Строительство гидротехнического сооружения (стр. 5 из 6)

по графику (рис. 7.1) σ_n =0,96, т=0,42 как для трапецеидального водослива, формула (7.1).

Принимаем две трубы водосброса диаметром 1м (2м - второй расчетный случай), тогда площадь живого сечения в трубах равна:

и 6,28 м² - при диаметре 2 м

Определяем скорость в трубах:

- при диаметре 2 м

Предельно допустимые скорости в напорных водоводах определяется в зависимости от диаметра, d=1 допускаемая скорость 17 - 32 м/с.

Вход в трубу выполняем в виде раструба d=4. Площадь входного раструба составляет 12,56 м² или 25,12 м² для 2-х раструбов.

Скорость на входе в раструб будет:

Зная скорости, определяем коэффициент сопротивления на входе:

- при диаметре труб 1 м

- при диаметре труб 2 м

Ширину водобойного колодца назначаем конструктивно с учетом ширины выходного фронта водовода - 5 м. Глубина водобойного колодца принимается конструктивно из условия затопления выходного сечения - 2,5 м.

Определяем коэффициент сопротивления на выходе в НБ:

- при диаметре труб 1 м

- при диаметре труб 2 м

Определяем коэффициент сопротивления по длине трубопровода

- при диаметре труб 1 м

- при диаметре труб 2 м

Коэффициент сопротивления на поворотах трубопровода определяем ς_пов=0,1 м, два поворота ς_пов=0,2 м.

Определяем полные потери напора:

- при

диаметре труб 1 м

- при

диаметре труб 2 м

Общий напор на водосбросном сооружении составляет 8,5 м, т.е. условие равенства потерь напора в водосбросе действующему напору не выполняется ни в одном из расчетных случаев. Необходимо подобрать диаметр труб водосброса в диапазоне 1 - 2 м и повторить расчет.

Так как при диаметрах трубопроводы 1 и 2 метра условие

не выполняется, произведём расчёт для труб диаметром 1,5 м

Определяем скорость в трубах:

Вход в трубу выполняем в виде раструба d=3,7. Площадь входного раструба составляет 14,13 м² или 28,26 м² для 2-х раструбов.

Скорость на входе в раструб будет:

Зная скорости, определяем коэффициент сопротивления на входе

Ширину водобойного колодца назначаем конструктивно с учетом ширины выходного фронта водовода – 6,4 м. Глубина водобойного колодца принимается конструктивно из условия затопления выходного сечения – 3,2 м.

Определяем коэффициент сопротивления на выходе в НБ:

Определяем коэффициент сопротивления по длине трубопровода:

Коэффициент сопротивления на поворотах трубопровода определяем ς_пов=0,1 м, два поворота ς_пов=0,2 м.

Определяем полные потери напора:

Общий напор на водосбросном сооружении составляет 8,5 м, следовательно подбираем другой диаметр, d=1.7:

Определяем скорость в трубах:

Вход в трубу выполняем в виде раструба d=3,7. Площадь входного раструба составляет 14,13 м² или 28,26 м² для 2-х раструбов.

Скорость на входе в раструб будет:

Зная скорости, определяем коэффициент сопротивления на входе

Ширину водобойного колодца назначаем конструктивно с учетом ширины выходного фронта водовода – 6,4 м. Глубина водобойного колодца принимается конструктивно из условия затопления выходного сечения – 3,2 м.

Определяем коэффициент сопротивления на выходе в НБ:

Определяем коэффициент сопротивления по длине трубопровода:

Коэффициент сопротивления на поворотах трубопровода определяем ς_пов=0,1 м, два поворота ς_пов=0,2 м.

Определяем полные потери напора:

Потери напора в водосбросе близки по величине действующему напору. Следовательно, для строительства водосбросного сооружения могут быть применены трубы с внутренним диаметром близким к 1,7 м. Окончательно внутренний диаметр принимается по сортаменту выпускаемых труб.

7 ВОДОСПУСКИ. ВОДОВЬШУСКИ

Водоспускные сооружения устраиваются для полного или частичного опорожнения водохранилища при ремонте плотины со стороны верхнего бьефа, для промывки наносов, а также для освежения воды в рыбоводных прудах. Водоспускные сооружения устраиваются для пропуска небольших расходов из стальных, или чугунных раструбных и железобетонных труб, работающих как напорные.

Трубы водоспуска располагают непосредственно в основании плотины в наиболее пониженной части тальвега или вблизи него. Чтобы обеспечить прочность труб при осадке плотины и избежать фильтрации вдоль труб устраивают диафрагмы, располагая их в местах стыков отдельных звеньев труб. Вокруг труб укладывают слой глины или глинобетона.

Для забора воды из водохранилища при плотинах устраивают водовыпуски, при помощи которых вода подается в оросительные, обводнительные или деривационные каналы. Конструкция водовыпуска должна обеспечивать бесперебойную подачу воды и удобное обслуживание сооружения.

Трубы укладывают на подготовку из тощего бетона толщиной 30 - 40 см. Перед засыпкой грунтом наружные поверхности всех элементов сооружений покрывают горячим битумом и опесковывают.

При расположении труб, в теле плотины вдоль их наружной поверхности может возникнуть фильтрация. Для предотвращения этого трубу сверху и с боков обкладывают мятой глиной или тяжелым суглинком, слоем не менее 0,5 м.

Для гашения энергии потока на выходе из труб водоспусков и водовыпусков устраивают водобойные колодцы или другие гасители энергии. При расходах до 4 м³/с могут быть конструктивно назначена глубина колодца 0,3 - 0,5 м и длина 3 - 8 м.

Диаметр трубчатого водовыпуска или водовыпуска при подтопленном выходном отверстии определяют из формулы:

(9.1)

где μ- коэффициент расхода, принимаемый в пределах 0,4 - 0,6;

ω- площадь поперечного сечения трубы, м;

z- разность отметок уровней верхнего и нижнего бьефов.

Коэффициент расхода определяется по формуле:

(9.2)

где Σς - сумма коэффициентов всех местных сопротивлений;

λ- коэффициент сопротивления трубопровода по длине;

l- длина трубопровода;

R- гидравлический радиус.

Пример

Определить диаметр трубы водовыпуска. Расчетный расход Q=2.22 м³/с. Выходное отверстие подтопленное. Отметка НПУ=107.5 м БС. Отметка дна отводящего канала -104,08 м БС. Длина трубопровода водовыпуска в основании плотины составляет l=42,77 м, h_к=1,55 м, z= 8,5 м.

Задаемся предварительно коэффициентом расхода μ=0,05.

Определяем площадь поперечного сечения трубопровода:

где ς_вх - коэффициент сопротивления на входе в трубопровод, принимается 0,2;

ς_реш - коэффициент сопротивления сороудерживающей решетки, принимается 0,3;

ς_затв - коэффициент сопротивления затвора трубопровода, принимается 0,2;

ς_вых - коэффициент сопротивления на выходе в нижний бьеф, принимается 1.

Определяем гидравлический радиус: