Проектирование комплексного гидроузла с грунтовой плотиной на реке Халюта Иволгинского района

 

 

По полученным результатам на поперечном профиле плотины наносим депрессионную кривую.

 

2.6. Расчёт  устойчивости откосов плотины

Устойчивость откосов из однородных грунтов с постоянной объемной массой и постоянными физико-механическими характеристиками грунта определяют по графику ВНИИ ВОДГЕО.

Этот график построен для предельного состояния устойчивости и дает связь между углом наклона откоса к горизонту q и характеристиками грунта j,c. Для ряда значений углов внутреннего трения j на поле графика даны кривые.

При помощи графика можно определить, будет ли устойчив заданный откос при известных характеристиках грунта, или при заданных характеристик грунта найти устойчивый угол откоса.

Коэффициент запаса при расчете по графику принимают по табл..

При использовании графика ВНИИ ВОДГЕО вначале вычисляют вспомогательное число M .

 

M= С/ ŋ* v1 * h,

 

Где С-удельное сцепление грунта т/м2

v1 –удельная плотность грунта

h - высота откоса плотины, равна 8м.

ŋ - коэффициент запаса устойчивости согласно табл.[3]принимаем равным 1,1.

Определяем значение M:

 

M=2/1,1*1,7*8=0,133

 

По графику ВНИИ ВОДГЕО определяем угол безопастного откоса m=ctgƟ=ctg72°=0.3249, величина больше η=1,1. Так4им образом, верховой и низовой откосы с коэффициентами заложения соответственно m=3 и m=2,07 будут устойчивыми.

 

 

 

 

3. Водопропускные  сооружения

 

Водопропускными называют сооружения, обеспечивающие пропуск воды через гидроузел для различных водохозяйственных целей. По их функциональному назначению различают: водосбросы сооружения для сброса из водохранилища излишков воды и льда в период прохождения паводков; водовыпуски сооружения для осуществления полезных попусков воды (на орошение земель, для санитарных, судоходных и прочих целей) из водохранилища в русло реки, канал, трубопровод; водоспуски сооружения для полного или частичного опорожнения водохранилища в целях трансформации паводка, осмотра и ремонта сооружений, промывки верхнего бьефа от наносов.

 

 

3.1 Водосбросные  каналы

 

Водосбросные каналы как правило трассируют от уровня воды в водохранилище в обход плотины по одному из береговых склонов долины и сопрягают с дном балки (естественное углубление), или с уровнем воды нижнего бьефа реки на которой сооруженная плотина. Во избежание подмыва низового откоса когда водосбросный канал направлен в соседнюю балку приток реки, в овраг или низину паводковые расходы должны сбрасываться ниже плотины, т.е значительно удаляться от нее.

Подобные каналы широко применяются при сооружении небольших водохранилищ сельскохозяйственного назначения (с общим падением водосбросного тракта до 4 метров). Водосброс канала начинается и заканчивается расширенным сечением в виде раструба, чем обеспечивается плавный и спокойный выход, вход вод.

Определяем площадь поперечного сечения:

 

ω = Qрасч / υдоп = 15/0,99=15,15м2

 

Средняя ширина канала будет:

 

bср = ω / h = 15,15/2,27=6,67м

 

Принимаем m = 2,07 тогда ширина канала по дну будет:

 

b = bср –m*h = 6,67 – 2,07*2,27=1,98м≈2,0м

 

Определяем смоченный периметр:

 

  2=2=2,0+4,54*2,29=12,4м

Определяем гидравлический радиус:

 

R=ω/p=15,5/12,4=1,25м

 

Определяем уклона канала i  по формуле Шези:

 

i=ʋ2/(C2*R)=0,992/( 20,42*1,25)=0,9801/520,2=0,0018

 

Округляем значение уклона в меньшую сторону, находим фактичкскую скорость течения воды в канале и сравниваем ее с допускаемой:

 

ʋфактф ≤ ʋдоп==20,4*0,047=0,96м/с

 

Водосбросной канал размываться не будет, так как ʋфакт≤ ʋдоп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Трубчатые водоспуски

 

Одна из наиболее распространенных конструкций водовыпусков гидроузлов с глухими плотинами — трубчатые водовыпуски, которые подразделяют на башенные и безбашенные. В гидроузлах с низко- и средненапорными плотинами обычно устраивают башенный водовыпуск независимо от того, выполнен ли он с бетонными водопроводящими галереями или со стальными трубопроводами, уложенными в сухих бетонных галереях. Такая конструкция наиболее надежна в эксплуатационном отношении. В гидроузлах с высоконапорными плотинами устройство железобетонной башни бывает сопряжено с рядом технических трудностей, основные из которых— существенная масса штанг подвеса затворов и их неустойчивость при работе на центральное сжатие в случае необходимости дожима затвора. В связи с этим на основе технико-экономического сравнения рассматриваются следующие конкурирующие варианты: устройство высокой башни с сухой шахтой и герметической крышкой, закрывающей камеру затворов, управление которыми ведут с помощью гидроподъемников; отказ от водовыпуска с башней и переход к конструкции безбашенного водовыпуска с подземным расположением камеры затворов и помещения для их обслуживания. В последнем случае каждую нитку трубопроводов (или каждую галерею) обслуживают три затвора: задвижка — аварийный затвор; дисковый затвор, выполняющий ремонтные функции; конусный, игольчатый или игольчатый конусно-струйный затвор, выполняющий функций рабочего затвора.

 

4.1 Расчет трубчатого водоспуска

 

Расчетные расходы воды Q=0,5м3/с

Выходные отверстия уровней верхнего и нижнего бьефа Z=6м

Длина водоспуска =35,0м

Коэффициент сопротивления при входе εвх=0,2,при выходе εвых=1,0, коэффициент сопротивления по длине трубы λ=0,025

Диаметр трубы = 0,4м, диаметр входного отверстия 0,6м.

Определяем коэффициент сопротивления решетки:

 

ξреш=0,5(0,4/0,6)4=0,3

 

Сумма коэффициентов всех местных сопротивлений находим из формулы.

 

Σε=εвх+εреш+εзат+εвых

 

Εзат – коэффициент сопротивления затвора (при плоском затворе,εзат=0,2;

εвых =1 – коэффициент сопротивления при выходе при подтопленном выходном отверстии.

 

Σε = 0,2+0,3+0,+1=1,7

 

Гидравлический радиус:

 

R=W/P, где

 

W – площадь живого сечения:

 

W = π*D2/4=3,14*0,42/4=0,126м2

 

Р – смоченный периметр:

 

Р = π*D = 3,14*0,4=1,26м

R=0,126/1,26=0,1м

 

Коэффициент расхода по формуле 2.82 [6]:

 

µ=√1/(1+ εвх+λl/4R), где

 

λ – гидравлический коэффициент трения, принимаемый по табл. 2.6 [6], равный 0,025.

l – длина отводящей трубы,м

 

µ = √1/(1+0,2+0,025*12/4*0,1)=0,715

 

Живое сечение труб водоспуска определяем по формуле 2.81 [6] .

 

W=Q/µ*√2gz=15/0,715*√2*9,81*6,55=15/8,105=1,85м2

 

Принимаем водоспуск из 2 труб, тогда площадь сечения одной трубы:

 

w/2=1,85/2=0,92 м2

 

 а диаметр,

 

d=√4*0,92/3,14=0,08м

 

Заключение

В данном проекте был последовательно решен комплекс вопросов по обоснованию необходимости, экономической и технической возможности сооружений. Разработано несколько вариантов конструкций и компоновок сооружений с последующей детальной разработкой.

При помощи справочно-методической литературы произведен расчет высоты гребня грунтовой плотины, устойчивости откоса грунтовой плотины, устойчивости бетонной плотины. Также выбран башенный водосброс для заданного рельефа и произведены соответствующие расчеты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников:

1.Учебно-методическое пособие  «Проектирование комплексного гидроузла  с грунтовой плотиной»

2.Справочник проектировщика  «Гидротехнические сооружения»

3.СниП 2.06.05-84 «Плотины из грунтовых материалов»

4.СниП 33.01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения»

5.СниП 23.01.99 «Строительная климатология»

6. http://engineeringsystems.ru/gidrotehnicheskiye-sooruzheniya/drenazhniye-ustroistva.php

7. http://engineeringsystems.ru/gidrotehnicheskie-soorujenija/klassifikacija-gidrotehnicheskih-soorujeniy.php

8. http://landscape.totalarch.com/node/203