Строительство гидротехнического сооружения (стр. 1 из 6)

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет водного хозяйства и мелиорации

Кафедра строительства и эксплуатации водохозяйственных объектов

Курсовой проект на тему:

«Проектирование водохранилищного узла»

Выполнил: студент группы ВВ-31

Бередин Вадим

Проверил: Островский Н. В.

Краснодар, 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Выбор створа плотины

2 Конструирование поперечного профиля плотины

3 Расчет фильтрации через однородную грунтовую плотину с дренажем при наличии воды в нижнем бьефе

4 Расчет осадки грунтов основания грунтовой плотины

5 Расчет устойчивости низового откоса грунтовой плотины

6 Трубчато-ковшовый водосброс

7 Водоспуски. Водовыпуски

8 Список использованных источников

9 Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Курсовое проектирование ставит своей целью систематилизацию и расширение накопленных знаний, а также их практическое применение при проектировании сооружений водохранилищного узла в конкретных условиях гидромелиоративного строительства, определимых заданием на курсовое проектирование.

Гидротехнические сооружения постоянно подвержены действию проточной или стоячей воды, оказывающей на это сооружение различное воздействие. Механическое воздействие-вода проявляется в разрушении материалов сооружений и грунтов в их основаниях. Биологическое действие-вода проявляется в разрушительном влиянии, живущих в воде и на подводных частях сооружения различных организмов, которые вызывают гниение древесины, зарастание трубопроводов, нарушение поверхностей сооружения.

Группы гидротехнических сооружений, объединённых по расположению и условиям совместной работы, называются гидроузлом. Гидроузлы являются комплексными, которые выполняют несколько функций, что позволяет рационально использовать водные ресурсы. В курсовом проекте ведётся расчёт водохранилищного узла

1 ВЫБОР СТВОРА ПЛОТИНЫ

На положение створа плотины оказывают влияние различные факторы. Топографические условия определяют длину и высоту плотины. Створ плотины, как правило, располагают в наиболее узкой части водотока, обычно нормально к горизонталям, что обеспечивает минимальные объемы работ, большую роль играют: инженерно-геологические и гидрологические условия, оцениваемые прочностными характеристиками грунтов, их напластованием и водопроницаемостью. Створ плотины целесообразно выбирать одновременно с трассировкой водосбросного тракта. При выборе створа учитывают способ пропуска строительных расходов, наличие и возможность устройства дорожной сети, прокладку линий электропередач.

В процессе изысканий намечают несколько створов. Створ будущей плотины из них выбирают с учетом перечисленных факторов и на основе результатов технико-экономического сравнения вариантов.

Для принятого створа делают продольный профиль с фиксацией отметок поверхности земли на пикетах и промежуточных точках. В створе выполняют шурфование и бурение скважин для освещения инженерно-геологического строения основания плотины.

При проектировании плотин учитывают и форму речных долин, в которых наблюдается два характерных участка: русловой, где протекает вода в меженное время, и пойменный, затапливаемый в паводок. На горных участках рек и в руслах малых водотоков поперечное сечение обычно имеет очертание, близкое к треугольному, и здесь пойменных участков нет.

В водохранилищах, создаваемых с помощью грунтовых плотин, различают три уровня поверхности воды: форсированный подпорный (ФПУ); нормальный подпорный (НПУ) и мертвого объема (УМО). Отметки этих уровней устанавливают с помощью водохозяйственных расчетов. Иногда форсировку уровня воды не предусматривают, тогда НПУ и ФПУ имеют одну отметку.

2 КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ

ПЛОТИНЫ

При проектировании плотин первого и второго класса следует выполнять такие основные расчеты: фильтрационные; устойчивости откосов, экрана и защитного слоя; осадок тела плотины и основания; обратных фильтров, дренажей и переходных зон; крепление откосов на прочность от действия воды, льда и др. Для плотин третьего и четвертого классов разрешается расчеты осадок тела плотины и основания не делать. Класс грунтовых плотин устанавливается по приложениям.

Расчеты следует выполнять для наиболее характерных поперечных сечений плотин и во всех случаях для основных и особых сочетаний нагрузок, в период эксплуатации и в период их возведения.

Уклон откосов плотин необходимо назначать, исходя из условий устойчивости с учетом: физико-механических характеристик грунтов откосов и основания; действующих на откосы сил: фильтрационных, капиллярного давления и др.; высоты плотины; условий производства работ по возведению плотины и ее эксплуатации.

При предварительном назначении заложения откосов допускается пользование данными аналогичных сооружений с последующей проверкой расчета устойчивости откосов.

При наличии на верховом откосе экрана из материала, имеющего более низкие значения коэффициента внутреннего трения и коэффициента сцепления по сравнению с грунтом основного тела плотины, заложение верхового откоса следует назначать не только с учетом обрушения откоса в целом, но и сдвига экрана по поверхности откоса.

Для однородных плотин из песчано-глинистых грунтов при плотных грунтах оснований рекомендуется принимать значения коэффициентов откосов, приведенные в таблице 2.1. Для более высоких плотин значение коэффициентов откосов увеличиваются через 10 м по высоте - верхового на 0,5, низового на 0,25 и уточняются расчетом на устойчивость.

На откосах через 10-15 м по высоте устраивают горизонтальные площадки - бермы.

Ширину гребня плотины назначают в соответствии с нормами проектирования дорог и ожидаемым характером движения по плотине

Таблица 2.1 - Примерные значения коэффициентов откосов грунтовых плотин

Высота плотины, м	Коэффициенты откосов
	верховой m1	низовой m2
		без дренажа	с дренажем
5	2,0	1.5	1,5
5-10	2,5	2,0	1,5-2,0
12-15	2,5-3.0	2.5	2,0-2,5
20-30	3,0-3,5	2,5-3,0	2,0-2.5

Минимальная ширина гребня 3-4 м, при двухстороннем движении по плотине - от 6-8 до 10-12 м.

Возвышение гребня над расчетным уровнем верхнего бьефа определяется по формуле:

(2.1)

где h_н- высота наката ветровой волны на откос, м;

h- высота ветрового нагона воды, м а- запас плотины, принимаемый в зависимости от класса капитальности сооружения равным 0,5-1,0 м.,

Высоту наката волн на откос h_н (м) определяют по формуле:

(2.2)

где К_ш- коэффициент, зависящий от типа покрытия откосов (для гладкого 1,0, для шероховатого 0,55);

m- коэффициент верхового откоса;

h_в- высота волны;

λ - длина волны.

Высоту ветрового нагона ∆h (м) находят по формуле:

(2.3)

где К - коэффициент, зависящий от отношении Н /λ, принимается равным 6·10^-3 ;

ω₁₀ - расчетная скорость ветра в м/с , измеренная на высоте 10 м над уровнем водоема;

L- длина разгона ветровой волны, км;

H - глубина водоема, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

α- угол между осью водоема и направлением ветра.

Высоту волны в открытых водохранилищах (м) при длине разгона волны от 3 до 30 км и скоростях ветра до 15 м/с вычисляют по формуле:

(2.4)

где ω- скорость ветра, м/с;

L - длина разгона волны, км.

Длину волны λ (м) определяют по формуле:

(2.5)

Расчёт:

Расчёт выполняется при следующих природно-климатических условиях и заданных параметрах проектируемого сооружения: отметка основания – 95 м БС, УНБ_мах= 99 м БС, угол между осью водоема и направлением ветра α=15º , условия проезда но гребню плотины - автодорога 4-й категории, отметка НПУ = 107,5 м БС, расчетная скорость ветра 16 м/с, длина разгона волны L=3 км.

1 Определяем длину волны по формуле 2.5:

2 Определяем высоту волны по формуле 2.4:

3 Определяем величину ветрового нагона по формуле 2.3:

4 Определяем высоту наката волн на откос по формуле 2.2:

5 Возвышение гребня над НПУ определяем по формуле 2.1:

С учетом полученного расчетного возвышения гребня плотины над ФПУ назначаем отметку гребня плотины 109,542 м БС. На низовом откосе плотины проектируем строительство дренажной призмы. Отметка верха дренажной призмы назначается на 1 м выше УНБ_мах, и составляет 100 м БС. Ширина дренажной призмы по верху назначается 6 м.

3 РАСЧЕТ ФИЛЬТРАЦИИ ЧЕРЕЗ ОДНОРОДНУЮ ЗЕМЛЯНУЮ

ПЛОТИНУ С ДРЕНАЖЕМ ПРИ НАЛИЧИИ ВОДЫ

В НИЖНЕМ БЬЕФЕ