Проэктирование полносистемного карпового хозяйства

 

Нерестовые  пруды:

W_воды =6675+2156= 8831 м³

 

 м³

 

Мальковые пруды:

W_воды =22250+1100= 23350 м³

 

 

 

 

Маточные пруды:

W_воды =66750+2200= 68950 м³

 

 

 

 

Зимовальные пруды:

W_воды =80100+ 2 640= 82740 м³

 

 

 

 

Выростные пруды:

W_воды = 534000+ 61600= 595600 м³

 0,41203704+ 0,04753086= 0,459568 м³/c

11,125*1,2*10000=133500 м³/c

 

Q_вып=133500/432000=0,309 м³

 

 

 

Нагульные пруды:

W_воды = 6775125+ 596211= 7371336 м³

 3,13663+ 0,27602= 3,41265 м³/c

64,525*1,75*10000=1129187,5 м³/c

Q_вып=1129187,5/864000=1,30692 м³

 

Карантинные пруды:

W_воды =8900+440= 9340  м³

 

 

 

При построении графика по оси абсцисс декады и месяцы, а  по оси ординат – расходы воды в м³/с.

 

 

 

 

3. Сооружение  водоподающей и водосбросной сети.

 

3.1.Гидровлический  расчет магистрального канала.

 

   Вода в пруды  подается с помощью каналов  или лотков. Для самотека уклон  должен быть не менее 0,01. Канал  имеет трапецеидальное сечение.  Вода подается к каждому пруду  и потом из каждого выливается в реку. Канал рассчитывается методом гидравлики, учитывая:

-глубину канала;

-строительные размеры;

-скорость воды.

 

b – ширина канала по дну

h - глубина воды в канале

a - сухой запас=0,1

H_стр - строительная глубина

В - ширина канала по уровню воды

В_стр - строительная ширина

m - уклон стенок канала=1,5

 

   Задача решается  методом построения зависимости  h=f(k)

где k - расходная характеристика.

 

Q=V*ω (м³/с);

V=c√R*i;

C=

;

P=b+2h√1+m²;

у=1,5√n, при R<1м

у=1,3√n, при R>1м

 

    Где: Q - максимальный расход воды в канале;

            V - скорость  воды в канале (м/с);

            ω – площадь живого сечения канала (м²);

            с - коэффициент Шези;

            R - гидравлический радиус;

            i - уклон на каналах 0,001

            n- коэффициент шероховатости стенок канала (принимаем n=0,03);

            y-показатель степени

            P- смоченный периметр канала

 

       Задаём  переменное значение глубины  канала h=0,6; 1,0; 1,4.

Задается ширина по дну  канала. При Q<1,5 м³/с, b=0,7 м. При Q=1,5-2 м³/с, b=1 м. При Q=2-3 м³/с, b=1,3 м. Свыше 3 м³/с – 1,5 м.

Q=Q_нап+Q_нас = 3,412м³/с, следовательно b=1,3 м.

Рассчитываем k для трех значений h и оформляем результаты в таблицу 8

 

h, м	b, м	ω =(b +m*h)h,                              м3	P=b+2h*√1+m2	R=W/P	√R	C=(1/n)Ry	K= ω *C*√R
0,6	1,4	1,38	3,56	0,387	0,623	26,052	21,1184
1	1,4	2,9	5	0,58	0,761	28,926	63,8832
1,4	1,4	4,9	6,44	0,761	0,871	31,040	132,6060
hф=1,275	1,4	4,223	5,997	0,704	0,839	30,431	107,856

Таблица 8

 

По полученным значениям  строим график зависимости h = f(k) – рисунок 5, стр. 27

 

При h=0,6

 

ω = (1,4 +1,5 * 0,6)* 0,6 = 1,32

 

 

 

 

 

При h=1

 

ω = (1,4 +1,5 * 1,0)* 1,0 = 2,8

 

 

 

 

 

При h=1,4

    

ω = (1,4 +1,5 * 1,4)*1,4 = 5,32

          

 

 

 

 

При h=1,275

    

ω = (1,4 +1,5 * 1,275)* 1,275 = 4,223

 

0,704

30,43114

 

0,839197107,8569

 

 

 

Рассчитываем размеры  канала:

 

h_фак  =  1,275 м

H_{ст р}=  h_фак + a = 1,275 + 0,3 = 1,575 м

B = b+2*m*h_фак = 1,4 + 2*1,5*1,275 = 5,355 м

B_стр = b + 2 * H_стр* m=  1,4 + 2*1,575*1,5 = 6,125 м

 

Вычисляем скорость воды в канале

 

 

 

Для суглинка нормативы скорости воды составляют V_воды = 0,4 - 1,25 м/c, следовательно, работы по укреплению не требуются.

 

 

 

 

3.2.Гидравлический  расчёт донного водовыпуска

 

   Донные водовыпуски предназначены для полного сброса воды из прудов, перепуска рыбы в камеру рыбоуловителя, регулирование воды в прудах. Они располагаются в самом глубоком мест водоема. Гидравлический   расчет сводится к определению диаметра трубы обеспечивающего выпуск всей воды в запланированное время. Трубчатые водовыпуски   могут   работать   в напорном, переходном и безнапорном режиме. Расчет ведем для трубчатого водовыпуска нагульного пруда, работающего в напорном режиме.

 

1-дамба 

2-шахта

3-водопроводяща часть

4,5-затвор, решетка

6-механический подъем

7-служебный мост

 

 

 

 

 

  

    где Q-расход воды м³/с;

           µ- коэффициент расхода;

           ω - площадь сечения трубы;

           g – ускорение свободного падения=9,8;

           h_ср - средняя глубина нагульного пруда=1,75;

          

 

ξ_c = ξ_м+ ∑ξ_дл

ξ_м = ξ_вх + ξ_реш+ ξ_{затвора} + ξ_выход 

 

       где   λ- коэффициент трубы, принимается 0,022

              L_тр- длина трубы донного водовыпуска, приравнивается к длине подошвы дамбы нагульного пруда  L_тр=19,3

              d-диаметр трубы

              ξ_r – коэффициент гидравлического сопротивления системы;

             ξ_м – сумма коэффициентов местного сопротивления

              ∑ξ_дл – коэффициент сопротивления по  длине трубы

 

  

 

Коэффициент местных потерь определяется опытным путем и  для расчетов выбираются по справочным таблицам по гидравлике:

Для входа ξ_вх = 0,5

Для затвора ξ_затв = 0,2

Для решетки ξ_реш = 5

Для выхода ξ_вых = 1

  

   Задача решается методом итерации, т.е. последовательного приближения. Для первого этапа расчета принимаем µ =0,35 и рассчитываем  d:

                                  

 

 

 

  _м²

 

ξ_м = 0,5 + 5 + 0,2 + 1 = 6,7

ξ_c = 6,7 + 0,5 = 7,2

 

 

Повторяем расчеты для  нового и получаем

  _м²

_м²

 

нестандартный диаметр трубы, проводим пересчет на стандартные размеры

 м²

 

 

 

 

 

3.3. Расчет рыбоуловителя.

   Рыбоуловитель предназначен для концентрации, содержания и порционного облова выращенной рыбы. Располагается за донным водовыпуском и оборудуется площадкой для размещения механизмов для облова, сортировки, взвешивания и погрузки рыбы. Камера рыбоуловителя представляет собой прямоугольный бассейн трапецеидально или прямоугольного сечения с улоном стенок 1:1,5-1:2. В состав входят перегораживающее сооружение с рыбозаградительными решетками на сбросном канале, камера рыбоуловителя, водовпуск и водовыпуск. При содержании рыбы в камере до 1 месяца отношение массы рыбы к объему воды 1:4-1:5, более 1 месяца 1:7-1:10. Ширина по дну 13,6, глубина 1,2 м. Продуктивность пруда принимаем 19 ц с га. для нагульного пруда.

 

M_р= S_наг*q,

        где   M_р - масса рыбы

                S_наг - площадь одного пруда,

                q-  рыбопродуктивность

 

V= M_p * k,

         где  V-объем воды

                 k- соотношение воды и рыбы в камере рыбоуловителя =1:5

 

W_рыб = b + m * h,

        где   W_рыб - площадь живого сечения рыбоуловителя

                b  - ширина по дну (до 60 т- 7м, до 80т-8м, свыше 100 т- 10м)

                h - глубина 1,2м

                m -  заложение откосов, m=1:1,5

 

;

          где L – длина рыбоуловителя:

 

В_стр= b + (m(h+a))2

          где a-сухой запас (0,2м)

 

В= 2(m*h) + b .

 

M_р =64,525*19 = 124,45 т

V=124,5 *10=1245 м³

W_рыб =10 + 1,2 * 1,5 = 11,8 м²                 B_стр=10 + (1,5*(1,2+0,2))2 = 13,2 м

 

                                      В= 2(1,5*1,2) + 10=13,6

 

 

 

3.4. Построение  трассы магистрального канала.

 Строится он, начиная от середины последнего нагульного пруда до пересечения с линией плотины (см. приложение). Канал строится с уклоном i=0,001. Удобнее строить с соотношением понижения 0,5м на 0,5 км.

 

4. Проектирование  сооружений гидроузла.

 

4.1. Расчет размера сечения земляной плотины.

                         

 

1-верховой откос

2-гребень

3-низовой откос

4подошва                 

 

 

 

 

 

 

   Плотина это насыпь  трапецеидального сечения, ограниченная  сверху гребнем, с боков откосами, снизу подошвой. Величина откоса  m₁ и m₂ принимаются в соответствии с грунтом плотины. Плотину принимаем из однородного грунта. За ширину гребня принимаем 8м при двухстороннем движении. Для расчета плотины нужно знать рельеф местности, грунт тела плотины, заложение откосов, ширину гребня и глубину воды перед плотиной. Для определения уровня воды перед плотиной, после проведения трассы магистрального канала добавляют фактическую глубину канала, 0,1-0,2 м. для гарантийного затекания воды, и отнимают изобату, на которой стоит плотина.

 

H≈7,4м.

H_пл=H+d

d=h_н+Δh+a

h_н=K_п*K_ш*h,

     где h_н - высота наката ветровой волны над откосом ;

           K_п - опытный коэффициент (K_п =1,6);

           K_ш – коэффициент учитывающий шероховатость откосов (K_ш =0,8);

           Δh-высота ветрового нагона воды

           а - сухой запас (a=0,6м).

Δh= 0,2*h_н

X₁= H_пл *m₁

X₂= H_пл *m₂

S= X₁+b+ X₂

h_н=1,6 * 0,8 * 0,6 = 0,768

Δh= 0,2*0,768 =0,1536 м

d = 0,768+ 0,1536+ 0,6 = 1,5216 ≈ 1,6 м

H_пл=7,4 + 1,5 = 9 м

X₁= 9 * 3 = 27 м

X₂= 9 * 2,1 = 18,9 м

S=27+ 7,4 + 18,9= 53,3м

 

 

 

4.2. Фильтрационный  расчет плотины.

 

   Проницаемость грунта  создает фильтрацию воды через  тело плотины и через основание.  Верхняя граница фильтрационного  потока в теле плотины называют  кривой депрессии. При проектировании  земляной плотины проверяют её  поперечное сечение на прохождение  кривой депрессии и при необходимости  на низовом откосе устраивают  дренаж или делают водонепроницаемое  устройство в теле плотины.

  При фильтрационных  расчетах устанавливают положение  кривой депрессии и определяют  фильтрационные потоки через  тело плотины.

 

 

-Вычерчиваем в масштабе  поперечное сечение плотины. 

 

-Определяем положения  разделительного сечения:

 

где Н - глубина воды перед  плотиной.

 

-Определяем расстояние  от раздельного сечения до  подошвы низового откоса:

       L=ΔL+ m₁*d+b+H_пл* m₂=+ 3*1,6+8+9* 2,1=34,87 м

 

-Определяем превышение  точки пересечение кривой депрессии  с линией низового откоса над  подошвой плотины:

 

 

-Определяем удельные  фильтрационные расходы воды  через тело плотины:

 

          где  К-коэффициент фильтрации  грунта (для суглинка k-0,06).

 

-Для построения кривой  депрессии промежуточных точек применяем формулу:

(м)

 

X₁=ΔL+ m₁*d = + 3*1,6 = 7,97 м

 м

X₅=L- m₂* h₁ = 34,87 - 2,1* = 31,21 м

 м

 

X₂ =7,97 + 5,81 = 13,78 м

 м

X₃ =13,78 + 5,81= 19,59 м

 м

X₄ =19,59 + 5,81 = 25,40 м

 м

 

№	X	Y2	Y
1	7,971429	41,4742	6,44005
2	13,78292	31,7884	5,63812
3	19,59441	22,1026	4,70134
4	25,40589	12,4168	3,52375
5	31,21738	2,73103	1,65258

                 

4.3. Построение  продольного профиля и плана плотины

 

   Продольный разрез строится в масштабе: горизонтальный 1:5 000, вертикальный 1:100 - 1:200. План плотины - продольный 1:5 000,поперечный 1:500.

 

4.4. Расчет водосбросного  сооружения.

 

   Водосбросные сооружения  служат для пропуска расчетного  максимума расходов весенних  паводков и др. Расчёт проводится  как для водослива с незатопленным  широким порогом.

 

 

Q=m*b*√2g*H_о^1,5,

 

     где  Q –расход воды водовыпуска (18,5 м³ /с);

            b - ширина водослива,

            H - уровень воды над порогом НПУ

            H₀ - полный напор над порогом водослива,

            V₀²/2g – скоростной напор

            V₀ - скорость подхода воды к водосливу; При скоростях V₀<1 м/c H₀≈H

            m- коэффициент расхода, определяемый формой входного ребра, высотой порога и шероховатостью. В расчётах принимаем m=0,36;

 

 

b_стр= b+0,07*n*H+c*k

  где n –число сжатий струи

        H- уровень воды, в расчётах 1,1

        с – ширина стойки (0,2м)

        k– количество стоек =8

 

 

Стойка даёт два сжатия струи, боковая стенка одно сжатие струи.

 

 м

b_стр= 10,087+0,07*18 *1,1 +0,2 *6=12,3 м

 

 

 

 

                                        Дорога

 

5.Определение  объема земляных работ.

 

   Проводится расчёт  земляных работ при постройке  земляной плотины и канала.

   Для расчёта насыпи  используется чертеж поперечного  сечения плотины в самом глубоком  месте и продольный профиль.

 

V=W_пл*L_пл*k_пл

 

W_пл=H_пл * (b+S)*0,5

Где  W_пл – площадь сечения плотины в самом глубоком месте

        b – ширина гребня

        S – длина подошвы

        H_пл - максимальная высота плотины

        L_пл - длина плотины

        K –коэффициент, учитывающий форму профиля плотины (0,5-0,7).

 

 м³

V =275,85 *1000 *0,6 = 165 510 м³

 

Для расчёта насыпи используем формулы:

 

V_кан=W_к*L_к,

     где W_к- площадь сечения канала по дну

 

    где b-ширина канала по дну,

           H_стр- глубина канала,

           L-длина канала

           b – ширина канала по дну

           h - глубина воды в канале

           a - сухой запас

          В_стр - строительная ширина

          H_стр - строительная глубина

 м²

V =*4950 = 30892, 455м³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Методические указания к курсовому проекту по рыбохозяйственной гидротехнике. Керчь. 2009.