Расчет водохозяйственного баланса водохранилища

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1.Исходные данные для проектирования

1.1 Район проектирования. Река

1.2 Гидрологические характеристики района проектирования

1.2.1 Расчет среднегодовых расходов при отсутствии данных наблюдения

1.2.2 Определение минимального расхода при отсутствии данных наблюдения

1.2.3 Определение максимального расхода при отсутствии данных наблюдения

1.3 Назначение гидроузла

2.Состав курсовой работы

2.1 Расчет ВХБ водохранилища. Определение полезного, форсированного и мертвого объемов водохранилища

2.2 Выбор створа плотины, трассы водопропускных сооружений

2.3 Выбор водоподпорных и водопропускных сооружений

2.4 Построение плана и поперечного профиля плотины

2.5 Расчет водопропускных сооружений

2.5.1 Расчет сбросного канала

2.5.2 Расчет входного оголовка

2.5.3 Расчет многоступенчатого железобетонного перепада

2.6 Расчет водоспускного сооружения

2.7 Расчет водовыпускного сооружения

2.8 Оценка надежности водоподпорного сооружения

2.8.1 Фильтрационный расчет плотины и ее основания

2.8.2 Расчет устойчивости откосов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Заключение

Список используемой литературы

Введение

водохранилище плотина водопропускной

Основная задача гидротехники - приспособление (а в необходимых случаях и изменение) существующего естественного режима водного объекта - реки, озера, моря, подземных вод - к нуждам народного хозяйства при обеспечении минимума отрицательных экологических последствий.

Инженерные сооружения, позволяющие реализовать поставленную задачу, называются гидротехническими сооружениями.

Цель объектов гидротехнического строительства обеспечить перераспределение стока реки во времени, а также обеспечить его использование. Поэтому возводимые объекты включают не одно, а несколько гидротехнических сооружений разного назначения, решающих комплекс задач. Совокупность гидротехнических сооружений, объединённых общностью целей и расположенных на небольшой территории, называется гидроузлом.

Гидроузлы принято классифицировать по ряду признаков. По месторасположению их подразделяют на речные, морские, озёрные и прудовые.

По величине создаваемого напора они могут быть безнапорными (при заборе воды из рек в их естественном состоянии, портовые сооружения и др.), низконапорными (напоры менее 10 м), средненапорными (напор 10-50 м) и высоконапорными (напоры более 50 м).

По основному назначению гидроузлы подразделяются на водозаборные (для орошения, водоснабжения и др.), энергетические, воднотранспортные, водохранилищные (для перераспределения стока рек), а также рекреационные, служащие для организации отдыха населения.

Территориальное перераспределение водных ресурсов реализуют с помощью гидросистем - комплекса гидроузлов и отдельных сооружений, объединённых общностью целей и расположенных на значительной территории. Гидросистемы, как и гидроузлы, могут быть специализированными и комплексными.

1.Исходные данные для проектирования

1.1 Район проектирования. Река

Район проектирования - Тамбовская область,р.Цна . Географические координаты: 52°09? с.ш., 41°40? в.д.

1.2 Гидрологические характеристики

Цна - типичная медленно текущая равнинная река, имеющая небольшой уклон русла. По Тамбовской области она течет в Сампурском, Тамбовском, Моршанском районах. На территории нашей области Цна принимает более 20 притоков. Наиболее значительные из них: Челновая (впадает слева), Кашма и Керша (правые притоки). Питается Цна, главным образом, атмосферными водами. Наибольшее количество воды она получает за счет осадков, накапливающихся за зиму. В течение круглого года в реку поступают и грунтовые воды. Весной, в результате таяния снега, уровень "Цны повышается на 3-5 метров по сравнению с летней меженью (самый низкий уровень воды). Начинается половодье в апреле - начале мая. Средний расход воды в 139 км от устья 46 м3/сек. Замерзает река в ноябре-декабре, в верховьях иногда даже в январе, вскрывается в конце марта -начале апреля.

1.2.1 Расчет среднегодовых расходов при отсутствии данных наблюдений

Рис.1 Среднегодовой модуль стока

,

где q определяем по рис 1, q =6,1 л/с.

1.2.2 Определение Qmin при отсутствии данных наблюдений

гделетне-осенний и зимний среднемесячные модули, лс/км2 определяем по рис.2 и рис.3,

площадь водосбора, км2.

Рис.2 80% обеспеченности Рис.3 80% обеспеченности

Ри.4.Районирование параметров для определения минимального стока К л.о. и К з

Коэффициенты перехода от модулей 80% обеспеченности к модулям различной обеспеченности подбираются по таблице:

Таблица 1. Коэффициенты перехода от модулей 80% обеспеченности к модулям различной обеспеченности

	Обеспеченность, %
	75%	80%	85%	90%	95%	99%
	1,04	1,0	0,93	0,87	0,8	0,75

Таблица2. Внутригодовое распределение объемов стока.

	Bi	Q, м/с	Wр.ст.,млн. м
1	0,01	0,07	0,18
2	0,09	0,62	1,60
3	0,25	1,72	2,45
4	0,35	1,41	2,24
5	0,18	1,24	3,21
6	0,02	0,14	0,36
7	0,02	0,10	0,27
8	0,01	0,08	0,21
9	0,02	0,14	0,37
10	0,02	0,15	0,39
11	0,02	0,12	0,32
12	0,01	0,08	0,21
год	1,00	6,88	7,82

1.2.3 Определение максимального расхода при отсутствии данных наблюдения

Q1%=q200*(A1/A)n*b*b2 *b3*ar*A1=0.04*(200/21500)0.3*0.45*0.57*1*1*21500= =54,2 м3/с

2.Расчет водохозяйственного баланса водохранилища

2.1 Расчет расходной части

Объемы водопотребления участников ВХК определяются следующим образом:

Годовой объем водопотребления на орошение:

где площадь участков орошения, га.

оросительная норма участка орошаемых земель, м3/га.

КПД участка оросительной системы,

Годовой объем водопотребления промышленностью

где - годовой объем промышленной продукции на предприятии i-го типа, т;

- удельная норма водопотребления на выпуске i-го вида промышленной продукции, м3/т.;

- КПД системы водоснабжения предприятий, принимаем 0,9.

Энергетические попуски

;

где - годовой объем попусков на нужды ГЭС, м3;

-годовая выработка электроэнергии на ГЭС, кВт-ч;

Н - возможный напор на ГЭС, м,

Объем воды, который должен находиться в водохранилище для разбавления сточных вод:

Таблица 3. Распределение водопотребления на нужды орошения по месяцам:

Месяцы	Доля Водопотребления	Объемы
01-03	0	0	0,00
04	0,05	0,25	0,80
05	0,15	0,75	2,40
06	0,20	1,0	3,20
07	0,25	1,25	4,00
08	0,20	1,0	3,20
09	0,15	0,75	2,40
10-12	0	0	0,00
год	1,00	5	16,00

Расходная часть рассчитывается по формуле:

Таблица 4. Расчет внутригодового распределения объема речного стока.

месяцы	Расход м3/с	Объем стока м3
01	0,07	0,18
02	0,62	1,60
03	1,72	4,45
04	2,41	6,24
05	1,24	3,21
06	0,14	0,36
07	0,10	0,27
08	0,08	0,21
09	0,14	0,37
10	0,15	0,39
11	0,12	0,32
12	0,08	0,21
год	6,88	17,82

Таблица 5.Расчет месячных ВХБ

мес	Приходная часть	Расходная часть
		Wпром
1	0,18	0,25	2,70	-2,27
2	1,60	0,25	2,70	-0,85
3	4,45	0,25	2,70	2,00
4	6,24	0,25	3,75	2,74
5	3,21	0,25	5,85	-2,39
6	0,36	0,25	3,90	-6,29
7	0,27	0,25	0,95	-7,43
8	0,21	0,25	0,90	4,95
9	0,37	0,25	1,85	4,44
10	0,39	0,25	2,70	2,80
11	0,32	0,25	2,70	2,78
12	0,21	0,25	2,70	2,75
год	17,82	3,00	20,82	0

Расчет полезных объемов воды в водохранилище может выполняться табличным способом для водохозяйственного года.

При выполнении расчета год разбивается на два периода: многоводный и маловодный. Периоды определяются на основе анализа найденных месячных ВХБ. Многоводному периоду ВХБ соответствуют периоды, в течении которых, подряд ВХБ будут положительными.

Маловодный начинается сразу же за последним многоводным периодом. С первого месяца маловодного периода начинается водохозяйстванный год.

Таблица 6. Полезные объемы воды в водохранилище

Маловодный период	Многоводный период
месяцы			месяцы
09	-0,37	3,07	3	4,45	14,74	0
10	-0,39	2,7	4	6,24	10,29	0,665
11	-0,32	2,31	5	3,21	4,05	1,5
12	-0,21	1,99	6	0,36	0,84	2,155
1	-0,18	1,78	7	0,27	0,48	2,18
2	-1,60	1,60	8	0,21	0,21	2,265

Расчет санитарного объема осуществляется согласно требованиям санитарно-технических норм. Для нормального санитарного состояния воды в водохранилище критерий литорали (мелководья) должен быть а средняя глубина воды в водохранилище при минимальном его наполнении должна быть менее 2,5 м;

Таблица7.Расчет полных объемов в водохранилище (в млн. м3)

Объем воды в месяце	Месяцы
	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12
	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51	5,51
	1,78	1,60	0	0,655	1,5	2,15	2,18	2,26	3,07	2,7	2,31	1,99
	7,29	7,11	5,51	6,17	7,01	7,66	7,69	7,77	8,58	8,21	7,82	7,50

За величину мертвого объема принимается наибольшее из найденных значений:

Определяется максимальный расход половодья 0,1% обеспеченности:

Вычисляется сбросной расход при различном слое форсировок по формуле Кочерина:

Вычисляется сбросной расход при различном слое форсировок по формуле Кочерина:

54,2*(1-2,2*106/29*106)=49,9 м3/с

где - объем половодья, определяемый как

- продолжительность половодья, принимаем от 20 до 60 сут.

Результаты расчета заносятся в таблицу. Окончательный вариант ширины водосливного фронта принимается в результате технико-экономических расчетов с учетом компенсации ущерба от затопления земель при форсировке. В курсовом проекте во избежании затопления значительных площадей при форсировке ширина в принимается по расчету соответствующей слою форсировки

Таблица . Определение сбросного расхода и ширины фронта плотины.

	ФПУ, м	Qмax1%	Qфopc
1,5	27,5	54,2	29*106	49,9

2.2 Выбор створа плотины, оси или трассы водопропускных сооружений

Гидроузлом называют группу гидротехнических сооружений, объединенных условиями совместной работы и местоположения.

Гидротехническими называются сооружения, предназначенные для использования природных водных ресурсов (рек, озёр, грунтовых вод) или предотвращения (уменьшения) вредного воздействия воды на окружающую среду (борьбы с наводнением, размывами берегов, защита от селевых потоков).

Проектируемый в курсовом проекте гидроузел с плотиной из грунтовых материалов служит для решения комплекса водохозяйственных задач, в частности это:

- создание водохранилища, в котором происходит аккумулирование избыточных расходов реки, например, в период паводков, что способствует снижению ущерба от наводнений в нижнем бьефе гидроузла;

- осуществление полезных попусков воды в русло реки, обеспечивающие создание живого тока воды в меженный период и улучшающие водообеспечение прилегающих территорий;

- подача воды потребителю (водоснабжение и обводнение, гидротехнические мелиорации и т.д.);

- создание зон рекреации;

- развитие рыбного хозяйства и т.д.

Компоновка гидроузла включает в себя выбор створа плотины, трасс к месторасположения водопропускных сооружений. Она должна быть наиболее простой и удобной для возведения и эксплуатации гидроузла при минимальных затратах. В соответствие с заданием в состав гидроузла входят: плотина из грунтовых материалов, паводковый водосброс и водовыпуск (и) для подачи воды в нижний бьеф. Типы сооружений и их особенности описываются далее в соответствующих разделах.

Выбор створа гидроузла обычно осуществляется на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов компоновки в зависимости от рельефа и других условий района строительства. При выборе створа плотины учитываются многочисленные факторы, в числе которых определяющими являются: топографические характеристики речной долины и ложа водохранилища, инженерно-геологические и гидрологические условия, местоположение и объем карьеров строительных материалов, технология строительства плотины, а также возможность рационального размещения постоянных и временных водопропускных сооружений.

В данном проекте створ плотины выбираем в самом узком месте речной долины, что обеспечит минимальный объем насыпи грунтовой плотины и, соответственно, меньшую стоимость плотины, с учетом рационального размещения водопропускных сооружений гидроузла.

Створ - ось относительно, которой располагается остальные сооружения.

Для этого на топографическом плане речной долины, прилагаемом к заданию, намечаем вариант створа, предусматриваемый в месте сужения долины и трассируемый перпендикулярно преимущественному направлению горизонталей.

При выборе и назначении трассы берегового открытого водосброса необходимо учитывать особенности рельефа местности, а также характер грунтов, залегающих на трассе. Грунты из выемок водосбросных сооружений рекомендуется по возможности укладывать в тело плотины. Обычно выемки грунта на верхнем участке трассы используются в качестве резерва для насыпи плотины. Трассу водосброса следует проектировать таким образом, чтобы основанием его элементов служили достаточно прочные коренные грунты. При прохождении трассы на пучинистых грунтах для обеспечения устойчивости элементов водосбросного сооружения при воздействии сил морозного пучения необходимо принимать дополнительные меры, обеспечивающие надежную работу водосброса, но удорожающие его строительство. Размещение элементов водосброса на насыпных грунтах не рекомендуется.

С точки зрения планового размещения трассы должны соблюдаться следующие критерии:

Наименьшая протяжённость.

Как правило, отсутствие или, в случаях крайней необходимости, наличие минимального количества поворотов.

Расстояние между концевой частью водосброса и подошвой низового откоса плотины не должно быть менее 20…40 м.

Выходящий из водосброса поток должен сопрягаться под возможно более острым углом с осью русла реки.

Трасса водосброса должна проходить перпендикулярно преимущественному направлению горизонталей берегового склона в нижнем бьефе. При прохождении трассы водосброса по косогору ширину водосброса необходимо делать минимально возможной.

Желательно, особенно для регулируемого водосброса, чтобы ось дороги по гребню грунтовой плотины была перпендикулярна оси водосбросного тракта.

Трасса водосброса не должна пересекать формы рельефа с проявлением эрозионных явлений (балки, овраги) и участки с оползнями, а проходить вблизи их. Иногда для уменьшения длины водосброса можно смотреть сброс воды в существующие лощины, балки или овраги.

Для выбора створа плотины строим батиграфическую кривую

Z,м	F, м2	V,м3
20	172,7	697,3
22	561,78
24	6928,74	2064,32
26	61656,05	23017,5

L20c=0.85*9+0.15*15+0.33*22+0.6*14+0.45*5+0.53*10+0.55*15+0.4*10=45.36/0.4825=94 м

2.3 Выбор водоподпорных и водопропускных сооружений

Выбор типа плотины, расчет гребня

Выбор типа плотины в проектной практике осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 2.06.05.84* на основании технико-экономического сравнения вариантов различных конструкций или типов плотин.

Из анализа геологического разреза по створу плотины видно, что дно плотины подстилает суглинок. Эти грунты можно использовать для строительства плотины. Кроме того, это выгодно с экономической точки зрения, так как они являются местными строительными материалами. Исходя из этих данных, рассматриваем несколько вариантов конструкции плотин:

Предлагаемые типы грунтовых плотин

а) однородная плотина из супеси;

б) неоднородная плотина с ядром из суглинка моренного;

в) неоднородная плотина с экраном из суглинка моренного;

Выбор типа плотины производится в соответствии с:

* действующим напором,

* топографическими и геологическими условиями,

* условиями компоновки гидроузла,

* условия строительства и пропуска строительных расходов.

Конструктивная схема должна обеспечивать:

* устойчивость плотины на сдвиг при сохранении прочности основания и общей прочности плотины при всех расчетных случаях;

* благоприятный режим сопряжения бьефов - отсутствие размывов и сбойных течений;

* приемлемое противофильтрационное давление достаточную фильтрационную прочность основания;

* применение современных средств механизации и современные технологии.

Отдаём предпочтение однородной грунтовой плотине из супеси, так как однородные плотины более просты с точки зрения производства работ. Так же супесь, как строительный материал, в меньшей степени подвержена негативному влиянию неблагоприятных погодных условий.

Расчет отметки гребня плотины выполняется в соответствии со Строительными нормами и правилами СНиП 2.06.05-84* «Плотины из грунтовых материалов» для расчетного уровня воды в верхнем бьефе водоема ФПУ.

Отметка гребня плотины в расчетном створе будет определяться по формуле:

27,5+1,0=28,5 м

где a - конструктивный запас гребня, принимаем 1,5 м

Высота плотины: 8,4 м.

Коэффициент заложения - это котангенс угла наклона откоса к горизонту, зависит в основном от: типа грунтов, формирующих верховую и низовую части плотины; типа грунта основания; высоты плотины. Первоначально коэффициент заложения откосов назначается на основании опыта безаварийной работы различных типов плотин соответствующей высоты с характеристиками грунтов, аналогичных принятому для дальнейшего проектирования варианту плотины. Далее правильность предварительно принятых значений заложений откосов плотин проверяется расчетами устойчивости откосов.

Назначаем заложение откосов: верховой откос и нижний откосы выполняем с заложением 1:3

На низовом откосе предусматриваем устройство бермы шириной = 3,5, которая служит для сбора и отвода дождевых и талых потоков, предохраняя тем самым откос от размыва, а также для обеспечения возможности осмотра плотины.

Выбор водосбросного сооружения

При грунтовых плотинах для пропуска расходов половодья и дождевых паводков во избежание переполнения водохранилища, для пропуска льда, шуги, мусора из верхнего бьефа в нижний устраивают водосбросные сооружения. Выбор типа водосброса и его трассы обычно выполняется на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

Работа по проектированию водосбросного тракта в курсовом проекте начинается с выбора трассы водосброса на генплане гидроузла, после того как плотина в принципе запроектирована.

До начала проектирования водосброса необходимо вписать плотину из грунтовых материалов в местность.

При разработке курсового проекта выбор типа водосброса и его трассы производится на основании сравнения достоинств и недостатков различных вариантов водосброса с учётом исходных данных: расчётного максимального и строительного расходов, возможной форсировки уровня водохранилища, топографических, геологических условий, а так же высоты и типа плотины.

Классификация водосбросов.

По расположению в узле сооружений: водосбросы в теле плотины; водосбросы береговые (вне тела плотины)

По типу оборудования водосливной части: регулируемые; нерегулируемые (автоматические)

По конструктивному оформлению: трубчатые; береговые; открытые; сифонные; траншейные; шахтные; туннельные

В данном курсовом проекте принимаем трубчатый водосброс с пашенным оголовком.

2.4 Построение плана и поперечного профиля плотины

После выбора конструкций основных элементов плотины необходимо выполнить построение поперечных разрезов плотины в русловой и береговой частях створа.

Поперечный разрез плотины в русловой ее части выполнен на миллиметровке в масштабе 1:300. На поперечный разрез плотины нанесены все основные элементы плотины в соответствии с назначенными или определенными размерами.

Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля

Высоту наката на откос волн обеспеченностью 1 % по накату (hrun1%, м) для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружением d 2h1% надлежит определять по формуле

hrun1% = krkpkspkrunh1% =1*0,9*1*2,1*0,002=0,004,

где kr и kp - коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл.6;

ksp - коэффициент, принимаемый по табл. 7;

krun - коэффициент, принимаемый по графикам рис.10 в зависимости от пологости волны на глубокой воде.

При глубине перед сооружением d < 2h1% коэффициент krun необходимо принимать для значений пологости волны, указанной на рис. 10 в скобках и определяемой при глубине d = 2h1%.

Высоту наката на откос волн обеспеченностью i, %, по накату необходимо определять умножением полученного по формуле значения hrun1%, м, на коэффициент ki принимаемый по табл.8.

Таблица 6

Конструкция крепления откоса	Относительная шероховатость r/h1%	Коэффициент, kr	Коэффициент, kp
Бетонными (железобетонными) плитами	-	1	0,9
Гравийно - галечниковое, каменное	Менее 0,002	1	0,9
или крепление бетонными	0,005-0,01	0,95	0,85
(железобетонными) блоками	0,02	0,9	0,8
	0,05	0,8	0,7
	0,1	0,75	0,6
	Более 0,2	0,7	0,5
Примечание. Характерный размер шероховатости r, м, следует принимать равным среднему диаметру зерен материала крепления откоса или среднему размеру бетонных (железобетонных) блоков.

Таблица 7.

Значение ctg	1 - 2	3 - 5	Более 5
Коэффициент ksp при скорости ветра Vw, м/с:
20 и более	1,4	1,5	1,6
10	1,1	1,1	1,2
5 и менее	1	0,8	0,6
Примечание. - угол наклона откоса к горизонту, град.

Таблица 8

Обеспеченность по накату i, %	0,1	1	2	5	10	30	5О
Коэффициент ki	1,1	1	0,96	0,91	0,86	0,76	0,68

Рис. 10*. Графики значений коэффициента krun

При подходе фронта волны к сооружению под углом , град, со стороны открытой акватории величину наката волн на откос следует уменьшать умножением на коэффициент k, принимаемый по табл.9.

Таблица 9

Значение угла , град	0	10	20	30	40	50	60
Коэффициент k	1	0,98	0,96	0,92	0,87	0,82	0,76

Эпюра волнового давления на откос при 1,5 ctg 5, укрепленный монолитными или сборными плитами, должна приниматься по рис.11, при этом максимальное расчетное волновое давление рd, кПа, необходимо определять по формуле:

pd = ks kf prel gh=1,84*1,15*1,9*17,2*9,81*0,92=626,29кПа,

где ks - коэффициент, определяемый по формуле

;=0,85+4,8*0,92/15+0,96(0,028-1,15*2,6/15)=0,98

kf - коэффициент, принимаемый по табл.10;

prel - максимальное относительное волновое давление на откос в точке 2 (см. рис.11), принимаемое по табл. 11.

Рис.11. Эпюра максимального расчетного волнового давления на откос, укрепленный плитами

Таблица 10

Пологость волны	10	15	20	25	35
Коэффициент kf	1	1,15	1,3	1,35	1,48

Таблица 11

Высота волны h, м	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4
Максимальное относительное волновое давление prel	3,7	2,8	2,3	2,1	1,9	1,8	1,75	1,7

Ордината z2, м, точки 2 приложения максимального расчетного волнового давления pd должна определяться по формуле:

,

где А и В-- величины, м, определяемые по формулам:

=2,6(0,47+0,23*15/0,92)*(1+0,91)/(0,91)=23,0 м;

=2,6(0,95-(0,84*0,92-0,25)15/2,6)=1,89 м

На участках крепления по откосу выше и ниже точки 2 следует принимать значения ординат эпюры волнового давления р, кПа, на расстояниях, м:

при l1 = 0,0125L и l3 = 0,0265L р = 0,4pd;

при l2 = 0,0325L и l4 = 0,0675L р = 0,1pd,

где .

Ординаты эпюры волнового противодавления рc, кПа, на плиты крепления откосов следует определять по формуле:

pc = ks kf pc,rel gh,

где pc,rel - относительное волновое противодавление,

.

Рис.12. Графики для определения относительного волнового противодавления

Нагрузку от волн на откос, укрепленный плитами, для сооружений I и II класса при высоте волн более 1,5 м обеспеченностью 1 % в системе допускается при надлежащем обосновании определять методами, в которых учитывается нерегулярность ветровых волн.

Возвышение гребня плотины hs , в обоих случаях определяется по формуле

hs = D hset + hrun1% + a =0,92+0,9+1=2,82 м

где D hset - ветровой нагон воды в верхнем бьефе=0,92;

hrun 1% - высота наката ветровых волн обеспеченностью 1 %;

а - запас возвышения гребня плотины.

При определении первых двух слагаемых формулы следует принимать обеспеченности скорости ветра для расчета элементов волн, наката и нагона при основном сочетании нагрузок и воздействий (при НПУ) по СНиП 2.06.04-82*, при особом сочетании нагрузок и воздействий (при ФПУ) эти обеспеченности следует принимать для сооружений I - II классов 20 %, для III класса - 30 %, для IV класса - 50 %. Запас а для всех классов плотин следует принимать не менее 0,5 м.

Длина разгона ветра 9,4 м

Высота волны 0,92 м

Строительная высота плотины 1,3 м

2.5 Расчет водопроводящих сооружений

При проектировании гидроузлов при глухих плотинах из грунтовых

материалов устраивают водосбросные, водовыпускные и водоспускные сооружения .

В курсовом проекте необходимо запроектировать водосброс и водоспуск.

Водосбросными сооружениями (водосбросами) называют гидротехнические сооружения, предназначенные для пропуска паводковых вод на водоподпорных гидроузлах. В ряде случаев водосброс совмещают с

другими водопропускными сооружениями гидроузла - водоспуском, водозабором и т.п.

Выбор варианта водосброса основывается на учете природных, гидрологических и инженерно-геологических условий района строительства, а также эксплуатации проектируемых сооружений. Оптимальный вариант

принимается на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

По гидравлическому режиму работы водосбросы могут быть напорными, безнапорными, напорно-безнапорными (полунапорными).

По режиму эксплуатации водосбросы бывают автоматического действия и управляемые (с затворами). В отдельных случаях применяют водосбросы полуавтоматического действия, которые обеспечивают пропуск части сбросного расхода в автоматическом режиме, а часть расхода пропускают через отверстия, перекрываемые затворами.

По конструктивному признаку различают водосбросы закрытые (трубчатые), открытые (лотковые), сборные, монолитные.

По месту расположения в составе гидроузла водосбросы делят на береговые, русловые, пойменные.

По расположению водоприемного отверстия, относительно уровня ВБ

водосбросы классифицируют на поверхностные, глубинные и донные.

Конструкция водосброса - сложное инженерное сооружение, состоящее

из нескольких простейших сооружений, конструктивных узлов и деталей.

В водосбросном сооружении можно выделить четыре основные составные части: подводящая, водоприемная или водосливная, сопрягающая и устройство нижнего бьефа. Каждая часть существенно отличается своим назначением, гидравлическим режимом и конструктивным решением.

Подводящая часть обеспечивает плавный подход воды к сливной (головной) части водосброса, создает благоприятные условия для нормальной эксплуатации всего сооружения.

Водосливная часть осуществляет прием паводковых вод из водоема и

отвод их в сопрягающую часть сооружения. Водосливная часть является головной частью водосброса. На управляемых водосбросах через головную часть прокладывают служебный и проезжий мост, на ней устанавливают затворы, другое механическое оборудование и т. д.

Сопрягающая часть соединяет водослив с устройством нижнего бьефа.

По ней вода скатывается с верхнего в нижний бьеф.

Устройство нижнего бьефа обеспечивает гидравлическое сопряжение

сбросного потока с нижним бьефом, гашение избыточной кинетической водной энергии, защиту сооружения от подмыва и разрушения.

Каждая основная часть водосброса, в свою очередь, состоит из ряда более простых устройств и деталей. Например, подводящая часть может включать: подводящий канал или выемку, струенаправляющие дамбы или системы, ледозащитные устройства, сопрягающие открылки и т. п.

Водосливная часть может иметь различное конструктивное решение.

Наиболее типичными решениями являются: прямолинейная сливная стенка (сливная плотина, сливной порог шлюза), сливной оголовок с замкнутым сливным контуром, сливная траншея. В свою очередь, в состав сливной части может входить: сопрягающая вставка, стенки-устои, разделительные стенки-быки, затворы и другие устройства.

Сопрягающую часть делают открытой или лотковой (быстроток, перепад), закрытой или трубчатой.

В устройство нижнего бьефа входят: устройство для сопряжения сбросного потока с нижним бьефом (уступ, консоль, сопрягающая вставка, водобой), устройство для гашения энергии, крепление русла от размыва, струенаправляющие устройства.

Водоспускными сооружениями (водоспусками) называют гидротехнические сооружения, предназначенные для полного или частичного опорожнения водохранилища и пропуска бытовых расходов в нижний бьеф. Водоспуск можно использовать для промывки верхнего бьефа от наносов и мусора, при пропуске строительных расходов, а в определенных условиях совместить с водосбросом или водовыпуском. Водоспуски размещают как в теле плотины, так и в берегах. Их выполняют в виде отдельно стоящих сооружений или совмещенных с водосбросами. Отдельно расположенные водоспуски могут быть открытыми (безнапорными) и закрытыми (напорными). Открытые, в основном береговые водоспуски, применяют на небольших водохранилищах глубиной до 4... 6 м. При больших глубинах предпочтительнее закрытые водоспуски, размещаемые в теле плотины.

Наибольшее распространение имеют трубчатые водоспуски, устраиваемые в теле низконапорных грунтовых плотин.

Трубчатый водоспуск состоит из трубопровода, входного и выходного оголовков, колодцев для задвижек.

Примеры конструкций водосбросов и водоспусков различных типов и

компоновка этих сооружений в гидроузлах приведены в приложении Г.

В настоящем курсовом проекте требуется запроектировать трубчатый

водосброс, совмещенный с водоспуском или береговой открытый водосброс и отдельно расположенный водоспуск.

2.5.1 Расчет сбросного канала

За расчётный расход в СК принимается Qcбр=49,9 м3/с. Сечение СК принимается гидравлически наивыгоднейшим.

Назначаем коэффициент шероховатости n = 0,0225 и коэффициент заложения откоса канала m = 1,25.

Так как неразмывающая скорость зависит от глубины воды в канале, то расчёт параметров канала ведётся методом приближений.

В первом приближении глубина воды при пропуске расчётного расхода определяющийся по формуле С.А. Гиршкана:

3,68м

Расчётное удельное сцепление Срасч	Допускаемые средние скорости (м/с) при глубине потока (м)
кПа	105Па	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,50	3,00	3,50	4,00	5,00
20,00	0,20	1,28	1,34	1,39	1,43	1,47	1,49	1,52	1,56	1,59	1,62	1,64	1,68

По таблице определяем неразмывающая скорость .

1,62 м/с

Незаиляющая скорость определяется по формуле С.А. Гиршкана:

0,55*49,90,2=1,2м/с

гдеА - эмпирический коэффициент, зависящий от гидравлической крупности наносов ,

= 0,33 при < 1,5 мм/с,

= 0,44 при = 1,5-3,5 мм/с,

= 0,55 при > 3,5 мм/с.

За расчётную скорость воды в канале принимается:

0,9*1,2=1,08 м/с



Грунты	Коэффициент заложения откосов
	подводных	надводных
Суглинок легкий, супесь	1,25 - 2,0	1,0 - 1,5

Определяется относительная ширина наивыгоднейшего сечения канала по дну при m=1,25

0,7 м

Во втором приближении из формул площади

w=26,4 уточняется глубина воды в канале гидравлически наивыгоднейшего сечения:

(26,4/(0,7+1,25))1/2=3,7 м

По полученной глубине уточняется и расчётная скорость1,5

0,7*3,7=2,59 м

По стандартной ширине канала по дну окончательно определяем нормальную глубину гидравлически наивыгоднейшего сечения по формуле

-1+(1+2,59*4*1,25*3,7)1/2/2*1,25=1,6 м

Вычисляем гидравлические элементы живого сечения потока смоченный периметр:

2,59+2*1,6*1,6=7,7

Находим коэффициент Шези С2 = 2766,76 и вычисляем уклон дна:

1,632/2448,27*0,71=0,0015

6,59

I=0,0015

2,59

Рисунок. Поперечное сечение сбросного канала.

2.5.2 Расчет входного оголовка

Для защиты подводящего канала от размыва перед входной частью предусматривается устройство понура длиной .2*1,6=3,2 м

С учётом опыта проектирования и эксплуатации сопрягающих сооружений длина входного оголовка принимается равной . В расчётах рекомендуется принять длину оголовка .3,5*1,6=5,6

Далее расчёт заключается в определении ширины водослива.

Расчёт входного оголовка ведётся из формулы расхода через неподтопленный водослив с широким порогом и боковым сжатием.

49,9/(2,59+1,25*1,6)*1,6=6,79

1,6+(0,05*6,79)/2*9,8=1,96

Ширина лотка рассчитывается по формуле:

49,9/(0,08*2,59*1,25*4,42*1,65)=3,47

Значение можно определить по формуле Е.А. Замарина:

0,05*1,6/(1,6+2,59)=0,08

Известно, что чем больше значение , тем невыгоднее в гидравлическом отношении конструкция выходного оголовка.

В расчётах рекомендуется принимать значения : косая плоскость -0,050,06.

Если при расчёте входного оголовка, выполненного по типу I, II, его ширина получится больше ширины подводящего канала, то следует принять оголовок косая плоскость, т.е. тип III, или же предусмотреть расширение канала перед входной частью до ширины сооружения.

При изменении уклона дна входной части сна уклон лотка в конце входной части, работающей как водослив с широким порогом, устанавливается глубина, равная критической, которая определяется в соответствии с формой поперечного сечения в начале лотка быстротока.

Критическая глубина рассчитывается по формуле:

((0,05*49,92)/(9,81*3,472))1/3=1,02 м

2.5.3 Расчет многоступенчатого железобетонного перепада

Это сооружения ступенчатой конструкции (рис. 5.18), по которым вода движется частично с отрывом от стенок падения. Их применяют при уклонах местности более 0,25, когда быстротоки нецелесообразны и экономически невыгодны.

Перепады бывают одно- и многоступенчатыми, открытыми и закрытыми, без- и полу- напорными, консольными.

Многоступенчатые перепады выполняют из бутобетона, бетона, железобетона с прямоугольным (преимущественно) или трапецеидальным поперечным сечением.

Входную часть проектируют так же, как входную часть быстротока. При необходимости делают щелевые или гребенчатые входные участки.

Выходная часть представляет собой водобойный колодец и рисберму. Водобойный колодец может быть, как в быстротоках с расщепителями, растекателями, прорезными порогами, криволинейной в плане водобойной стенкой.

Фильтрационное давление на боковые стенки и основание снижается при устройстве застенного дренажа.

Каждая ступень перепада состоит из горизонтальной плиты и стенки падения, которые заключены между боковыми стенками. Стенку падения (подступенок) выполняют в виде вертикальной или лежачей подпорной стенки в зависимости от грунтов основания. Боковые стенки и плиты отделяются друг от друга швами или представляют единую конструкцию докового типа в железобетонных перепадах.

Таким образом, расчет многоступенчатого перепада сводится к определению наименьшей длины ступени L.

Полная длина ступени L складывается из трех участков (см. рис. VI.41, а): l1 - длины полета струи, слившейся с предыдущего перепада; l2 - длины кривой подпора, на которой поток достигает критической глубины, и l 3 - длины кривой спада от глубины hKp до ребра ступени, т. е.

L = l1 + l2 + l3

Если по местным условиям при данной высоте перепада р его дна L окажется равной или большей вычисленной по формуле (VI.75), то на этом расчет многоступенчатого перепада с горизонтальной ступенью заканчивается.

В сухих логах длинным ступеням полезно придавать небольшой уклон (i = 0,005) с тем, чтобы после прохода паводка вода не задерживалась на ступенях. Расчет длины такой наклонной ступени производится также по формуле.

Величины l1 и l3 вычисляют по формулам и ; l2 при уклоне ступени, не превышающем 0,01, может быть вычислено как для горизонтальной ступени.

Если L окажется менее получаемой по формуле , то энергия на пороге ступени не будет гаситься, а наоборот, будет нарастать со ступени на ступень, так что в конце концов струя может проскочить мимо ступени .

На круто падающих косогорах для ускорения гашения энергии и уменьшения длины ступени каждой из них придают обратный уклон (i < 0) , величина которого обычно принимается равной 0,01-0,02. Длина такой ступени определяется по той же формуле .

Высота перепадов р при этом не должна превосходить предела ( при котором они еще могут рассматриваться как элементы повышенной шероховатости), определяемого соотношением

p ? 1/2 hкр.

Как правило, ширина перепада известна, так как она равна ширине подводящего быстротока или трубы; если же эта ширина неизвестна, ею необходимо задаться.

Расчет входной части:

Q=49,9 м3/с

Скорость подхода воды к сооружению:

Vo=Q/(bкан+mH)H=49,9/(2,59+0,35*1,6)1,6=9,9 м/с

aVo2/2*9,81=5,0 м

Коэффициент сжатия:

Е=1-а*Н/(Н+b)=1-0,07*1,6/(1,6+3,47)=0,978

Следовательно, при глубине воды в подводящем канале Н=1,6 м сооружение пропустит заданный расход, не нарушая режима работы канала, т.е. не вызывая подпора или спада.

Расчет числа ступеней:

Число ступеней: Р=Р/N+d=2/1,5-0,5=2шт

Длина первой ступени:

Hкр=(1,1*0,82/9,81)0,5=0,4 м

lпр=3,15*0,64=2 м

l01=1,64(1,6(1,5+0,54*1,6))0,5=2,85 м

Длина первой ступени :L1=l01+0.8lпр1=2,85+0,8*0,64*3,16=4,46 м

Определение глубины водобойного колодца на первой ступени:

Н013/2=q/mb4.4=49,9/0,35*3,47*4,4=9,27м Н01=3,04 м

Н1= Н01- aVo2/2*9,81=3,04-(1,6/2/0,64)2*1/2*9,81=2,06 м

Глубина водобойного колодца на первой ступени: d1=3,04-2,06=0,98 м

Длина второй ступени:

Hc2=0,52

Ес2=0,52/1,02=0,5

Ес2ii=1,25

Hc2ii=1,25*0,52=0,65

l02=0,33*1,6+1,38*(1,6(1,5+0,45*1,6))0,5=2,58 м

lпр=4,3*0,65=2,8 м

lзап=1,1 м

l2=2,8+1,1+0,33=4,23 м

Глубина водобойного колодца на второй ступени: d1=1,1+0,2/1,65=0,78 м

2.6 Расчет водоспускного сооружения

Водоспуск в составе гидроузла предназначен для полного опорожнения водохранилища с целью осуществления его обслуживания и при необходимости очистки водохранилища и проведения капитального ремонта.

Расчет водоспуска основывается на определении допустимого расхода при опорожнении водохранилища. Время опорожнения водохранилища через водоспускное устройство начиная с уровня МО не должно превышать 3-5 суток. Уменьшение времени опорожнения приведет к оплывам берегов водохранилища.

Трубчатый водоспуск

Трубчатые водоспуски широко применяются в гидроузлах с плотинами

из грунтовых материалов небольшой и средней высоты для пропуска санитарных расходов и опорожнения водохранилища. Они выполняются из одной или нескольких труб, снабженных затворами, и устройств для приема воды и управления затворами в виде башни или камеры. Водоспуски с башнями называют башенными, а с камерами - безбашенными. Большее распространение в гидротехническом строительстве получил первый из указанных типов, как более надежный в эксплуатации.

Применяемые в водоспусках водопропускные трубы представляют собой железобетонные галереи или стальные трубопроводы, прокладываемые в грунте основания или в теле плотин.

Водоспуски в зависимости от их назначения работают постоянно или

периодически. Водоспуски, используемые для постоянной работы, например для полезных попусков воды в нижний бьеф, должны иметь не менее двух независимо работающих ниток трубопроводов для возможности отключения одной из них на ремонт в процессе эксплуатации.

Трубчатые водоспуски снабжают, как правило, двумя затворами - ремонтным и рабочим. Башни и камеры управления затворами размещают как

в начале или на некотором расстоянии от него (при прокладке стальных труб в железобетонной галерее), так и в конце водоспуска (при прокладке труб непосредственно в грунтах без галерей).

Подходные участки к водоспускам выполняются в виде каналов, рассчитанных на пропуск строительного расхода. Крепление их откосов и дна предусматривается в виде каменной мостовой или бетонных плит в зависимости от скорости течения.

Башни водоспусков устраиваются чаще с круглым сечением в плане, их

внутренний диаметр назначается в зависимости от диаметра прокладываемых

в них трубопроводов и размеров внутренних устройств, но не менее 2,5 - 3 м.

Металлические трубы в теле плотины укладываются на специально подготовленный бетонный фундамент или бетонные опоры и лишь в малооветственных сооружениях - непосредственно на уплотненный грунт с последующим весьма тщательным уплотнением засыпки вокруг труб. Снаружи трубы покрывают антикоррозионными покрытиями.

Железобетонным напорным трубопроводам и галереям задают внутри круглое очертание поперечного сечения, а снаружи вверху - круглое, у подошвы - плоское для более равномерной передачи нагрузки на основание.

Внешнюю поверхность галерей обычно защищают гидроизоляционными покрытиями и слоем водонепроницаемого грунта.

Расчетный расход водоспуска назначают из условия обеспечения сработки водохранилища до необходимого уровня за заданный период времени, пропуска санитарных или строительных расходов. При многоцелевом назначении водоспуска принимают наибольший из необходимых расходов.

Расчетные расходы при опорожнении водохранилища определяют с помощью батиграфических кривых W = f(H) и F = f(H) и допустимой скорости понижения уровней.

Скорость опорожнения водохранилища назначают с учетом допустимой интенсивности понижения уровней, при которой обеспечивается устойчивость склонов и верхового откоса плотины. При расчете по кривой W = f(H) определяют объемы отдельных призм водохранилища ДWi при допустимом слое сработки водохранилища ДH за единицу времени. Обычно принимают, что слой ДH срабатывается за одни сутки.

По установленным значениям ДWi определяют необходимые секундные расходы, при которых обеспечивается заданная сработка уровней 

Qi = ДWi/86400 м3/с.

Из ряда значений Qi выбирают максимальное и принимают его за расчетное Qp по условию обеспечения опорожнения водохранилища.

Устанавливают расчетные значения строительных и эксплуатационных расходов и уровней Qpi и Hpi.

По каждому из значений Qpi и Hpi определяют необходимую площадь поперечного сечения водовыпуска трубы.

где Qcoop - расход в сооружении в м3/сек;

? - коэффициент расхода, зависящий в основном от очертания входного оголовка трубы или конусов моста;

w - площадь живого сечения потока с критической глубиной при безнапорном протекании, или площадь полного сечения трубы при напорном протекании, в м2;

g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2;

H - подпертая глубина воды перед сооружением над отметкой входа (лотки или укрепления) в м;

h - критическая глубина при безнапорном протекании, или сжатая глубина при напорном протекании, в м.

Имея заданный расчетный расход Q, напор Н или Z и длину l, определяют диаметр трубы d. Его можно определять путем построения кривой Q = f(d). Задаваясь различными значениями диаметра, по формуле или определяют соответствующие расходы. Затем строят кривую Q = f(d), по которой графически определяют диаметр трубы для заданного расхода (рис 4.50).

Можно предварительно задаться диаметром трубы и определить площадь живого сечения. Имея площадь живого сечения и задаваясь количеством труб, вычисляют площадь живого сечения одной трубы, а по ней -- диаметр трубы, который примерно должен быть равен диаметру, принятому предварительно.

Окончательно принимают стандартные значения диаметра трубы.

Размеры и количество нитей труб водоспуска определяем =5,51/86400*5=12,75/2=6,37м3/ с

Глубина водобойного колодца d=0.95 м

Таблица . Определение диаметров труб

d.м	w,м	М	R	Q	V	Re	Red	а	Qвoд
0,5	0,20	0,57	0,13	0,50	2,53	1288866,74	38666,00	0,05	6,37
1	0,79	0,63	0,25	2,19	2,79	2850105,94	42751,59	0,04	6,37
1,5	1,77	0,65	0,38	5,10	2,89	4419319,51	44193,20	0,03	6,37
2	3,14	0,66	0,50	9,21	2,93	5987123,11	44903,42	0,03	6,37
2,5	4,91	0,67	0,63	14,53	2,96	7553042,08	45318,25	0,03	6,37
3	7,07	0,67	0,75	21,04	2,98	9117412,36	45587,06	0,03	6,37
3,5	9,62	0,68	0,88	28,76	2,99	10680577,32	45773,90	0,03	6,37



находим длину трубы водоспуска =3+2*1.25+1+0.5+1=8 м

Принимаем две нити труб водоспуска (сортамент Т1500.40.1) диаметром 1,5 м и длиной 8 м.

2.7 Расчет водовыпускного сооружения

Размеры и количество нитей труб водоспуска определяем =5,85*106/86400*5=12,75/2=13,5/2=6,75м3/ с

d.м	w,м	М	R	Q	V	Re	Red	а	Qвoд
0,5	0,20	0,59	0,13	0,51	2,59	1320857,45	39625,72	0,05	6,75
1	0,79	0,64	0,25	2,22	2,83	2885816,71	43287,25	0,04	6,75
1,5	1,77	0,66	0,38	5,14	2,91	4454725,57	44547,26	0,03	6,75
2	3,14	0,67	0,50	9,26	2,95	6021570,46	45161,78	0,03	6,75
2,5	4,91	0,67	0,63	14,59	2,97	7586465,36	45518,79	0,03	6,75
3	7,07	0,68	0,75	21,12	2,99	9149876,10	45749,38	0,03	6,75
3,5	9,62	0,68	0,88	28,84	3,00	10712170,97	45909,30	0,03	6,75



находим длину трубы водоспуска =3+2*1.25+1+0.5+1=8,7 м

Принимаем 3 нити труб водоспуска (сортамент Т1500.50.1) диаметром 1,5 м и длиной 8 м.

2.8 Оценка надежности водоподпорного сооружения

2.8.1Фильтрационный расчет плотины и ее основания

Фильтрационные расчеты тела плотины, основания и берегов следует

выполнять для :

а) определения фильтрационной прочности тела плотины, ее основания

и берегов;

б) расчета устойчивости откосов плотины и берегов;

в) обоснования наиболее рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций плотины, ее противофильтрационных и дренажных устройств.

Фильтрационными расчетами надлежит определять следующие параметры фильтрационного потока :

а) положение поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) в теле плотины и берегах;

б) фильтрационный расход воды через тело и основание плотины;

в) напоры (или градиенты напора) фильтрационного потока в теле плотины, основании, а также в местах выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф за подошвой низового откоса, в местах контакта грунтов с различными характеристиками и на границах противофильтрационных устройств . Расчёт на фильтрацию через плотину производим по схеме, приведённой на рисунке 1.

Рисунок 1. Расчётная схема

Расчёт на фильтрацию через плотину производим по схеме (рис.1),

Lp=L+ДLB=14,5+4,7=19,2 м

3 м

Удельный расход определяется по зависимости

Вычисляется hc по зависимости:

=1,23 м

Ординаты кривой депрессии между сечениями h-0 и I-I определяют по формуле:

Для построения кривой депрессии находим координаты точек, расчет сводим в таблицу 1.

Таблица .1 Расчет координат депрессионной кривой

Х, м	1	3	6
hX, м	1,5	1,7	1,4

Проверим фильтрационную прочность грунтов тела плотины и основания по значению выходного градиента

13/30,4=0,42<1

Так как условие выполняется, то фильтрационная прочность грунтов тела плотины и основания будет обеспечена.

2.8.2 Расчет устойчивости откосов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Проводим вертикальную линию через центр низового откоса. Затем под углом 85 к откосной части проводим луч. В зависимости от глубины в верхнем бьефе и заложения откосов определяем соотношение, радиусов внешнего и внутреннего, которые являются криволинейными сторонами четырехугольника.

H = 8,4 м, m = 4, R = 28.0 м

R'/H = 1.5R'= 1.5*8.4 = 12.6 м

R''/H = 0.1R''=3.75*8 = 31.5 м

Область ограничена поверхностью откоса частью гребня и кривой скольжения разбиваем вертикальными линиями с расстоянием:

0,1*28=2.8 м

Нумерацию откосов начинаем с нулевого. Причем нулевой отсек размещаем в соответствии с центром кривой скольжения. Нумеруем отсеки вправо и влево от нулевого.



№	sin a	cos a	Hec	hнас	Нпр	Нпр sin a	Нпр*cos a	a	tg a	Нпр* cosa* tg a	C,Кпа	L	C*L,кН
8	0,79	0,61	2,60		2,6	2,05	1,59	21	0,34	0,54	10	10,3	103
7	0,70	0,71	6,00		6	4,20	4,28	21	0,34	1,46
6	0,60	0,80	7,40	1,20	8,84	5,30	7,07	21	0,34	2,40
5	0,50	0,87	8,60	3,20	12,44	6,22	10,77	16	0,26	2,80	9,5	7,8	74,1
4	0,40	0,92	9,60	4,20	14,64	5,86	13,42	16	0,26	3,49
3	0,30	0,95	9,80	5,40	16,28	4,88	15,53	51	1,03	16,00	12	32,7	392,4
2	0,20	0,98	9,90	6,00	17,1	3,42	16,75	51	1,03	17,26
1	0,10	0,99	9,60	6,60	17,52	1,75	17,43	51	1,03	17,96
0	0,00	1,00	9,20	6,60	17,12	0,00	17,12	51	1,03	17,63
-1	-0,10	0,99	7,40	6,40	15,08	-1,51	15,00	51	1,03	15,45
-2	-0,20	0,98	7,20	5,80	14,16	-2,83	13,87	51	1,03	14,29
-3	-0,30	0,95	5,80	4,60	11,32	-3,40	10,80	51	1,03	11,12
-4	-0,40	0,92	4,00	3,80	8,56	-3,42	7,85	51	1,03	8,08
-5	-0,50	0,87		2,00	2,4	-1,20	2,08	51	1,03	2,14
-6	-0,56	0,83		0,20	0,24	-0,13	0,20	51	1,03	0,20
				56,00		21,20				130,83			569,5

Нормальная усилия рассчитывается по формуле:

где , количество отсеков, отсчитанных влево от вертикальной линии проведенную через центр точки 0, отсчитанные влево «+», отсчитанные вправо «-»

Касательная усилия рассчитывается по формуле:

где

Сила трения рассчитывается по формуле:

где угол естественного откоса (угол трения)

Сила сцепления рассчитывается по формуле:

где удельное сцепление, длина дуги отсека

Удельный вес отсека рассчитывается по формуле:

Устойчивость откоса плотины должна быть проверена по возможным поверхностям сдвига с нахождением наиболее опасной призмы обрушения,

характеризуемой минимальным отношением обобщенных предельных реактивных сил сопротивления к активным сдвигающим силам. Таких поверхностей может существовать множество, а выполняемые при этом расчеты занимают много времени. В курсовом проекте достаточно однократно выполнить описанный расчет.

При выполнении неравенства откос можно считать устойчивым, в противном случае заложение откоса нужно увеличить, если полученные расчетом значения коэффициента устойчивости ks при соответствующем сочетании нагрузок превышают величину более чем на 10 % (если это не

обусловлено особенностями сооружения), то заложение откоса нужно уменьшить.

Оценка устойчивости производится при определении коэффициента запаса, который равен:

=(2.8*1.99*130.83+569.5)/(2.8*1.99*21.2+65.8*12.6/28)=8.7

Противофильтрационных мер не требуется. Откос устойчив.

Заключение

В данном проекте был последовательно решен комплекс вопросов по обоснованию необходимости, экономической и технической возможности сооружений.

При помощи справочно-методической литературы произведен расчет высоты гребня грунтовой плотины, устойчивости откоса грунтовой плотин. Также произведены соответствующие расчеты водопропускных, водопроводящих и водовыпускных сооружений.

Список используемой литературы

С1. Российская Федерация. Законы. О безопасности гидротехнических

сооружений : федер. закон от 21.07.1997 № 117-ФЗ [ред. от 27.12.2009] //

Собр. законодательства Рос. Федерации. - 1997. - № 30, ст. 3589.

2. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные поло-

жения : строит. нормы и правила : приняты и введ. в д. 30.06.03 : взамен

СНиП 2.06.01-86 : дата введ. 01.01.04 / Госстрой России. - М. : ФГУП ЦПП,

2006. - III, 25 с.

3. СНиП 2.06.05-84*. Плотины из грунтовых материалов : строит. нор-

мы и правила : изм., утв. 17.09.90 : утв. Госстроем СССР 28.09.84 : взамен

СНиП II-И.4-73 (II-53-73) : срок введ. в д. 01.07.85. - М. : Технорматив, 2008.

- 68 с. : ил.

4. СНиП 2.06.04-82*.Нагрузки и воздействия на гидротехнические со-

оружения (волновые, ледовые, от судов) : строит. нормы и правила : утв. Гос-

строем СССР 15.06.82 : взамен СНиП II-57-75 : срок введ. в д. 01.01.84. - М. :

Технорматив, 2008. - 78 с. : ил.

5. Плотина из грунтовых материалов в составе гидроузла : метод. ука-

зания для выполнения курсового и дипломного проектов студентами специ-

альности 29.04 «Гидротехническое строительство» / Нижегор. архитектур.-

строит. ин-т ; сост. В. Н. Грандилевский. - Н. Новгород : НАСИ, 1992. - 36 с.

6. Гидротехнические сооружения : справ. проектировщика / под ред. В.

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

7. Чугаев, Р. Р. Гидротехнические сооружения. Ч. 1. Глухие плотины /

Р. Р. Чугаев. - М. : Агропромиздат, 1985. - 319 с.

8. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги : строит. нормы и правила :

утв. Госстроем СССР 17.12.85 : взамен СНиП II-Д.5-72 и СН 449-72 : срок

введ. в д. 01.01.87. - М. : Технорматив, 2008. - 72 с. : ил

9. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм : строит. нормы и

правила : взамен СНиП II-39-76, СНиП III-38-75, СН 468-74 : введ. 01.01.96 /

Минстрой России. - Изд. офиц. - М. : ГП ЦПП, 1996. - 20 с.

10. Рекомендации по проектированию обратных фильтров гидротехни-

ческих сооружений : П 92-80 / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т гидротехники им.

Б. Е. Веденеева. - Л. : ВННИГ, 1981. - 105 с.

57

11. Гольдин, А. Л. Проектирование грунтовых плотин : учеб. пособие /

А. Л. Гольдин, Л. Н. Рассказов. - М. : АСВ, 2001. - 384 с.

12. СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений : стро-

ит. нормы и правила : утв. Госстроем СССР 12.12.85 : взамен СНиП II-16-76 :

срок введ. в д. 01.01.87. - Переизд. СНиП 2.02.02-85 с изм. №1, утв. 30.06.03. -

М. : ФГУП ЦПП, 2004. - 48 с. : ил.

13. Проектирование обратных фильтров гидротехнических сооружений

: метод. разработка к выполнению курсового и дипломного проектов студен-