Водохранилищный гидроузел в составе земляной плотины и водопропускных сооружений

       Расчёт  выполняют в табличной форме (таблица  3) 

 Исходные  данные к расчёту:

2. Принятые физико-механические характеристики:
1. Тело плотины:

 

2. Основание плотины:

 

3. Определены расчётом:
4. Определены графически:

 

5. Определены  расчётом:

 

 

 

 

 Вывод: Выполненный расчёт показал, что плотина запроектирована с запасом устойчивости, который не превышает 10% от  
 
 
 
 
 

 
 
 
 

2 Расчет осадки основания плотины 

 Осадка плотины складывается из осадки тела плотины и осадки грунтов основания. В процессе  возведения плотины насыпь уплотняется до объемной массы скелета . Поэтому считается, что дальнейшее уплотнение под действием собственного веса не происходит. Основные деформации возникают из-за уплотнения грунтов основания весом плотины.

Величина этой осадки (см) определяется по формуле:

                                                                                          

где  Т- толщина  сжимаемого основания плотины, см;

       - коэффициент пористости грунта основания плотины в естественном состоянии;

       - коэффициент грунта основания плотины после возведения насыпи, определяется по формуле:

                                                                                                                           

где  n- объём пор;

          m- объём скелета в единице объёма ненарушенного грунта.

Исходные данные:

Определяем напряжения в середине сжимаемого слоя грунта основания плотины в естественном состоянии:

                                                                      

 принимаем по СНиП 2.06.05-84*

  Рисунок 4 - Расчетная схема определения осадки 
 
 

  Определение напряжения в точке В на поверхности сжимаемого слоя основания.

                                              

  Полное  напряжение в точке С определяем, как сумму отдельных трех нагрузок от левой, правой и центральной части.

                                                                                            

  Напряжение  от нагрузки левого треугольника:

                                                                                                    

  

  

  

  

  

;

  По таблице из СНиП 2.06.05-84* определяем что

  Тогда:

  

  Напряжение  от нагрузки центральной части определяем по формуле:

                                                   

                                                  (3.9)

                                               (3.10)

   ; 

  Аналогично по таблице из СНиП 2.06.05-84* определяем что

  

  Напряжение  от нагрузки правого треугольника:

                                                    (3.11)

                                               (3.12)

  

  

   ;

  По таблице  из СНиП 2.06.05-84* определяем

  

  Определяем полное напряжение в точке С:

  

  Определяем  конечное напряжение:

                                         (3.13)

  

   =0,35 принимаем по СНиП 2.06.05-84* 

  Определяем осадку грунтов основания(31):

    

  Вывод:

  Осадка  основания показала, что при отсыпке  плотины следует увеличить ее строительный профиль на 1,16 м. 
 

    3 Проектирование и расчет водопропускных сооружений 

    Водопропускными называются сооружения, обеспечивающие пропуск воды через гидроузел для определенных хозяйственных целей. По функциональному назначению различают:

    - водосбросы  – сооружения для сброса из  водохранилища излишков воды  в период паводков;

    - водовыпуски  – сооружения для осуществления полезных пропусков воды (для орошения, санитарных, судоходных и прочих целей), из водохранилища в русло реки;

    - водоспуски  – сооружения для полного или  частичного опорожнения водохранилища  в период строительства и реконструкции,  ремонта сооружений, трансформации паводков, промывки верхнего бьефа от наносов. Как правило, водоспуски предназначены для пропуска строительных расходов.

    По  расположению в гидроузле водопропускные сооружения делятся на плотинные (русловые) и береговые (пойменные).

    По  расположению входного отверстия водопропускные сооружения делятся на поверхностные (через входные отверстия вода поступает в безнапорном режиме), глубинные (погруженные на уровень воды) и донные (входное отверстие размещено у дна).   

    3.1 Расчет  траншейного водосброса 

    Сооружение  состоит из водослива с широким  порогом или водослива практического  профиля, водосбросной траншеи и  отводного канала.

    Порог водослива располагают на отметке  НПУ вдоль берега водохранилища  на расстоянии 20—40,0 м от плотины. Напор на пороге водослива принимают в пределах Н—0,75-1,0 м.

    Гидравлический  расчет траншейного водосброса сводится к определению длины водосливного порога L и построению кривой свободной поверхности воды по приближенному методу, предложенному проф. Е. А. Замариным. Расчет следует выполнять при пропуске расходов Q; 0,5 Q и 0,25 Q.

    Длину водосливного порога определяют по формуле  неподтопленного или подтопленного  водослива в зависимости oт характера сопряжения потока в нижнем бьефе. Если h_II ≥пН_о, то водослив подтопленный, если меньше, то водослив неподтопленный, где h_n-~ превышение уровня воды нижнего бьефа над порогом водослива, n —коэффициент подтопления, принимаемый от 0,75 до (0,83~0,87);

    При неподтопленном водосливе длину  водосливного порога вычисляют по формуле

    

    где L—.длина водосливного порога, м; Q — расход, сбрасываемый через траншею, м³/с; т — коэффициент расхода, принимаемый приближенно равным 0,36; Н — напор на пороге водослива, м.

    По  формуле для незатопленного водослива  с широким порогом определяем длину водослива L, принимая значения коэффициента расхода m = 0,36;

    

      Разбивая траншею на пять участков, определяем расстояние до рассматриваемых сечений: х=2,4 м. Находим удельный расход q:

    

м³

      Зная удельный расход, вычисляем  расчетный расход на сечениях: Q:

     , , .

    Задаемся средней скоростью в начале траншеи Vn=1,5 м/с (на расстоянии 0,5 м от начального сечения), а также средней скоростью в конце траншеи Vk=2,5м/с.

    Определяем  средние скорости в сечениях:

    

;

      где а – коэффициент пропорциональности, равный:

    

,

    Зная  средние скорости, определяем площадь живого сечения в каждом сечении:

    

,

    При известных значениях площади  живого сечения и коэффициента заложения  откоса определяем глубину из выражения:

    

;

    Где b – ширина траншеи по дну, принимается линейно изменяющейся: 2;3;4;… и т.д.

    

м.

    При известных Q, V, h, b и n=0,025 определяем для каждого сечения уклон:

    

;

    Зная  уклон и расстояние между сечениями, определяем потери напора

    

;

    Результаты  расчетов сводим в таблицу:

    Таблица 4 – Расчет траншейного водосброса