Организация водохозяйственного строительства

    

находят пропускную способность одной трубы.

          

Здесь w - площадь живого сечения одной трубы;

    

                    С -  коэффициент Шези;

    

                    R - гидравлический радиус;

    

                    J -  уклон дна трубы.

    

Определяют необходимое  количество труб для пропуска в безнапорном  режиме строительного  расхода

    

                            n =                                          (4.7) 

    

По зависимости (4.1) проверяют пропуск расчетного паводкового расхода через найденное ( по условиям пропуска строительного  расхода) количество труб. Если принятого количества труб и их размеров оказывается недостаточно для пропуска расчетного паводкового расхода, то увеличивают либо размер поперечного сечения трубы, либо количество труб.

Береговые открытые водосбросы.

    

Открытые береговые  водосбросы состоят из подводящего  канала, головной части в виде водосливной  плотины, регулирующей сбрасываемый расход, сопрягающего сооружения и отводящего канала. Иногда  между водосливной  плотиной и сопрягающим  сооружением  устраивается промежуточный канал. Ось водосбросного тракта стремятся  трассировать перпендикулярно горизонталям по возможности   прямолинейной,  что  дает  минимальную  его   длину.

    

Трасса водосброса может быть криволинейной, она может  проходить в пределах плеча плотины  или вне ее.                        

    

По выбранной  трассе водосбросного тракта на миллиметровой  бумаге в масштабе строится продольный профиль дневной поверхности. На профиль наносятся все элементы водосброса таким образом, чтобы  основания всех сооружений располагались  на прочном коренном грунте при минимальных  объемах земляных работ по устройству котлованов под  сооружения водосброса.                   

    

Подводящий канал  должен обеспечивать плавный подвод воды к водосливу. В плане он обычно имеет криволинейное очертание. При больших глубинах канал может  выполнятся с горизонтальным дном, а при малых глубинах -  с   обратным  уклоном, что  обеспечивает более равномерный и  плавный  вход в него воды. Поперечное сечение  подводящего канала трапецеидальное  с заложением откосов от 1,5 до 2,5 в  нескальных грунтах и от 0,5 до вертикальных - в скальных. Если скорость потока в  канале превышают допустимые по размыву, дно и откосы его укрепляются  каменной наброской или бетонными  плитами.

    

Головная часть  представляет собой водосливную  плотину  с широким порогом  прямолинейного очертания в плане. Водосливной фронт плотины делится  быками на  отдельные водосливные  отверстия, перекрываемые рабочими и  ремонтными затворами. Стандартные  размеры водосливных отверстий  приведены в табл.4.1.

    

                                                                        

    

Таблица 4.1

 

    

Гидравлический  расчет водосливной плотины с  широким порогом состоит в  определении размеров (ширины и высоты)   водосливных отверстий, их количества и проверки пропускной способности  принятых размеров водосливных отверстий  по формуле:

    

Q =

s

_n

e

mnb                                          (4.8)

    

где

s

_n - коэффициент подтопления водослива;

    

e

- коэффициент  бокового  сжатия;

    

m  - коэффициент расхода водослива;

    

H₀ - напор на водосливе с учетом скорости подхода;

    

g  -  ускорение свободного падения;

    

n - количество водосливных отверстий;

    

b - ширина водосливного отверстия.

    

В первом приближении  принимают 

s

_n = 1,0,

e

= 1,0 ,

    

m = 0,32...0,38 и H₀ = H. Величиной H задаются в пределах 2...5 м в соответствии со стандартными размерами отверстий (табл. 4.1).

    

Подставляя в  формулу (4.8) ориентировочные значения

s

_,

e

, m и H определяют величину n.b. По найденной величине, в соответствии со стандартными размерами отверстий (табл. 4.1) и учитывая, что по условиям эксплуатации количество водосливных отверстий следует принимать не менее трех назначают ширину водосливного отверстия и их количество.

    

После определения  высоты (H), ширины (b) и количества водосливных отверстий производится проверка пропускной способности проектируемой плотины.

    

Для  этого  необходимо уточнить значения H₀, m,

e

 и 

s

_n.

    

Напор с учетом скорости подхода определяется по зависимости 

    

                                      Н₀ = Н + ,                                    (4.9)

    

где   g - ускорение силы тяжести, принимаемое равным 9,81 м²/с;

    

a

- коэффициент  Кориолиса, равный 1...1,1;

    

V₀ - скорость подхода, равная средней скорости в ВВ в сечении, отстоящем от напорной грани водослива на расстоянии (3...5) Н.

    

Если непосредственно  за головной частью устраивается сопрягающее  сооружение (быстроток, перепад и  т.д.), то водосливная плотина с  широким порогом будет неподтоплена и коэффициент подтопления 

s

_n = 1.

    

Коэффициент бокового сжатия для водосливов с широким  порогом рекомендуется определять по  А.Р. Березинскому [10]

    

                  

    

                        

e

=  1 - ,                      (4.10)

    

где   р            - высота водослива;

    

a

= 0,1   - при  плавном очертании быков и  устоев;

    

a

= 0,19 - при их  прямоугольном очертании;

    

 b            -  ширина водосливного отверстия;

    

 d            -   толщина бычка.

    

Толщина неразрезного бычка

    

                       d = d₀ + 2n,                                                 (4.11)

    

здесь d₀

³

0,8 м             - толщина суженного пазами перешейка  быка;

    

   n =                - глубина паза рабочих затворов;

    

 

    

 m = ( ) b - ширина паза рабочих затворов.

    

В случае разрезного быка толщина его, вычисления по  (4.11), увеличивается на  0,5...1,0м.

          

Формула (4.10) справедлива  при 

    

> 0, 2 и  <3, при   < 2 следует принимать = 0,2 , а при > 3 - принимать = 3.

    

  Для водоемов с широким порогом при  2,5

£

 

£

10  и 

    

0

£

 

£

3  коэффициент  расхода определяется по А.Р.Березинскому [10]:

    

- при закругленном  входном ребре

    

                            m = 0,36 + 0,01                           (4.12)

    

- при прямоугольном  входном ребре

    

                      m = 0,32 + 0,01                       (4.13)

    

Уточнив таким  образом все выше перечисленные  параметры, производят проверку пропускной способности принятых размеров водосливных  отверстий

    

                         Q =

s

_nm

e

nb   H₀^3/2

³

 Q_р.п.                                          (4.14)

    

Если сопрягающее  сооружения располагается непосредственно  за  водосливной плотиной (промежуточный  канал отсутствует),  то  устройство для гашения кинетической энергии  сбрасываемого потока не устраивается. При наличии промежуточного канала необходимо выполнить расчет сопряжения   бьефов  (за бытовую глубину в  НБ водослива принимается расчетная  глубина воды в канале) и предусмотреть  устройства для гашения энергии  сбрасываемого потока.

    

Промежуточный канал проектируется в том  случае, когда продольный профиль  дневной поверхности по оси водосбросного  тракта имеет небольшой уклон  и устройство сопрягающего сооружения непосредственно за  водосливом ведет к резкому увеличению объемов  земляных работ в котлованах  сооружений. Уклон дна канала принимается  меньше критического, расчет  выполняется  по  формулам равномерного движения  воды. Поперечное сечение промежуточного канала трапецеидальное,  дно и  откосы которого могут крепиться  каменной неброской или бетонными  плитами в зависимости от скорости потока и геологических условий.

    

Сопрягающее сооружение в береговых открытых водосбросах  низко- и cредненапорных гидроузлов устраиваются в виде быстротоков, быстротоков с усиленной шероховатостью, консольных перепадов и многоступенчатых перепадов.

    

 Быстроток  выполняется в виде бетонного  или железобетонного лотка с  прямоугольным, трапецеидальным  или полигональным поперечным сечением . Уклон дна быстротока принимается всегда больше критического и наиболее часто задается в пределах 0,05...0,25.  Ширина   быстротока  может быть постоянной или переменной, что обуславливается как условиями гашения энергии в нижнем бьефе, так и возможностью некоторого сокращения объемов работ.

    

В быстротоках  небольшой ширины на нескальном основании  стенки и днища представляют собой  монолитную неразрезную конструкцию  докового типа. В широких быстротоках  боковые стенки отрезаются от днища  деформационными швами. Толщина  днища принимается 0,3... 0,8 м, стенки и  днище по длине лотка разрезаются  деформационными швами через 20...25 м.

    

В прочных скальных породах бетонная облицовка не устраивается,  а в слабых скальных и полускальных породах дно и откосы быстротока покрываются заанкеренной бетонной облицовкой толщиной 0,2... 0,3 м .

    

В плане быстротокам  необходимо придавать прямолинейное  очертание, но иногда для уменьшения объемов  строительных  работ  устpaивают быстротоки с виражом. На криволинейном участке дну  быстротока придается поперечный уклон, вогнутая боковая стенка его делается большей высоты, чем выпуклая.

    

В быстротоках  большой ширины, а также на криволинейных  участках без поперечного уклона дна,  для обеспечения устойчивости потока в поперечном направлении  устраивают продольные раздельные стенки.