Организация водохозяйственного строительства

    

                        Р_{i =} ( + ₎b_i/cos

a

_i                                            (3.20)

    

Расчеты по определению  коэффициента запаса устойчивости удобно вести в табличной форме следующего вида.

    

Таблица 3.11

    

                                                           

S

(11)                  

S

(13)

S

(14) 

    

Примечание. При b = 0,1 R величина  sin

a

 равна порядковому  номеру отсека, деленному на десять.

    

                       cos

a

=                                         (3.21)

    

Суммы граф 11, 13, 14 дают соответствующие члены формулы (3.17).

    

Расчеты устойчивости низового откоса для одной кривой скольжения выполняются вручную, а  нахождение минимального значения осуществляется на ЭВМ.

    

Расчет устойчивости верхового откоса.  Расчеты устойчивости верховых откосов однородных земляных плотин и плотин с центральным  ядром выполняются тем же методом  круглоцилиндрических  поверхностей скольжения, который используется для  расчета устойчивости низовых откосов. В качестве основного расчетного принимается случай максимально  возможного снижения уровня воды в  водохранилище с   наибольшей  возможной скоростью с  учетом сил давления воды при неустановившейся фильтрации.                               

    

  Коэффициент  запаса устойчивости верхового  откоса плотин определяется по  формуле (3.17), в которой    равнодействующая дав-

    

ления воды по подошве  отсека согласно предложению Бишопа вычисляется, как

    

                    

    

                   Р_i = ( + h_i - h_ir_u)

g

_w ,                           (3.22)

    

    где  r_u  - коэффициент порового давления, определяемый по графику (рис.3.6.) в зависимости от плотности скелета грунта и пределов пластичности и текучести.

    

В этом случае при  определении веса отсеков принимается  удельный вес грунта, насыщенного  водой, а вес столба воды над отсеками не учитывается.

4. Водосбросное сооружение.

    

В составе низко- и  средненапорных гидроузлов с земляной плотиной могут устраиваться открытые и закрытые (трубчатые) водосбросные сооружения.

    

Открытые водосбросные сооружения могут располагаться  в теле земляной плотины  (это  водосбросные плотины, которые здесь  не рассматриваются, т.к. они являются предметом второго курсового  проекта по гидротехническим сооружениям) и вне теле плотин (на берегу) -  это береговые водосбросы.

    

Выбор типа водосбросного  сооружения зависит от типа плотины  и напора на ней, величины паводковых и строительных расходов, топографических, геологических и гидрологических  условий района строительства, общей  схемы организации работ  и  пропуска строительных расходов и др., и осуществляется на основании технико-экономического сравнения вариантов.

    

Береговые водосбросы применяются в составе гидроузлов низкого и среднего напоров с  грунтовой плотиной при паводковых расходах, не превышающих 5000 м³/с. При тех же условиях и небольших паводковых расходах (до 100 м³/с, иногда больше), а также узких створах целесообразно применение трубчатых башенных водосбросов, т.к. они используются первоначально для пропуска строительных расходов, а в период эксплуатации они служат также и для смыва отложившихся наносов, и для опорожнения водохранилища.

Башенные  водосбросы.

    

Башенные водосбросы (рис. 4.1а) состоят из: головной части (башни), одной или нескольких труб и концевого участка в виде водобойного колодца или носка-трамплина, который используется для  отброса  струи и применяется обычно в  случае скального основания. Ось  башенного водосброса трассируется по возможности перпендикулярно  к оси плотины в русле или  в пониженных местах поймы.

    

В башне размещаются  ремонтные и рабочие затворы, перекрывающие входные сеченая  труб, сороудерживающие решетки и  механизмы для маневрирования ими, а также служебные помещения. Сечение башни в плане может  быть круглым или прямоугольным. Размеры ее зависят от диаметра трубопроводов. Толщина стенок башни обычно уменьшается  снизу вверх, но она не должна быть меньше 20 см.

    

Размещать башню  можно в зоне подошвы верхового  откоса плотины,  в средней его  части или у гребня плотины, но всегда она должна располагаться  на прочном материковом грунте.               

    

Трубы малого диаметра могут быть металлическими или железобетонными. Металлические трубопроводы чаще всего  укладываются внутри железобетонных галерей, которые используются в период возведения гидроузла  для пропуска   строительных    расходов.

    

Снаружи металлические  трубопроводы покрываются антикоррозионным покрытием.

    

Трубы больших  поперечных сечений выполняются  из железобетона с круглыми, овальными  или прямоугольными отверстиями. При  устройстве нескольких труб они объединяются в общую многоочковую конструкцию. Внешние поверхности железобетонных труб делаются вертикальными .или наклонными, что целесообразнее с точки зрения сопряжения их с телом плотины. Трубы  должны располагаться на плотном  грунте основания на уровне подошвы  плотины или ниже ее, в траншее. По длине трубы разрезаются температурно-осадочными швами на секции длиной не более  I0...15 м. Для предотвращения фильтрации воды через швы они уплотняются шпонками, а для борьбы с контактной фильтрацией воды вдоль трубы, в местах стыков секций  устанавливаются противофильтрационные ребра (диафрагмы).

    

Подходной участок  к башенному водосбросу выполняется  в виде канала, рассчитанного на пропуск строительного расхода. Дно и откосы его крепятся каменной неброской или бетонными плитами  в зависимости от скорости течения.

    

Пропускная способность  напорных башенных водосбросов (Q) определяется по формуле:

    

                         Q =  

m

 w   ,                                           (4.1)

    

где          w   -  площадь выходного поперечного сечения трубы;

    

  - коэффициент  расхода; 

    

g   - ускорение свободного падения;

    

Н_q - действующий напор, принимаемый равным  разности между расчетным уровнем воды в верхнем бьефе (НПУ) и центром тяжести выходного сечения трубы при незатопленном истечении, и разности НПУ и уровня нижнего бьефа, соответствующего пропуску расчетного расхода, - при затопленном выходном отверстии.

    

 Коэффициент  расхода напорного башенного  водосброса

    

                            

m

= ,                                            (4.2)                                    

    

где - сумма коэффициентов   сопротивлений местных и по длине.

    

 В глубинных   водосбросах постоянного поперечного  сечения, работающих в напорном  режиме, надлежит учитывать следующие  виды местных сопротивлений:

    

- на вход (коэффициент  сопротивления для прямоугольного  входа 

x

_вх  = 0,42, при криволинейном очертании ( по радиусу) - 0,10, для определения

x

_вх  других форм оголовков имеются специальные графики [10];

    

  - в пазах  плоских затворов при относительной  ширине паза 

    

b_п/ b <0,1 следует принимать

x

_п = 0,05, при b_п/ b > 0,2

x

_п = 0,1. Здесь b - ширина водосбросного отверстия на участке размещения затворов, b_п - ширина паза. Для двух и более последовательно расположенных пазов затворов коэффициенты сопротивлений следует суммировать - на сороудерживающей решетке

    

                            

x

_р =

b

( )^4/3sin

a

                                        (4.3)

    

где s - толщина стержня решетки;

    

       b_c - величина  просвета между стержнями;

    

       

b

- коэффициент,  зависящий от формы стержней ( при круглой форме стержней 

b

= 1,79);

    

        

a

- угол наклона  решетки к горизонту.

    

Если глубинные  водосбросы имеют повороты, сужение, расширение и т.д. коэффициент сопротивления  для них определяется по [10].

    

Коэффициент сопротивления  по длине

    

                                

x

_дл. = ,                                           (4.4)

    

где    l - длина трубы;

    

R  = - гидравлический радиус;

    

c

- смоченный параметр.

    

Для круглого сечения  R = , где d  - диаметр трубы.

    

С - коэффициент  Шези, может быть определен по формуле  Манинга

    

                                       

    

                                      С =   ,                                    (4.5)

    

где    n - коэффициент шероховатости (для бетонной поверхности , он может быть принят равным 0,012 [10]).

    

Гидравлический  расчет башенного водосброса выполняется  в следующем порядке:

    

На поперечном разрезе земляной плотины выбирают местоположение башни и определяют длину трубы.

    

Задаются формой и размерами поперечного сечения  трубы, ее продольным уклоном и по формуле  Шези

    

                             Q_{тр. =} wс ,                                               (4.6)