Пропуск расходов воды при строительстве плотин из грунтовых материалов

При выполнении дипломного проекта в качестве расчетного при пропуске строительных расходов принимается максимальный расход летнего и осеннего паводка 10% обеспеченности. В первую очередь строительства возводится труба донного водоспуска, используемого для пропуска строительных расходов. В зависимости от топографического строения речной долины труба донного водоспуска возводится в котловане, расположенном на незатопляемых расчетным паводком отметках, в части русла, огражденной перемычками. Вода в это время пропускается по руслу реки, либо по части русла, стесненного перемычками при строительстве водоспуска. Отметку гребня перемычки, ограждающей котлован можно определить из условия:

(3.51)

где: – отметка уровня воды при пропуске расчетного расхода 10% обеспеченности;

– перепад, возникающий при стеснении русла перемычками и определяемый по зависимости:

(3.52)

где: и – скорость течения реки в бытовых условиях и в стесненном русле, соответственно.

(3.53); (3.54)

где: – площадь живого сечения реки, определяется по геолого-топографическому разрезу речной долины, приведенному в задании;

– площадь стесненного русла, принимаемая для ориентировочных расчетов, равная:

(3.55)

– коэффициент скорости, зависит от формы перемычек в плане и принимаемый приближенно равным = 0,8÷0,9;

a – превышение гребня перемычки над расчетным уровнем воды, принимаемое ориентировочно в пределах .

В дипломном проекте размеры прямоугольного сечения водоспуска могут быть определены приближенно по некоторой условной скорости течения воды, принимаемой . Площадь отверстий водоспуска равна . Площадь одного отверстия не должна превышать 15 ÷ 25м², поэтому труба данного водоспуска (рис. 3.5) может иметь два, три и т.д. отверстий с соотношением их размеров .

Установив количество и размеры отверстий трубы водоспуска, проверяем условия его работы, для чего определяем удельный расход на водоспуске:

(3.56)

где: n – количество отверстий трубы водоспуска, а также критическую глубину равную:

(3.57)

Дно водоспуска в выходном сечении следует располагать на отметке дна реки. В результате гидравлических расчетов могут иметь место три случая:

1. , где t – глубина в нижнем бьефе, для Q_10%;

2. ;

3. .

В первом случае данный водоспуск рассматриваем, как незатопленный водослив с широким порогом и напор на пороге водослива определяем по формуле:

(3.58)

Во втором случае отверстия водоспуска рассчитываем как затопленный водослив с широким порогом по формуле:

(3.59)

В первом и втором случаях отметка гребня верховой русловой перемычки определяется по зависимости:

3.60)

В третьем случае водоспуск рассчитывается как затопленная труба по формуле:

(3.61)

где:

Отметка русловой верховой перемычки в этом случае определяется по зависимости:

(3.62)

Гидравлический расчет водосливной плотины

Задача расчета – определение требуемой ширины водосливного фронта «B», ширины водосливного пролета «b», количество пролетов «n», расчетного напора «Hр», отметки порога водослива « ».

В первом приближении ширина водосливного фронта «B'», (м):

(3.63)

где: – заданный расчетный расход (м³/сек);

– предварительно заданный удельный расход на водосливе (м²/сек):

(3.64)

где: – удельный расход на рисберме, может быть задан по табл. 3.16.

Таблица 3.16

Грунт основания	Песок	Супесь	Суглинок	Глина
(м2/с)	20 ÷ 30	30 ÷ 40	40 ÷ 50	50 ÷ 60

Напор на гребне водослива «Н'» (предварительное значение), (м):

(3.65)

где: m=0,49 – коэффициент расхода безвакуумного водослива практического профиля.

Полученная величина по (3.65) округляется до стандартного значения в большую сторону в соответствии с табл. 3.17, что дает искомый напор Н:

Таблица 3.17

Отметка порога водослива « » определяется по формуле, (м):

3.66)

На основании полученного значения «B'» принимается ширина пролетов «b» и их количество «n».

При этом учитывается следующее:

– минимальное количество пролетов – два;

– количество пролетов должно быть кратно двум, так как предполагается включение в секцию плотины двух пролетов;

– отношение « » желательно иметь равным 1,5 ÷ 2,5, что связано с экономичной формой плоского затвора;

– величина « » не должна существенно отличаться от «B'» (±5%);

– ширина «b» принимается в соответствии с табл. 3.18.

Таблица 3.18

Для пропуска поверочного расхода « » через водосливную плотину с принятыми размерами, должно выполняться условие:

(3.67)

где: – расход, пропускаемый при , (м³/сек);

– коэффициент, учитывающий сжатие потока:

(3.68)

– коэффициент, учитывающий подтопление водосливной плотины:

при (3.69)

где: – превышение уровня нижнего бьефа над при пропуске
наибольшего расхода, (м);

– напор на водосливе при , (м):

(3.70)

Если условие (4.67) выполняется, то принятые ранее значения – не требуют корректировки.

Общая ширина водосливной плотины , (м):

(3.71)

где: – толщина бычка, , но не менее 2,5м.

Расчет сопряжения бьефов

Задача расчета – определение параметров гидравлического прыжка за плотиной и проектирование эксплуатационного режима сопряжения бьефов.

Расчет выполняется в таблице (табл. 4.19) только для расчетного расхода « ».

Таблица 3.19

(3.72)

– отметка поверхности крепления, первоначально принимается равной отметке дна, (м);

– удельный расход на водобое, (м²/с):

(3.73)

– критическая глубина, (м):

(3.74)

(3.75)

, – коэффициенты, которые можно получить по графику Чертоусова для прямоугольного русла в зависимости от величины « » и коэффициента скорости (рис.4.6):

(3.76)

– первая сопряженная глубина, (м):

(3.77)

– вторая сопряженная глубина, (м):

(3.78)

– глубина воды в нижнем бьефе, (м):

(3.79)

Если в результате расчета получается отогнанный прыжок (h"/t>1), необходимо запроектировать мероприятия для его затопления (устройство водобойной стенки или водобойного колодца).