Гребля із грунтових матеріалів з водоскидною спорудою

2 0,2 0,98 1,5 7,6 3,2 3,0 0.6 10.26 2.05 10.06 14 0.25 2.52 14 8.33 116.62

1 0,1 0,995 1,8 5,8 3,2 3,0 1.2 9.91 1.0 9.86 14 0.25 2.47  

0 0 1 2,0 4,4 3,2 3,0 1.5 9.46 0 9.46 14 0.25 2.37  

-1 -0,1 0,995 1,3 3,0 3,2 3,0 1.3 7.86 -0.79 7.82 14 0.25 1.96  

-2 -0,2 0,98 0,7 2,1 3,2 3,0 0.6 6.28 -1.26 6.15 14 0.25 1.54  

-3 -0,3 0,95 - 1,4 3,2 2,7 - 4.6 -1.38 4.37 14 0.25 1.09 24 7.57 181.68

-4 -0,4 0,92 - - 3,2 1,2 - 2.83 -1.13 2.60 24 0.45 1.70  

-5 -0,5 0,86 - - 2,7 - - 1.74 -0.87 1.50 24 0.45 1.68 22 6.06 133.25

-6 -0,6 0,8 - - 0,6 - - 0.39 -0.23 0.31 22 0.4 1.12

30.01 33.18 1037.33

 

hпв – приведена до висоти сухого грунту тіла греблі висота відсіку, яка знаходиться за залежністю:

hпв=hпр+h′нас∙ρ′нас/ ρпр+ h′′нас∙ρ′′нас/ ρпр+ h′′′нас∙ρ′′′нас/ ρпр

В цій формулі hпр – висота частини відсіку грунту, що знаходиться в стані природної вологості, м, h′нас, h′′нас, h′′′нас – частини висот відсіку, які насичені водою, м, ρпр – щільність грунту тіла греблі природної вологості, т/м3,  ρ′нас, ρ′′нас, ρ′′′нас – щільність грунтів відсіків насичених водою, значення яких визначається за залежністю:

ρнас=(ρs- ρw)/(1+е), т/м3,

де: ρs – щільність твердих часток грунту, т/м3;

ρw – густина води т/м3;

е – коефіцієнт пористості:

е=n/(1-n),

де: n – пористість грунту.

Всі наступні розрахунки представлені у табл. 1.

В межах тіла обвалення на частину насипу діє гідродинамічна сила Ф, кН, значення якої знаходиться за залежністю:

Ф=ρwּgּAi/і, кН

де: Ai – площа масиву обвалення, м2, яка обмежена кривою депресії , частиною кривої ковзання і вертикаллю, яка проходить через точку перетину кривої депресії з внутрішнім укосом дренажу;

і – середній градієнт площі А:

і=Δh1/Δl

Δh1=12,8 м; Δl=48,2 м.

і=12,8/48,2=0,26

Ф=1ּ9,8ּ520/0,26=19620 (кН)

Віддаль по нормалі до напрямку дії сили Ф від центру ковзання – це плече сили, яке дорівнює r=37 м.

Коефіцієнт стійкості знаходиться за формулою:

 

 

Для скидання повеневих витрат із водосховища влаштовуються баштові водоскиди автоматичної дії. Спорожнення водосховища передбачається через донний водовипуск в башті, забір води може бути здійснений за допомогою труб, розташованих вище РМО на 0,5 м. Місце розташування водоскиду вибирають виходячи з таких умов: споруда повинна бути розташована на корінній основі; відмітка дна водовипускної і водопропускної труб споруди повинна забезпечувати можливість повного спорожнення водосховища; траса водоскиду повинна бути прямолінійною в плані. Споруда розташовується в пониженій частині водосховища в тілі земляної греблі. Баштовий водоскид складається з таких елементів: башти, донного водовипуска, камери затворів, водовідвідної труби, водобійного колодязя, рисберми, відвідного каналу і службового мосту.

 

 

Для скидання повеневих або паводкових витрат із водосховища в складі гідровузла влаштовується водоскидна споруда. В КП приймаємо водоскид баштовий.

Гідравлічний розрахунок баштового водоскиду включає визначення:

1. довжини водозливного фронту;

2. поперечних розмірів горизонтальної водовідвідної труби або труб;

3. розміри відвідного каналу;

4. розміри рисберми.

 

 

Пропускна спроможність башти визначається за залежністю:

 

де: Q – розрахункова витрата, м3/с; 

m – коефіцієнт витрати (m=0,4);

l – довжина водозливного фронту, м;

Нф – висота шару форсування над гребенем башти, м:

Нф=↓ФПР-↓НПР=434,29-433,49=0,8 (м)

З даної формули визначаємо l:

 

Приймаємо прямокутну форму окреслення башти з розмірами: довжина – 9 м, ширина – 4 м.

 

 

Рівень водовідвідної башти:

↓РВБ=↓НПР-0,3=433,49-0,3=433,19 (м)

Напір на трубу z визначається за формулою:

z=↓РВБ-↓РНБ, м

z=433,19-418,4=14,79 (м)

Для пропускання розрахункової витрати Q через водовідвідну трубу необхідно створити відповідний напір перед нею (z) в башті, значення якого можна визначити за залежністю:

 

де: μ – коефіцієнт витрати (0,6);

ω – площа поперечного перетину водовідвідних труб, м2;

z – різниця рівнів води усередині башти і нижньому б’єфі споруди.

Отже, з даної формули:

 

 

ω<3,5 м2, отже приймаємо кількість труб – n=2.

Площу однієї труби визначаємо за формулою:

 

Приймаємо круглі в поперечному перерізі труби:

 

Приймаємо діаметр труб d=1,6 м.

Перераховуємо площу однієї труби з розрахунку, що d=1,6 м:

 

Ширина вихідного фронту всіх труб визначається за формулою:

bтр=dּn+(n-1)ּt+2ּnּΔt, м

де: d – діаметр або внутрішня ширина труби, м;

n – кількість труб;

t – віддаль між окремими трубами, м;

Δt – товщина стінки труби (Δt=0,1 м).

bтр=1,6ּ2+(2-1)ּ0,5+2ּ2ּ0,1=4,1 (м)

 

 

Глибина води в каналі визначається за такою формулою: 

hкан=↓РНБ-↓дна річки

hкан=418,4-416,8=1,6 (м)

Для розрахунку ширини каналу по дну bk можна скористатися залежністю:

 

m=1,5, Vдоп=0,8 м/с.

 

Так, як ширина каналу по дну велика (bk>15 м) то дно і укоси каналу необхідно закріпити беотнними плитами і вибрати швидкість Vдоп=2,5 м/с. Отже, приймемо bk=10 м.

 

 

Глибина води на виході з труби h1 визначається для круглих труб:

 

де: ω – площа поперечного перетину труби, м2.

 

Визначаємо радіус r1, який відповідає спряженій глибині:

 

де:   - кут розширення стінок колодязя в плані (в радіанах):

 

 

Критична глибина hкр визначається за формулою:

 

 

Число Фруда визначається за наступною залежністю:

 

 

Для визначення розмірів водобійного колодязя визначається довжина стрибка:

 

Довжина водобійного колодязя:

lкол=0,9ּlстр

lкол=0,9ּ6,6=7,5 (м)

Радіус, який відповідає другій спряженій глибині визначається так:

r2=r1+lстр

r2=6,6+8,72=15,32 (м)

Значення другої спряженої глибини h2c визначається шляхом підбору із залежності:

 

де: значення β=0,9.

Задаючись значенням h2c будується графік залежності φ(h)=f(h2c) і графічно визначається h2c.

 

Глибина водобійного колодязя визначається за формулою:

dk=1,1(h2c-hкан)

dk=1,5(2,103-1,77)=0,5 (м)

Довжина рисберми визначається із залежності:

lрис=2*lкол

lрис=2*4,18=8,3 (м)

 

 

1.Волков И.М., Кононенко П.Ф., Фединчик И.К. Гидротехнические сооружения. М.: “Колос”, 1968.

2.Замарин Е.А., Фадеев В.В. Гидротехнические сооружения. М.: “Колос”, 1965. 

3.Кириенко И.И., Химерик Ю.А. Гидротехнические сооружения. Проектирование и расчет. К.: “Вища школа”, 1987.

4.Розанов Н.П. и др. Гидротехнические сооружения.. М.: Стройиздат. 1978.

5.Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Глухие плотины. М.: Высшая школа. 1975.

6.Справочник по гидравлике. Под ред. Большакова В.А.К.:“Вища школа”. 1977.

7. Справочник по гидравлическим расчетам. Под ред. Киселева П.Г. М.: Энергия. 1975.

8.Перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве. М.: Стройиздат. 1987.

9.Руководство по определению нагрузок и воздействий на ГТС II 58 - 76. Л.: ВНИИГ. Энергия. 1977.

10.Строительные нормы и правила. Определение расчетных гидрологических характеристик. СНиП 2.01.14-83. М.: 1984.

11.Строительные нормы и правила. ГТС. Основные положения проектирования. СНиП 2.06.01-86. М.: Госстрой СССР. 1989.

12. СНиП. Нагрузки и воздействия на ГТС. СНиП 2.06.04-82. М.: Госстрой СССР. 1989.

13. Строительные нормы и правила. Плотины из грунтовых материалов. СНиП 2.06.05-84. М.: Госстрой СССР. 1985.

14.СНиП 2.06.03-86. Мелиоративные системы и сооружения. М.: Стройиздат. 1987.

15. СНиП 2.06.02-85. Автомобильные дороги. М.: Стройиздат. 1986.