Проектирование комплексного гидроузла (стр. 8 из 10)
– коэффициент бокового сжатия. Его величина определяется по формуле Замарина: 
,где
– коэффициент, зависящий от формы быков. Для кругового очертания оголовка быка =0,7. 
– число боковых сжатий; 
– ширина одного пролёта. 
При 4 пролётах b = 2,7 м:
Вакт. ср. = (10,8 + 8,4) / 2 = 9,6 м. При 4 пролётах b = 2,4 м.
Водосливные отверстия отделены друг от друга быками, служащими опорами для затворов, перекрывающих отверстия. Примем ширину быка равной 0,7 м.
Встроит. = 2,4 * 4 + 3 * 0,7 = 11,7 м.
3.3 Устройства нижнего бьефа водосливной плотины
Устройства нижнего бьефа водосливной плотины состоят из: водобоя с гасителями энергии; рисбермы, на которой происходит успокоение потока.
Водобой чаще всего устраивается в виде горизонтальной (а иногда и слегка наклонной) бетонной плиты – плоской или, как в данном проекте, в форме водобойного колодца. Водобойный колодец представляет собой углубление в грунте основания за плотиной. Бетон водобоя должен хорошо сопротивляться истирающему действию потока, движущемуся здесь с большими скоростями.
Определим глубину и длину водобойного колодца. Для этого расчитаем удельный расход
: 
Определим глубину в сжатом сечении
по зависимости: 
.1,9 = 0,95
.Решая это уравнение, определим сжатую глубину:
.Определим раздельную глубину
по формуле: 
.Глубина воды в нижнем бьефе
. Назначаем 
.Зная, что
,можем определить глубину колодца
: 
,где
– глубина воды на рисберме. 
– перепад на выходе из колодца, который определяется по следующей зависимости: 
. 
.Т.к. эта величина очень мала, то при расчёте ею можно пренебречь.
При глубине воды на рисберме t= 0,8 м:
.Определим длину водобойного колодца по формуле:
. 
3.4 Пространственный гидравлический прыжок за водосливной плотиной
Для плотины с решётчатым водосливом и камерой гасителем характерен смешанный поверхностно-донный устойчивый режим сопряжения потока с нижним бьефом. При этом образуется пространственный гидравлический прыжок. Для затопления бурного потока в пространственных условиях необходимо обеспечить в нижнем бьефе определённую глубину, равную или большую рассчитанной по формуле:
где h0– глубина воды на носке-трамплине водосливной плотины при выходе на водобой;
Fr – число Фруда:
β – относительная ширина русла на рисберме:
β = Вр / В,
где В-ширина водосливного фронта плотины;
Вр– ширина рисбермы: Вр = Q / qр,
где qр – удельный расход на рисберме: qр = 1,7 * V * h1,2р,
V = 0,7 м/с – неразмывающая скорость,
hр– глубина потока на рисберме (1…2 м)
Вр = 16 / (1,7 * 0,7 * 11,2) = 13,4 м;
Fr = 162 / (13,42 * 0,43 * 9,81) = 2,27;
Fr > Frкр (Frкр = 12,71).
3.5 Устойчивость бетонной плотины
На практике расчёт устойчивости плотины ведут приближённым способом, предполагая, что грунт под плотиной перемещается вместе с ней, как бы сдвигаясь по некоторой криволинейной поверхности, принимаемой круговой.
Пусть на плотину и выделенный круговой сегмент грунта основания AОB действуют следующие силы.
1) Равнодействующая всех вертикальных сил
, переносимая по линии её действия до встречи с дугой сегмента и раскладываемая на составляющие: радиальную 
и касательную 
; 
,где
- вес плотины 
, 
- площадь поперечного сечения плотины, которая определяется по рис. 
. 
– объёмный вес бетона. 
. 
- угол между направлением силы и вертикальной прямой, замеряемый по чертежу.Рассчитаем составляющие равнодействующей вертикальных сил
; 
.2) Равнодействующая всех горизонтальных сил
, перенесённая в плоскость подошвы, с составляющими 
; 
,где
- сила гидростатического давления 
, 
– объёмный вес воды. 
. 
– глубина воды перед плотиной. 
. 
– угол между направлением силы 
и вертикальной прямой, замеряемый по чертежу.Рассчитываем составляющие равнодействующей вертикальных сил
; 
.3) Вес сегмента грунта
,где
– объёмный вес грунта (взвешенного в воде). 
. 
– угол АОВ, замеряемый по чертежу. 
.