Водохранилищный гидроузел в составе земляной плотины и водопропускных сооружений

 Министерство  науки и образования РФ  

 Кубанский государственный технологический  университет 

 Кафедра строительных конструкций и гидросооружений. 
 
 
 
 
 

 Пояснительная записка 

 к курсовому проекту по дисциплине:

 «Речные гидротехнические сооружения»

 На  тему: «Водохранилищный гидроузел в составе земляной плотины и водопропускных сооружений» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Выполнил:  ____________________________ст. гр. 07-С-ГТ1 Киблик А.В.

 Допущен к  защите:________________________________________________ 

 Руководитель  проекта:  ______________________________Чебанова Е.Ф. 

 Нормоконтролёр:_________________________________________________ 

 Защищен: ________________Оценка_________________________________ 

 Члены комиссии:_________________________________________________ 
 
 
 
 
 

 Краснодар 2010 

 СОДЕРЖАНИЕ

 Введение………………………………………………………………………… 5

1 Проектирование земляной плотины………………………………………….. 6

1.1 Определение  отметки гребня плотины …………………………………..6

1.2 Конструирование поперечного профиля плотины……………………... 8

3. Крепление откосов плотины……………………………………………...9
4. Фильтрационные расчеты………………………………………………..11
5. Определение фильтрационной устойчивости………………………….14
6. Расчет устойчивости низового откоса …………………………..….14

2 Расчет осадки основания плотины…………………………………………...21

3 Выбор типа  водосбросного сооружения…...…………………………….. …23 

  3.1  Расчет  траншейного водосброса………………………………………..23

  3.2  Гидравлический  расчет и конструирование элементов  сооружения.. 26

4  Пропуск  строительных расходов…………………………………………..27

Список используемой литературы……..  …………………….……………..28                                                  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Введение

  

 Разработка  проекта гидротехнических сооружений - это сложный творческий процесс.    В зависимости от назначения и  ответственности сооружений их проектирование ведут в одну или две стадии. В проектах наиболее крупных сооружений речных гидроузлов последовательно решают комплекс вопросов по обоснованию необходимости, экономической целесообразности и технической возможности строительства сооружений; Разрабатывают несколько конкурирующий вариантов конструкций и компоновок сооружений с последующей детальной разработкой рекомендуемого к строительству варианта. Рекомендуемый вариант разрабатывают до рабочих чертежей, по которым осуществляется строительство сооружений.

   Для успешной разработке проекта, проектировщик должен уметь анализировать исходные условия (рельеф, гидрологи, геология и др.) Знать конструкции сооружений, возможности применения и технологию их возведения, владеть методами расчета, выбранных конструкций, прогнозировать последствия, вызванные их строительством. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 1  Проектирование земляной плотины

 1.1 Определение отметки гребня плотины

 Чтобы земляная плотина не разрушалась, вода не должна переливаться через её гребень, поэтому  отметку верха плотины располагают выше расчетного уровня на величину  d, тогда высота плотины будет равна:

 

,

           где  Н_ВБ - расчетная глубина воды перед плотиной, при НПУ;

 d  - превышение гребня над расчетным уровнем воды в водохранилище.

   Превышение гребня плотины над НПУ определяется по формуле:

 

,

 где   — высота наката ветровой волны на откос, м;

       — высота ветрового нагона воды, м;

        — запас, принимаемый не менее 0,5 м для плотин, разрушение которых может вызвать последствия катастрофического характера и угрожать безопасности населения.

 Класс сооружения выбираем по СНиПу 33-01-2003, в  зависимости от предварительной высоты плотины , и грунта основания - глина.

 По  таблице Б.1 принимаем IV класс сооружения.

 Высота  ветрового нагона зависит от скорости ветра, его направления к водохранилищу, глубины водохранилища, длины разгона волны и других факторов и определяется по формуле (148)* СНиП 2.06.04. Высота ветрового нагона определяется методом последовательных приближений по формуле:

 

 где – угол между продольной осью водоема и направлением ветра, град.;

       - расчетная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды, м/с; 

       – длина разгона ветровой волны, м;

       – коэффициент, зависящий от скорости ветра, принимаемый

 по  таблице 2(Приложение 1 СНиП 2.06.04.82*) = . 
 
 
 

 

  ; 

 

 

 где - высота наката ветровых волн обеспеченностью 1%;

        -коэффициент, учитывающий шероховатость откоса. Принимается по табл. 6 СНиП в зависимости от крепления верхового откоса.

 .       -коэффициент, учитывающий крупность камня. Принимается по таблице 6 СНиП.

         -коэффициент, учитывающий скорость ветра и крутизну откоса. Принимается по таблице 7 СНиП.

           -коэффициент, принимаемый по таблице 9 СНиП, в зависимости от угла подхода фронта волны к плотине.

           -коэффициент, принимаемый по графику 10 СНиП, учитывает пологость или гребень волны.

           -коэффициент, принимаемый по таблице 8 СНиП, учитывает вероятность превышения волны по накату.

 Высота  наката на откос волн обеспеченностью 1%  определяется по формуле:

 Определяем  безразмерные величины и .

 где g – ускорение свободного падения (9,81 м/с²);

 t – непрерывная продолжительность действия ветра, с; (при отсутствии сведений о продолжительности действия ветра допускается принимать t = 6 час = 21600 с);

 V_w – расчетная скорость ветра, м/с;

 L – длина разгона ветровой волны, м.

 

 По верхней  огибающей кривой (рисунок 1 СниП 2.06.04-82*).

 

 Средняя длина  волны определяется по формуле:

 

 

 

 Превышение  над уровнем НПУ:

 

.

 Принимаем d=2 м.

 

 

 1.2 Конструирование поперечного профиля плотины

 На основе опыта строительства и эксплуатации плотин выбирают коэффициент заложения откосов. Для земляной плотины высотой 11 м. и грунта тела плотины – песок средней крупности принимаем заложение верхового откоса m=3, а низового откоса m=2.

 В нижнем бьефе  ставится противофильтрационное устройство – дренажный банкет. 

 Дренаж предназначен для организованного отвода воды в нижний бьеф фильтрационного потока, недопущения его выхода на незащищенный низовой откос плотины и в зону, подверженную промерзанию. Дренаж состоит из двух частей: приемной, которая выполняется в виде обратного фильтра, и коллектора, выполняемого из слоёв песка, щебня, гравия, дренажных труб, пористого бетона и т.д.

 Ширина гребня плотины назначается в соответствии с категорией проезда II.

 Общая ширина земельного полотна-15 м.

 Число полос-2. Ширина полосы-3,75. Ширина обочины-3,75. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1.3 Крепление откосов плотины

 Для предотвращения разрушения откосов  плотины под действием волн, течений  воды, льда и других разрушающих факторов предусматривается их крепление бетонными плитами. Верховой откос - в зоне изменения уровня воды от гребня плотины до УМО делается усиленное крепление верхового откоса.   .

 Такое крепление обычно применяется на откосах с заложением m =2,5...3.

 Толщина бетонных плит с учетом длины волны: 

 

 Принимаем tб=0,1 м

 где  γбет — средняя плотность бетона, равна 2,5 т/м³;

        b — размер плиты 8м.

 Обратный  фильтр под каменной наброской состоит из 1 слоя разнозернистых материалов. Толщина гравийно-песчаной подготовки принимается 35 см.

       Низовой откос покрываем растительным грунтом  толщиной 0,2 м с посевом трав. Для  покрытия откоса используем грунт, снятый в основании плотины.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

 1.4 Фильтрационные расчеты

 Явление движения воды в порах грунта называется фильтрацией воды.

 Расчетом  фильтрации определяют: высоту выхода фильтрационного потока на низовой  откос, расход фильтрационного потока через тело плотины, положение кривой депрессии в теле плотины, скорость фильтрационного потока при выходе на низовой откос, уклон кривой депрессии в разных зонах плотины.

 Общий фильтрационный расход как сумма расходов через тело и основание платины ( ):

 

 Расход  в основании плотины:

 

 

   

 В теле плотины:

 

 

 Построим  кривую депрессии, для этого найдем координаты х и у в пределах                                  

   

 Таблица 1 – Координаты кривой депрессии