2.6 Фильтрационные расчеты плотины
Ф
ильтрационные
расчеты производят с целью определения
положения депрессионной кривой,
установления значения градиентов
скоростей фильтрационного потока,
определения фильтрационного расхода.
Указанные характеристики фильтрационного потока необходимо знать для расчета устойчивости откосов плотины, обоснования наиболее рациональных размеров конструктивных элементов плотины (противофильтрационных, дренажных устройств); для учета в водохозяйственном расчете количества профильтровавшейся воды. Расчеты производятся для наиболее характерных поперечных элементов сечения плотины.
Рисунок 2.9 Плотина с экраном, понуром и дренажным банкетом.
Методом подбора определяется значение h3 из уравнения:
T[H1–(hЭ+H2)]/[Ln+m1(hЭ+H2)+ +0.44T]=hЭ[T+KT(H2+0.5hЭ)/KO]/L (2.8)
где Т=3,9 м. (мощность водонепроницаемого слоя);
Н1=15,61 м. (высота между НПУ и отметки дна реки);
Н2=2,20 м. (глубина воды в нижнем бьефе);
m1= 3,0 м.;
K0=2м/сут (коэффициент фильтрации основания) ;
Km= 0,8 м/сут (коэффициент фильтрации тела плотины) ;
Lп=46,83 м. (длина понура)
Lп=3* Н1 = 3*15,61 = 46,83
3,9*(15,61-(hэ+2,20))/(46,83+3,0(hэ+2,20)+0,44*3,9) =
= hэ(3,9+0,8(2,20+0,5 hэ)/2)/81,36 = 7,12 м.
Депрессионная кривая строится по уравнению:
hx = (2h1x)0.5 , где
h1 = (L2+h2Э)0.5–L – ордината кривой депрессии в начале дренажа.
l=0.5h1 – расстояние, на которое кривая депрессии заходит в дренаж.
h1 =(81,362 +7,122)0,5 -81,36 = 0,31 м.
l = 0,5*0,31 = 0,16 м.
Искомый фильтрационный расход находиться по формуле 2.9:
q =hЭ[TKO+KT(H2+0.5hЭ)]/L (2.9)
q = hЭ(3,9*0,8+2(2,20+0,5*7,12))/81,36 = 1,28 м3/с
Таблица 2.2. Вычисление координат кривой депрессии .
X |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
85 |
Hx |
2,49 |
3,52 |
4,31 |
4,98 |
5,57 |
6,10 |
6,59 |
7,04 |
7,26 |
С целью уточнения размеров и конструкций противофильтрационных устройств и дренажных устройств выполняется проверка фильтрационной прочности тела плотины для поперечного профиля в русловом разрезе.
Оценка фильтрационной прочности тела плотины производится по условию (2.10)
(2.10)
где Iest.m – действующий средний градиент напора в расчетной области фильтрации;
Icr.m – критический средний градиент напора, для тела плотины, состоящего из суглинка, принимается равным 3;
γn – коэффициент надежности по ответственности сооружения, для плотины 3 класса принимается равным 1,15.
Для плотины с понуром (рисунок.2.9) Iest.m определяется по формуле:
(2.21)
где LO – ширина подошвы плотины;
Ln – длина понура;
Н – напор, определяется как разность отметки НПУ и УНБ;
TP – расчетная мощность водопроницаемого основания.
lest.m = 13.41/(81.36+46.83+0.88*3.9) = 0.102
lest.m≤1/1.15*3
0.102≤2.608