Проектирование эксплуатационного режима сопряжения бьефов

При наличии отогнанного прыжка можно рекомендовать следующие мероприятия:

1). Понизить отметку крепления на величину , если , тогда:

(3.80)

2). Запроектировать сплошную водобойную стенку.

3). Понизить отметку крепления и запроектировать водобойную стенку.

В первом случае в табл. 3.19 проверяется условие затопления прыжка со степенью затопления не менее 1,1. Если требуемой степени затопления не получилось, следует увеличить .

Во втором и третьем случаях проектируется водобойная стенка.

Расчет выполняется для плоской задачи, при в верхнем бьефе и отметке, соответствующей пропуску максимального расчетного расхода, в нижнем бьефе . Поверхность водобоя и рисбермы находится на одной отметке равной .

При этом перепад бьефов « », (м):

(3.81)

Сплошная водобойная стенка устанавливается на водобое на расстоянии « » от плотины, (м):

(3.82)

Глубина « » на рисберме, позволяющая затопить прыжок на рисберме и водобое, определяется по формуле, (м):

(3.83)

Если >t , то необходимо понизить на величину « », (м):

(3.84)

Тогда новое значение , (м):

(3.85)

При этом изменяются величины «T», «t» и прочие, зависящие от них. Поэтому, в табл. 4.19 необходимо досчитать строчку для новых условий.

Высота водобойной стенки, (м):

(3.86)

Ширина водобойной стенки поверху равняется (м), заложение верхового откоса «0», низового – «0,25÷0,50».

Рис. 3.6.График Чертоусова

Определение основных размеров элементов подземного контура плотины

Понур

Если плотина расположена на связных грунтах, может быть запроектирован железобетонный анкерный понур. Предварительно длина понура, определяется по формуле, (м):

(3.87)

где: – наибольший перепад бьефов, (м):

(3.88)

где: – отметка нижнего бьефа при меженном расходе, (м³/сек).

Толщину железобетонной плиты принимают от 0,4 до 0,7м. Продольная рабочая арматура в плите связана с арматурой плотины. Сверху располагается защитный слой из местного грунта толщиной не менее 1м. Защитный слой обычно прикрыт сверху бетонными плитами размерами 2х2 ÷ 4х4м.

В начале понура, обычно имеется надшпунтовая балка и под ней шпунт. В конце понура, устраивается глиняный замок. Длина понурного шпунта принимают 3,0 ÷ 10,0м.

Отметка низа плиты понура, (м):

(3.89)

где: – отметка подошвы плотины (см. п. 3.8.2. Плотина).

Плотина

Длину фундамента плотины предварительно можно принять по табл. 3.20. Отметка подошвы плотины должна быть ниже отметки низа водобоя и можно принять:

(3.90)

где: – отметка низа водобоя (см. п. 4.8.3. Водобой).

Длина королевого шпунта в начале фундамента плотины, (м):

(3.91)

Таблица 3.20

Длина короткого шпунта с низовой стороны, (м):

(3.92)

Под плотиной в специальной выемке предусматривается горизонтальный двух- или трехслойный дренаж с ориентировочными размерами: длина – (0,25 ÷ 0,50)·L_П, толщина (0,6 ÷ 1,2)м. Выемка не должна приводить к значительному ослаблению верховой и низовой консолей плотины.

Ширину галерей, предусмотренных для сбора и отвода воды, контроля состояния бетона плотины и уплотнения швов, размещения КИА и различного рода коммуникаций следует назначать не менее 1,2м, высоту не менее 2,0м.

Расстояние от напорной грани плотины до верховой грани продольной галереи следует назначать не менее 2,0м при соблюдении условия:

(3.93)

где: – критический средний градиент напора для бетона плотины;

– расстояние от напорной грани плотины до верховой грани галереи, (м);

Н – глубина воды в водохранилище при ФПУ, (м);

Пол галереи, предусмотренной для сбора и отвода воды, следует проектировать с уклоном не более 1:40 в сторону водосливного лотка. Отметка пола галереи принимается равной .

Водобой

Длина плиты водобоя « » при отсутствии гасителей энергии, (м):

(3.94)

при наличии водобойной стенки, (м):

(3.95)

где: – длина гидравлического прыжка, (м):

(3.96)

Ширина плиты водобоя ограничена деформационными швами, которые обычно располагаются по осям бычков.

Толщину водобоя « » можно найти по формуле В.Д. Домбровского, (м):

(3.97)

где:

(3.98)

– удельный расход на водобое по (3.73), (м³/сек);

– первая сопряженная глубина по (3.77), (м).

Отметка низа плиты водобоя , (м):

(3.99)

Для устранения фильтрационного давления на плиты водобоя, под ними устанавливается горизонтальный дренаж. В плитах предусматриваются дренажные колодцы с размерами от 0,25x0,25 ÷ 1,0x1,0м. Колодцы заполнены каменным материалом и сверху перекрыты металлическими решетками. Колодцы лучше располагать ближе к средней трети длины водобоя. Расстояние между рядами должно быть не менее 5м, расстояние между колодцами в ряду – 5 ÷ 10м. Общая площадь колодцев должна составлять не менее 1,5% от площади водобоя. Дренажные колодцы располагаются в шахматном порядке.

Рисберма

Толщина бетонных плит по длине рисбермы уменьшается ступенями в направлении движения потока (2 ÷ 4 – участка бетонных плит разной толщины).

Под плитами устраивается горизонтальный дренаж, могут быть предусмотрены дренажные колодцы.

Длина рисбермы, (м):

(3.100)

где: – длина плиты водобоя, (м);

– первая и вторая сопряженная глубина соответственно по (3.77) и (3.78).

Ширина плит увязывается с шириной плит водобоя, продольные швы соседних рядов плит располагаются в шахматном порядке.

Толщина плит составляет от 1/7 до 1/8 от их продольных размеров.

Концевое устройство

Крепление завершается концевым устройством в виде ковша.

Верховой откос, боковые откосы и дно ковша могут быть укреплены железобетонными плитами с размерами 2х2м или 3х3м. Заложение верхового откоса .

Отметка дна ковша, (м):

(3.101)

где: – коэффициент размывающей способности потока (1,05÷1,10);

– коэффициент (1,1÷1,3);

– удельный расход на рисберме, (м²/сек):

(3.102)

– удельный расход на водобое по (3.73), (м²/сек);

– неразмывающая средняя скорость равномерного потока, (м/с) (для грунтов в основании: песка – 0,4 м/с; супеси – 0,5 м/с; суглинка – 0,7 м/с; глины – 0,85 м/с).

Ширина ковша по дну, (м):

(3.103)

где: – критическая глубина по (3.74), (м).

Горизонтальная проекция верхового откоса ковша, (м):

(3.104)

Низовой откос ковша принимается в соответствии с углом внутреннего трения грунта основания.