Дніпропетровський державний аграрний університет

Кафедра сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання контрольної роботи

з дисципліни “Гідротехнічні споруди”

по конструюванню греблевого водозабору

Дніпропетровськ – 2012

Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з дисципліни “Гідротехнічні споруди” по конструюванню греблевого водозабору/ Дніпропетровськ, ДДАУ, 2012. – 14 с.

Розглянуті основи конструювання греблевих водозаборів фронтального та бокового типу, їх розрахунки на основний та повірочний випадки.

Для студентів денної та заочної форми навчання еколого-меліоративного факультету ДДАУ .

Укладач: доц. Коваленко В.В.

Рецензент: доцент кафедри сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій, к.т.н. Калініченко В.Я.

Затверджено на засіданні кафедри сільськогосподарських гідротехнічний меліорацій (протокол № 3 від 20 жовтня 2012 р.)

Вихідні дані до розрахункової роботи “Водозабірний гідровузол”.

В-нт	П.І.Б.	Тип	Грунт	n											Сv
				%	м3/с		м3/с	м3/с	м3/с	м3/с	м3/с	%0	м	м
1	2	3	4	5	6	7	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1		Д	1	30	11			167		8	22	0,5	67,5	62,0	0,4
2		Д	2	34	11			122		6	22	0,8	77,5	71,0	0,6
3		Д	3	32	24			354		20	32	0,3	111	94,0	0,8
4		Д	4	52	10			98		7	18	0,5	52	47,0	1,0
5		Д	5	50	10			185		5	19	0,4	32,5	24,0	0,4
6		Е	1	38	20			226		9	37	0,6	77	72,0	0,6
7		Е	2	33	11			1201		5	21	0,3	114	100	0,8
8		Е	3	45	13			852		6	16	0,2	107,5	100	1,0
9		Е	4	48	24			524		11	41	1	65,5	56,0	0,4
10		Е	5	41	23			268		12	38	0,7	66,5	55,0	0,6
11		Е	1	38	29			357		13	50	0,8	61,7	52,0	0,8
12		Е	2	37	34			864		15	69	2	102,0	93	1,0
13		Е	3	35	16			128		11	45	1	92,5	81,0	0,4
14		Д	4	40	13			312		10	31	2,5	65,0	54,0	0,6
15		Д	5	40	16			215		7	35	0,5	77	70,0	0,8
16		Д	1	40	12			225		10	28	0,7	88	81,0	1,0
17		Д	2	45	16			178		10	24	0,2	72,0	65,0	0,4
18		Д	3	47	17			405		11	34	1,1	64,0	52,0	0,6
19		Д	4	37	10			608		6	21	0,4	102,2	95,0	0,8
20		Д	5	42	18			712		12	38	1,5	104	98	1,0
21		Е	1	35	28			229		14	43	2	121	114	0,4
22		Е	2	36	22			181		10	35	1,2	71,5	66,0	0,6
23		Е	3	35	12			105		6	20	0,4	66,0	57,0	0,8
24		Е	4	38	27			519		17	48	2,2	101,4	95,0	1,0
25		Е	5	52	25			800		19	45	3	101,4	95	0,4
26		Е	1	43	30			382		21	55	1,5	65,2	55,0	0,6
27		Е	2	43	22			425		12	40	1	65,1	52,0	0,8
28		Д	3	50	21			507		15	35	0,6	103,4	95	1,0
29		Д	4	52	14			393		9	45	0,8	60,0	52,0	0,6
30		Д	5	41	19			227		14	48	0,7	75,2	71,0	0,8

Умовні позначення:

1. Тип – тип водозабору:

а) Д – боковий греблевий водозабір з наносоперехоплюючими галереями системи Данелія;

б) Е – фронтальний греблевий двоярусний водозабір системи Ельздена;

2. Грунт – механічний склад грунту річища та заплави:

1 – незв’язний (середній і мілкий пісок) з заляганням водоупору на глибині 6 – 10 м, коефіцієнт фільтрації основи К_ф=5  12 м/доб;

2 – незв’язний (середній і крупний пісок) з заляганням водоупору на глибині 2 – 3 м, коефіцієнт фільтрації основи К_ф=12  20 м/доб;

3 – багатошарова основа (мілкий пісок потужністю 2 – 3 м + легкі суглинки потужністю 5 – 8 м; коефіцієнт фільтрації основи відповідно К_ф=3  7 м/доб и К_ф=0,2  0,5 м/ доб;

4 – багатошарова основа (мілкий пісок + легкий суглинок + середній пісок) з заляганням водоупору на глибині 5 – 10 м; коефіцієнт фільтрації основи відповідно К_ф=3  7 м/ доб, К_ф=0,2  0,5 м/ доб и К_ф=10  12 м/ доб;

5 – зв’язний (легкий і середній суглинок) з заляганням водоупору на глибині 2 – 5 м, коефіцієнт фільтрації основи К_ф=0,05  0,30 м/ доб n - пористість грунту, %;

3. - максимальна витрата водоприймача (водозабір), м³/с;

4. , , , та - витрата річки відповідно: повені 1%-ної забезпеченості, повені 5%-ної забезпеченості, повені 10%-ної забезпеченості, мінімальна зимова, мінімальна весняна, м³/с;

5. - похил річки, проміле;

6. - розрахункова відмітка нормального підпірного горизонту в ВБ, м;

7. Сv – коефіцієнт варіації максимального стоку.

1. Зміст та об'єм роботи

Річковий водозабірний вузол призначений для забору води з річки в канал, завжди включає в себе такі основні споруди ( рис. 1.1, а також рис в запропонованій літературі [1,2,3,4,5] )

1. водопідйомну греблю тієї чи іншої конструкції, що перегороджує річку і забезпечує скид паводкових вод та подачу в канал потрібної кількості води;

2. водозабірна конструкція ( головний регулятор), яка регулює подачу води у відвідний канал;

Робота складається з пояснюючої записки та креслень.

1.Пояснююча записка об’ємом 8…12 сторінок включає в себе необхідні проектні рішення вищезгаданих елементів гідровузла з розрахунками, схемами, графіками та таблицями.

2. Графічна частина включає в себе:

• план гідровузла в масштабі М1:200 … 1000;

• поздовжній розріз по осі водозабірної споруди та частини магістрального каналу, М1:100…200;

• поперечні розрізи водозабору, магістрального каналу, регулятора водорозподілу М1:100…200; (додатково)

2. Водозабірні споруди

2.1. Боковий водозабір з донними бічними промивними галереями

2.1.1.Компоновка та конструкція

Планову компоновку та конструкцію бічного водозабору з донними промивними галереями дивись рис.2.1 , а також [1, рис.4.36], [2, рис.16.9-16.11], [4, рис.11.9, 11.10] та [5, рис.5.10] , де показані схеми бокових водозаборів.

Студенту в роботі пропонуємо відмітити які елементи ввійшли до компоновки його водозабору з обов’язковим посиланням на креслення.

2.1.2. Гідравлічний розрахунок водозабірної споруди

Гідравлічним розрахунком необхідно визначити розміри водозабору, забезпечуючи забір необхідних витрат води при відомих рівнях води у верхньому б’єфі, а також безпечних умовах сполучення б’єфів. Розрахункова схема представлена на рис. 2.1., а також в  5, рис. 5.17.

Розрахунок пропонується виконати в такій послідовності.

Призначають напір води Н на порозі водозабірної споруди при відмітці НПГ, величину якого приймають рівною стандартному значенню h_ст  6, табл. 5. Величину h_ст пропонують пов’язати з величиною середній водозбір витрати , яку рекомендують взяти в межах 0,7…0,8 Q_ВЗ. Орієнтовно значення h_ст в залежності від Q_ВЗ можливо назначити виходячи з таблиці 2.1.

Тоді відмітки порогу водозабору буде визначатися за наступною формулою

. ( 2.1 )

Призначають різницю рівнів води у верхньому б’єфі і на порозі водозабору Z, необхідну для самотічного забору заданої витрати Q_ВЗ. Орієнтовно значення Z приймають рівним Z = 0.15…0.45 м, що забезпечать не підтоплену роботу водозабору. Або Z призначають за значенням допустимого коефіцієнта підтоплення для порогу водозабору як водозливу з широким порогом =0,8…0,85, тобто Z=0,15…0,2 h_ст.

Рис.1.1. Боковий водозабірний вузол з наносоперехоплюючими галереями:

1 – водоприймач; 2 – аванкамера; 3 – криволінійний поріг; 4 – канал; 5 – промивник аванкамери; 6 – наносоперехоплюючі галереї; 7 – водозливна (щитова) гребля; 8 – понур; 9 – скидні низькопорогові прольоти; 10 – решітка водоприймача; 11 – плоскі затвори водоприймача.

Таблиця 2.1 – До призначення стандартної висоти прольоту водозабору

QВЗ	м³/с	10...13	15...20	25...30	35...45
hст	м	1,25	1,5 або 1,75	2,0 або 2,5	3,0

Тоді глибина води на порозі водозабору h_n буде дорівнювати:

= H – Z, (2.2)

а відмітка рівня води на порозі водозабору (і на початку магістрального каналу)

. (2.3)

Визначають ширину водозабору в світлі b. Для цього визначають ступінь підтоплення водозливу яка характеризується критерієм підтоплення (при заборі води із водосховища швидкістю підходу нехтуємо із-за ії малості, n = h_n / H.

При n  0,8 водозлив не підтоплюється і розрахункова формула має наступний вигляд

Q_ВЗ = _. (2.4)

При n > 0.8 водозлив підтоплений і розрахункова формула має наступний вигляд

. (2.5)

В формулах (2.4);(2.5):

- коефіцієнт, який враховує втрати напору на бокове водовідведення, залежить від кута відведення (див. рис. 1.1) і визначається за таблицею 2.2:

- коефіцієнт бічного стиснення, приймають рівним 0,9…0,95.

m – коефіцієнт витрати, який залежить від типу водозливу, приймають за [5, табл.2.7; 7, 8].

- коефіцієнт швидкості, який залежить від типу порога водозливу, приймається [5, табл..2.7; 7, 8].

Таблиця 2.2 – Додаткові втрати напору (коефіцієнт бокового водовідведення)

	180º	150º	135º	120º	105º	90º
	1	0,97	0,95	0,98	0,9	0,86

Отримана повна ширина відкриття шлюзу в світу b розбивається на окремі прольоти (отвори) шириною кожного b₁, де b₁ – стандартне значення ширини прольоту, визначають за  6, табл. 4 . При цьому з умов експлуатації (боротьба з «наносами», без збійних течій) приймати непарним й не менше трьох.

Уточнюють коефіцієнт бокового стиснення за формулою Замарина Є.А [5, стор.115]:

, (2.6)

де - коефіцієнт, залежний від форми передньої (фронтальної) частини биків, приймають за [5, стор.116.

Перевіряють пропускну здатність прийнятих отворів водозабірної споруди за формулами (2.4) або (2.5), після чого роблять підсумки про достовірність визначення розмірів отворів.

Загальна ширина водозабору, включаючи ширину биків становить

В = n , (2.7)

де d – ширина бика, яку приймають 0,2…0,3b₁, але не менше 0,8м.