхода;

g - ускорение свободного падения;

- количество водосливных отверстий;

b - ширина водосливного отверстия;

Q - расчётный паводковый расход, .

В первом приближении принимается =1,0; =1,0; m=0,38 и 3м. Подставляя в формулу ориентировочные значения ,,m и Н₀, определяется величина :

По найденной величине в соответствии со стандартными размерами отверстий (табл.3.8[1]), учитывая, что по условиям эксплуатации количество водосливных отверстий следует принимать не менее трех, назначается ширина водосливных отверстий и их количество:

,

Уточняются значения ,,m и Н₀

Так как непосредственно за головной частью устраивается промежуточный канал со значительным перепадом уровней, то водослив с широким порогом будет неподтоплен, и коэффициент подтопления =1.

Размеры пазов быка в плане:

-ширина и глубина паза ремонтных затворов принимается

-ширина паза рабочих затворов

-глубина паза рабочих затворов

-толщина суженного перешейка полубыка (т.к. он разрезной) принимается

-толщина разрезного быка

Коэффициент бокового сжатия определяется по формуле:

р - высота водослива, принимаем равной 0;

б=0,1 при плавном очертании быков и устоев;

b- ширина водосливного отверстия;

d- толщина быка.

Коэффициент расхода определяется по формуле:

;

Напор с учетом скорости подхода определяется по зависимости:

где g - ускорение силы тяжести, принимаемое равным 9,81м/с;

- коэффициент Кориолиса, равный 1,1;

V_o - скорость подхода:

.

;

тогда

не более 5%:

.

Условие выполняется.

3.3.3 Гидравлический расчёт сопрягающего сооружения

Сопрягающее сооружение в береговых открытых водосбросах гидроузлов устраивается в виде многоступенчатого перепада, представляющего собой ряд ступеней, образованных продольными и поперечными стенками. Стенки отделяются от водобойной плиты вертикальными деформационными швами, оборудованными противофильтрационными уплотнениями с металлическими компенсаторами. Толщина водобойной плиты и стенок назначается: водобойная плита- 1м, продольная стенка: поверху-0,5м, понизу-2м, водобойная стенка: поверху-0,6м, понизу-2м.

Гидравлический расчет (определение длины ступени и высоты водобойной стенки) выполняется только для первой, второй и последней ступеней. Размеры всех остальных ступеней принимаются такими же, как и размеры второй ступени.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

1) Принимается число ступеней , назначается предварительная глубина колодцев . Тогда высота каждой ступени

.

2) Выполняется расчет первой ступени:

Критическая глубина потока .

ширина перепада

По графику на рис.4.8[1] при коэффициент скорости равен .

Скорость движения воды в промежуточном канале равна

.

Напор на первой ступени с учетом скорости подхода равен

;

Все известные величины подставляются в уравнение

:

,

откуда подбором определяется глубина потока в сжатом сечении: .

Вторая сопряженная глубина

.

Скорость подхода перед следующей ступенью

.

Коэффициент расхода принимается как для водослива с тонкой стенкой, определяется глубина воды над порогом в начале следующей ступени

.

Глубина водобойного колодца на ступени , тогда глубина воды в колодце ,т.е. есть небольшой запас.

Дальность полета струи .

Длина прыжка .

Длина ступени .

Принимаем

3) Вторая и последующие ступени

,

по графику рис.4.8б[1] при коэффициент скорости равен .

,

отсюда подбором находим .

Вторая сопряженная.

Скорость перед следующей ступенью

.

Глубина воды над порогом в начале следующей ступени

,

глубина водобойного колодца

,

принимается глубина .

Глубина воды в колодце

.

Дальность полета струи

.

Длина прыжка

.

Длина ступени

,

принимается .

4) Последняя ступень.

Как и для предыдущих ступеней здесь . Глубина в НБ . Поскольку , прыжок затопленный.

Дальность полета струи , длина прыжка ,длина колодца , принимается .

3.3.4 Гидравлический расчёт отводящего канала

Отводящий канал рассчитывается на неразмываемость и незаиляемость русла.

Канал имеет трапецеидальное поперечное сечение, заложение откосов равно 2. Площадь поперечного сечения

,

где ширина канала по дну;

- заложение откосов;

глубина воды в канале;

скорость течения воды определяется

;

Проверка на незаиляемость

;

м

величина допустимой неразмывающей скорости (табл.11-3[2]),

.

4. Выбор схемы пропуска строительных расходов

Рис. 3

Насыпную плотину, преграждающую какой-либо водоток, приходится строить в осушенном котловане под защитой перемычек, т. е. небольших временных плотин, сооруженных в верхнем и нижнем бьефах. У нас случай, когда высокая земляная плотина образует водохранилище, причем в состав гидроузла помимо плотины входит водосбросное сооружение. Прежде всего следует установить значение так называемого строительного расхода воды Q_стр=40м³/с, т. е. максимального расхода реки, который может иметь место в период строительства.

Пропуск воды через створ строящейся плотины (поперечные перемычки не включаются в тело плотины): 1 -- ось входа в строительную деривацию; 2 -- ось верховой перемычки; 3 -- ось плотины;4 - ось низовой перемычки; 5 -- ось выхода из строительной деривации; 6 -- дно строительной деривации (обводного канала).

Случай, когда строительный расход большой. Для пропуска больших расходов при строительстве плотины часто применяют способ поперечных перемычек. Для этого на одном из берегов устраивают специальный строительный деривационный канал или туннель (см. рис.). После этого в межень возводят верховую перемычку и воду верхнего бьефа направляют в строительную деривацию

На рис.3 обозначеноvстр. УВ -- отметка самого высокого уровня воды перед верховой перемычкой при пропуске через деривацию расхода Q_стр; V'_пор и V''_пop -- отметки входного и выходного порогов строительной деривации; i -- уклон деривации; VГp. пер. и VГp. пл. -- отметки гребня верховой перемычки и строящейся плотины. Проектируя пропуск воды через створ гидроузла, устанавливают отметку гребня верховой перемычки и поперечные размеры деривационного канала (или туннеля). Здесь надо учитывать, что, увеличивая высоту верховой перемычки (т. е. увеличивая VГp. пер.), мы увеличиваем и V'_пор (при V''_пop =const), а следовательно, увеличиваем уклон i деривации. При увеличении этого уклона скорости воды в деривации возрастают, а следовательно, ее поперечное сечение может быть уменьшено

плотина гидравлический водосбросный

Литература:

1. Проектирование и расчет гидротехнических сооружений: Учебное пособие / П. . Богославчик, Г. . Круглов. - Мн.: БНТУ, 2003 - 363 с.

2. Гидротехнические сооружения: учебное пособие / М.В. Нестеров. - Мн.: Новое знание,

2006. - 616 с.

3. Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика / Под ред.

В.П. Недриги. -М.: Стройиздат, 1983. -543с.

4. Гидротехнические сооружения. Под ред. Л.Н. Рассказова. - М.: Стройиздат,1996. - 435с.

5. Гидротехнические сооружения. Под ред. Чугаева Р.Р. Ч1 Глухие плотины. - М.: Агропромиздат, 1985. - 318 с.,ил.

6. СНиП 2.06.04.-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). - М.: Стройиздат, 1982. -40с.

7. Справочник по гидравлическим расчетам. Под редакцией П. Г. Киселева. Изд. 4-е, переработанное и дополненное. М., »Энергия», 1972.

Размещено на Allbest.ru