Гидроузел с плотиной из грунтовых материалов (стр. 9 из 12)

Классификация водосбросов.

1. По расположению в узле сооружений: водосбросы в теле плотины; водосбросы береговые (вне тела плотины)

2. По типу оборудования водосливной части: регулируемые; нерегулируемые (автоматические)

3. По конструктивному оформлению: трубчатые; береговые; открытые; сифонные; траншейные; шахтные; туннельные

Учитывая большое разнообразие водосбросных гидротехнических сооружений и невозможность детального изучения каждого из них в рамках данной работы, в дальнейшем рассмотрим один из самых распространенных типов водосбросов при грунтовой плотине - вариант открытого берегового водосброса.

3.2 Выбор и назначение трассы берегового открытого водосброса

В состав открытого берегового водосброса в общем случае могут входить следующие сооружения:

• подводящий канал с ледоудерживающим устройством,

• сбросной регулятор или в случае нерегулируемого водосброса - водослив, отметка гребня которого расположена на отметке НПУ,

• сопрягающий (сбросной) канал,

• сопрягающее сооружение (быстроток или консольный перепад),

• концевое устройство водосброса (элемент входящий в водосброс),

• отводящий канал.

В зависимости от рельефа и протяжённости трассы в составе сооружений может не быть сбросного канала.

При выборе и назначении трассы берегового открытого водосброса необходимо учитывать особенности рельефа местности, а также характер грунтов, залегающих на трассе. Грунты из выемок водосбросных сооружений рекомендуется по возможности укладывать в тело плотины. Обычно выемки грунта на верхнем участке трассы используются в качестве резерва для насыпи плотины. Трассу водосброса следует проектировать таким образом, чтобы основанием его элементов служили достаточно прочные коренные грунты. При прохождении трассы на пучинистых грунтах для обеспечения устойчивости элементов водосбросного сооружения при воздействии сил морозного пучения необходимо принимать дополнительные меры, обеспечивающие надежную работу водосброса, но удорожающие его строительство. Размещение элементов водосброса на насыпных грунтах не рекомендуется.

С точки зрения планового размещения трассы должны соблюдаться следующие критерии:

1.Наименьшая протяжённость.

2.Как правило, отсутствие или, в случаях крайней необходимости, наличие минимального количества поворотов.

3.Расстояние между концевой частью водосброса и подошвой низового откоса плотины не должно быть менее 20…40 м.

4.Выходящий из водосброса поток должен сопрягаться под возможно более острым углом с осью русла реки.

5.Трасса водосброса должна проходить перпендикулярно преимущественному направлению горизонталей берегового склона в нижнем бьефе. При прохождении трассы водосброса по косогору ширину водосброса необходимо делать минимально возможной.

6.Желательно, особенно для регулируемого водосброса, чтобы ось дороги по гребню грунтовой плотины была перпендикулярна оси водосбросного тракта.

7. Трасса водосброса не должна пересекать формы рельефа с проявлением эрозионных явлений (балки, овраги) и участки с оползнями, а проходить вблизи их. Иногда для уменьшения длины водосброса можно смотреть сброс воды в существующие лощины, балки или овраги.

3.3 Проверка возможности выполнения нерегулируемого варианта водосброса

Так как более надежным с точки зрения эксплуатации является нерегулируемый водосброс (отсутствие затворов и подъемников, независимость от человеческого фактора), то в начале проверяется возможность устройства нерегулируемого входного оголовка водосброса с неподтопленным водосливным порогом на отметке НПУ (см. расчетную схему на рис. 12). Для этого устанавливается длина (ширина) водосливногофронта (L), необходимая для пропуска поверочного расчетного расхода

(колонка 1 таблицы пункта 2 задания на проектирование) при форсированной отметке верхнего бьефа (ФПУ).

– максимальный расход водослива; .

т - коэффициент расхода, который зависит от типа водослива в поперечном сечении и его планового очертания; предварительно можно принимать для водослива с тонкой стенкой - 0,4;

- напор на пороге водослива с учётом скорости подхода , определяемый по формуле:

На данной стадии курсового проекта скоростью подхода

можно пренебречь, т.е. принять ;

- напор на пороге водослива. Для нерегулируемого водосброса:

Если

, то окончательно принимаем входную часть в виде водосливной стенки. Если , то принимаем водосброс с регулятором во входной части. В этом случае ширина регулятора принимается равной ширине быстротока.

- удельный допустимый расход, зависит от грунта, для супеси =4.

Т.к.

, то окончательно принимаем входную часть в виде водосброса с регулятором во входной части подводящего канала.

3.4 Гидравлический расчёт водосбросного сооружения

3.4.1 Назначение габаритных размеров (ширины и числа пролетов) регулятора водосброса

Проектирование элементов водосброса обычно начинают с назначения удельных расходов

за сопрягающим сооружением (предполагаем, что это будет быстроток), которые принимаются в зависимости от способности грунтов за концевым устройством водосброса сопротивляться размывающему действию потока и глубины в отводящем русле. Эти удельные расходы устанавливаются на основании опыта безопасной эксплуатации и в предположении, что , могут быть приняты в курсовом проекте .

Общая ширина водосливного фронта регулятора определяем по формуле:

Назначаем число и ширину пролётов регулятора так, чтобы примерно соблюдалось условие:

=

- число пролётов;

- ширина одного пролёта

- толщина быков регулятора.

Ширина пролета

, число пролетов .

Толщина быков

регулятора зависит от типа затворов, ширины пролётов, высоты быков. Для наиболее распространённых плоских затворов толщина быков в указанном диапазоне пролётов может быть приближенно установлена по формуле:

или по формуле , где

- глубина паза

- межпазовое расстояние.

Принимаем

=0,15м, =0,2м.

Следовательно, ширина регулятора и быстротока принимаем равной B=2,5м.

3.4.2 Определяем отметку порога

Отметку порога регулятора

можно определить из выражения:

где: H – напор на пороге, рассчитываемый по формуле: