46). Гидротехнические сооружения.

Гидроузел – это комплекс гидротехнических сооружений для решения основных вопросов в области водоснабжения и водоотведения.

В соответствии с назначением различают следующие гидроузлы:энергетические, транспортные, водозаборные,водохранилищные (регулирующие сток). Гидротехнические сооружения классифицируют по основным признакам: категориям надежности (срокам службы и капитальности) и целевому назначению, по специфическим признакам, например по их конструкции, месту расположения и т. п.По срокам службы гидротехнические сооружения делят на: постоянные:основные,второстепенные;временные. Основные гидротехнические сооружения: плотины, дамбы, водозаборные сооружения, судоходные, деривационные, магистральные и оросительные каналы, водосбросные сооружения, туннели, трубопроводы, коллекторы, различные типы бассейнов, резервуаров и емкостей, накопители отходов промышленных производств, регуляционные (выправительные) сооружения, здания гидроэлектростанций, шлюзы, судоподъе мники и причалы, насосные станции, охлажда ющие устройства в системах оборотного водосн абжения, рыбопропускные и рыбозаградительные сооружения.Второстепенные гидротехнические сооружения: временные причалы, перемычки, отводные каналы, ремонтные затворы и др.Общие гидротехнические сооружения делят по назначе нию на:водонапорные, берегозащитные и регул яции онные или выправительные сооружения, водоподводящие, водосбросные и водопропускные сооружения.Специальные гидротехнические сооружения делят на: сооружения водного транс порта, лесосплавные, использования водной энер гии, сооружения мелиоративных систем, рыбного хозяйства, водоснабжения и водоотвед ения.

47). Задачи водохозяйственных расчетов (не факт что то)ОСНОВНЫЕ ВОДОХОЗЯЙ СТВЕННЫЕ ЗАДАЧИ определение водохозя йственного эффекта, получаемого от водохо зяйственной системы или отдельной водохозя йственной установки – гарантированное количест во воды и энергии, отдаваемое потребителям обоснование водохозяйственных и водоохранных мероприятий, направленных на экономию водных ресурсов и регулирование качества воды обоснование инженерно-технических мероприятий и параметров гидротехнических сооружений – объемы и характерные отметки водохранилищ гидроузлов (УМО, НПУ, ФПУ), пропускная способность каналов и водоводов, производите льность насосных станций, гарантированная и установленная мощность ГЭС, выработка электроэнергии, другие показатели водохозяйств енное обоснование системы мероприятий для защиты от наводнений и других проявлений негативного действия вод, сокращения и предотвращения социально-экологических и экономических ущербов водохозяйственное обоснование комплексных мероприятий по восстановлению водных объектов, например озер, морей (Аральское). разработка имитационных моделей для систем регулирования, территориальн ого перераспределения стока, в том числе каскадов водохранилищ в составе больших водохозяй ственных систем разработка «Правил использов ания водных ресурсов водохранилищ» (водохозяй ственный раздел)

48). Рыбное хозяйство  Отрасль экономики, задачами которой являются изучение, охрана, воспроизводство, выращивание, использование водных биоресурсов, их изъятия, реализация и переработка с целью получения пищевой, технической, кормовой, медицинской и другой продукции, а также обеспечение безопасности мореплавания судов флота рыбной промышленности.

49. Гидрологические расчеты. Общие рекомендации. Гидрологические расчёты  раздел инженерной гидрологии, занимающийся разрабо ткой методов, позволяющих рассчитать величины, характеризующие гидрологический режим Результ аты расчёта обычно даются в виде средних значен ий и величин различной вероятнсти их повторе ний. Задачи, решаемые в процессе Г. р., можно разделить на следующие основные группы: 1) расчёты стока воды, в том числе нормы годового стока, максимальных расходов половодий и паводков, внутригодового распределения стока, минимальных расходов воды, продолжительности бессточного периода (перемерзания и пересыхания рек), гидрографов половодий и паводков; 2) расчёты гидрометеорологических водных объектов, в том числе испарения с поверхности воды и суши, атмосферных осадков; 3) расчёты водного баланса отдельных водных объектов; 4) расчёты стока наносов, переформирования берегов и заиления водохранилищ; 5) расчёты динамики водных масс, в том числе элементов ветрового волнения, сгонно-нагонных денивеляций (см.Денивеляция водной поверхности), течений; 6) расчёты характеристик термического режима, в том числе сроков замерзания и вскрытия водоёмов, толщины льда и снега, температуры воды; 7) расчёты гидрохимических характеристик, в частности минерализации воды водоёмов и содержания в ней отдельных компонентов. Решение всех этих задач достигается несколькими методами, основными из которых являются балансовый и метод математической статистики.

50. сельскохозяйственные водные мелиорации.

Мелиорация земель является объективной еобходимостью в делепреобразования природных комплексов, превращения болот и заболоченных

земель в высокопродуктивные ельскохозяйств енные угодья, социального и экономического преобразования страны. Как важнейшее звено интенсификации сельскохозяйственного производства мелиорация призвана внести ощутимый вклад в решение Продовольственной программы. Существенным резервом нормирова нного использования влаги является правильный выбор и рациональное применение различных способов полива сельскохозяйственных угодий. За два последних десятилетия[1] в хозяйствах

России до 75% возросли площади полива методом дождевания, что привело кснижению оросительных норм на 25-30%. В последние годы появились болеепрогрессивные способы полива: капельное и аэрозольное, обеспечивающее до 50% экономии воды. Так, оросительная норма озимой пшеницы при сочетанииполива дождеванием с мелкодисперсным увлажнением в среднем за три года была

на 30% ниже, чем при использовании только дождевания.С развитием орошаемых земель увеличивается объем коллекторно-дренажных вод. Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод и они становятсянепригодными для орошения земель. Такие воды, например, в Средней Азии

отводят в специальные водоёмы (Арнасайские озёра, Сарыкамышская впадина). В большом объёме дренажные воды сбрасываются в Амударью. За последние 15 лет минерализация воды в Амударье в связи с этим увеличилась в два раза. Так,только с территории Таджикистана в реку и её притоки ежегодно направляют 3км2 коллекторно-дренажных и сбросных вод с минерализацией 1-4 г/л. врезультате вода Амударьи в нижнем течении стала непригодной для питьевоговодоснабжения без предварительной очистки, так как минерализация еёдостигла 2-3 г/л. Для решения этой проблемы необходимо составлять схемы комплексного использования коллекторно-дренажного стока для различных народнохозяйственных целей (обводнение пастбищ, выращивание солеустойчивых

и очищающих воду растений, водоснабжение на основе опреснения и т.п.). следует также существенно уменьшить расход воды при промывке засолённых земель, снизить оросительные нормы, повысить эффективность гидромелиорированных систем, организовать деминерализацию коллекторно- дренажных вод с одновременной очисткой их от вредных примесей. Осушительные мелиорации являются одним из основных направлений развития водного хозяйства страны. Ими обеспечиваются высокие урожаи сельскохозяйственной

продукции на землях, до этого малопригодных для такого использования.

51. Хар-ка гидротех сооружениё УР.  в Ур выдел-ся 4 крупных пруда:Ижевский, Воткинский, Камбарский и Пудемский.Ижевский: Первоначально плотина представляла собой земляную насыпь с фундаментом из глины Береговые укрепления представляли собой ряд шпунтовых свай с обвязкой их продольными брусьями.  в 1807 году возникла потребность в большем уровне прудовой воды. Плотина была удлинена до 646,6 м и расширена до 30 м. Со стороны пруда по всей длине плотины забили сваи, которые были затем обвязаны продольными брусьями. В пространство между образовавшейся стенкой и старым телом плотины плотно затрамбовали глину, сверху был засыпан слой речного песка.в наст время  Площадь бассейна реки Иж от истока до плотины пруда — 1640 км²; площадь зеркала пруда — 24 км²; максимальная ширина — 2,5 км; средняя глубина — 3,5 м; полный объём — 76,3 млн м³.Воткинск водохр-ще Образовано плотиной Воткинской ГЭС на Каме. Заполнение происходило в 1962—1964 годах. Поднимает уровень Камы на высоту 23 метра. В водохранилище впадает 57 небольших рек. После заполнения образовались широкие плёсы глубиной 20—25 м, судовой ход был спрямлён и расширен до 300—400 м.площадь 1120 км²,объём 9,4 км³,длина 365 км,наибольшая ширина 9 км,средняя глубина 8,4 м.Камбарский: искусственный водоём в городе Камбарка, сооружённый в 1767 году. Пруд находится в 9 км от устья реки, площадь зеркала — 4,0 км². Длина пруда составляет 5,5 км, максимальная ширина — 1,5 км. Средняя глубина водоёма 3,1 м, максимальная (у плотины) — 7,0 м. Полный объём водной массы 12,5 млн м³, полезный — 5,1 млн км³. Средний многолетний объём годового стока в створе гидроузла равен 58,3 млн км³^[.Пудемский: водохранилище (пруд) в Удмуртии (Россия), созданное на рекеПудем, притоке Чепцы. Площадь поверхности водной глади — 3,5 км²^[1].В 1967—1969 годах плотина пруда реконструировалась^[2]. Сейчас Пудемский пруд используется для водоснабжения села Пудем ирыбной ловли. Также используется в рекреационных целях жителями села.

52. Измерение уровней. Уровень воды – это высотное положение поверхности воды в данной точке относительно условной горизонтальной неизменной по высоте плоскости отсчета. Основные отсчеты положения уровня в обычных условиях снимаются: на реках дважды в сутки — в 8 и 20 ч; на морях четыре раза — в 3, 9, 15 и 21 ч. Место, оборудованное для наблюдения за уровнем, называют водомерным постом. Водомерные посты в зависимости от срока их действия могут быть: постоянными и временными. По своей констр укции водомерные посты, могут быть: простыми (реечные, свайные и свайно-реечные); передаточными. Передаточные делятся на посты с: неавтоматическими отметчиками уровня воды; автоматическими отметчиками уровня воды.

Свайный водомерный пост (а) и отсчет уровня воды по переносной рейке (б).

53. Обеспеченность гидрологических характе ристик.Средние годовые расходы обрабатыва емого ряда наблюдений располагаются не в календарной последовательности, а в порядке убывания, формируя статистический ряд данных (без привязки к дате). Такой ряд значений характеристики за ограниченный период наблюдений рассматривается как выборка (часть) из более длинного ряда (генеральной совокупности), расположенного в таком же порядке. Разность между наибольшим (x_max) и наименьшим (x_min) значениями в ряду по убыванию представляет амплитуду или варьирование величин в ряду. Гистограммой распределения .Кривая повторяемости:

Гистограмма распределения рассматриваемой переменной величины показывает, что число членов (частота) в интервалах увеличивается с обеих сторон по мере приближения к среднему интервалу, т. е. увеличивается повторяемость. Наименьшее число членов ряда попадает в первый и последний интервалы, что соответствует закону больших чисел, по которому чем больше отклонение какого-либо значения в данном ряду от среднего, тем меньше вероятность появления такой величины. При бесконечном увеличении числа интервалов с бесконечным уменьшением каждого интервала ступенчатая гистограмма распределения превращается в плавную кривую распределения вероятностей, которую называют кривой повторяемости. Последовательным суммированием относительных частот в пределах выделенных интервалов начиная от наибольшего значения получают суммарную (интегральную) кривую распределения вероятностей, которую называют кривой обеспеченности. Схема построения по кривой распределения вероятностей кривой обеспеченности:

Для статистического ряда исходных данных вероятность превышения или обеспеченность характеристики Р_m (%), занимающей m-е место в ряду, равна С увеличением числа лет наблюдений (в пределе до бесконечности) получают теоретическую вероятность превышения исследуемой величины Р (%): Нормами по определению расчетных гидрологических характеристик рекомендуется вести расчет эмпирической ежегодной вероятности превышения по формуле:

Определение повторяемости характеристики по ее расчетной обеспеченности производится по формулам:

54. Водохозяйственные балансы. Водохозяйств енный баланс-  соотношение между приходом и расходом воды на какой-либо части земной поверхности за определённое время с учётом хозяйственной деятельности человека. В. б. составляется для бассейна внутренних морей (например, Каспийского), рек или их частей на годы различной водности и на наиболее напряж ённые месяцы маловодных лет. Приходная часть баланса: сток поверхностных и подземных вод, образуемый атмосферными осадками, возвратные воды из канализационных систем, воды, фильтрующиеся с орошаемых полей, а также перебрасываемые из других бассейнов. Расходная часть: испарение с поверхности, воды, забираемые на производственные нужды (Орошение, промы шленное водоснабжение), для бытового водосна бжения (См.Водоснабжение) и перебрасыв аемые в другие бассейны. В. б. даёт представление о водообеспеченности бассейна и при отрицател ьном балансе — о необходимости мероприятий по покрытию водного дефицита. Примером отрицательного В. б. может служить баланс бассейна Каспийского моря: с 1929 по 1945 приходная часть его была на 49 км³ меньше средней многолетней, что вызвало резкое (на 2,5 м) понижение уровня Каспийского моря по сравнению с уровнем, наблюдавшимся в течение последних 100 лет.

55. Статистические методы в гидрологии.

Статистические методы в гидрологических исследованиях на­ходят применение при решении многих задач, так как часто это является единственным путем количественной оценки различных сторон гидрологических явлений. Указанное вытекает из много­факторной сущности гидрологических процессов. Действительно, широко известно, что многие гидрологические явления представ­ляют собой результат действия большого числа факторов, степень влияния каждого из 'которых на формирование рассматриваемого явления учесть в полной мере не представляется возможным. Математическое описание подобных явлений возможно лишь стати­стическими методами. Рассмотрим, например, наибольший расход воды, величина которого непосредственно определяет размеры важных элементов гидротехнических сооружений. Максимальный сток формируется под влиянием метеорологических факторов и особенностей подстилающей поверхности.К метеорологическим факторам относятся осадки, снежный покров, их распределение по площади водосбора, 'интенсивность и продолжительность осадков и водоотдачи из снежного покрова. На максимальный речной сток влияет также предшествующее увлажнение бассейна, которое в свою очередь определяется целым комплексом метеорологических и других физико-географ ических факторов: осадками, испарением с поверхности водосбора, водно- физическими свойствами почво-грунтов и мн. др. К физико-геогра­фическим факторам следует отнести размер и форму водосбора, строение гидрографической сети, уклоны рек и водосбора, геологи­ческие и гидрогеологические условия водосбора, наличие на водо­сборе бессточных понижений местности, озер, водохранилищ, леса и др. Выяснение закономерностей, свойственных совокупности явлений, формирующихся как следствие указанных многофактор­ных связей, возможно лишь статистическими методами."Применение статистических методов в гидрологических исследо­ваниях имеет некоторые особенности, обусловленные специфич­ностью рассматрив аемых в гидрологии явлений.Первая особенность заключается в том, что в распоряжении гидролога обычно имеется ограниченная информация, которая не может быть существенно увеличена. В связи с этим особую важ­ность приобретают вопросы статистических оценок выборочных параметров распределения, искусственного увеличения информации (приведение коротких гидрологических рядов к длительному периоду), выбора наиболее подходящей математической модели, наилучшим образом удовлетворяющей экспериментальным данным. Действительно, часто бывает неизвестно, какая функция распреде­ления описывает ту или иную гидрологическую характеристику. При этом никакой дополнит ельной информации о виде кривой распределения, кроме наблюденных данных, к тому же, как пра­вило, ограниченной длительности, не имеется. Поэтому выбор кри­вой распределения обычно осуществляется исходя из некоторых общих соображений, например о граничных условиях, которым должна удовлетворять принимаемая схема.Вторая особенность применения статистических методов в гидрологии заключается в том, что ряды наблюдений за речным стоком с некоторых случаях могут оказаться неоднор одными как во времени, так и в пространстве. Это значительно осложняет ста­тистическое описание совокупностей гидрологических величин. Поэтому, прежде чем приступить к статисти ческим расчетам, зача­стую возникает необходим ость в тщательном отборе исходной гидрологич еской информации с точки зрения ее физической и ста­тистической однородности. Неучет этого обстоятельства может привести к неправильным выводам. В качестве иллюстрации можно привести следующий пример. Допустим, рассм атривается наиболь­ший сток реки, на которой в определенном году построено водо­хранилище, осуществляющее сезонное регулирование речного стока. В таком случае совершенно естественно, что распределение наибольшего стока до и после создания водохранилища будет различным и смешивать эти распределения в одну совокупно сть недопустимо. Часто заранее трудно установить причину, нарушаю­щую состояние однородности ряда наблюдений. В таких случаях особенно необходимо сочетать использование статистич еских кри­териев однородности с тщательным физическим анализом исследуе­мого ряда наблюде ний.Третья особенность применения статистиче ских методов в гидро­логии связана с наличием внутрирядной связанности, которая нарушает принцип случайности отбора, в результате чего объем независимой информации, заключающийся в том или ином гидро­логическом ряду, уменьша ется и, следовательно, неустой чивость выборо чных оценок возрастает, одновре менно изменяет ся и струк­тура гидрологических рядов. Особенно важное значение эти во­просы имеют при регулировании речного стока, так как характер группировок маловодных и многоводных лет во многом определя­ется наличием внутри рядной связи.

56. Гидрометрия. Гидрометрия изучает средства и методы изучения величин, характеризующих движение и состояние вод и режим водных объектов. Задачи гидрометрии: 1)разработка приборов и методов количественного определения различных характеристик; 2)систематическое изучение гидрологического режима водных объектов для получения многолетних рядов наблюдений за: уровнями, скоростями течений, элементами волн, расходами и стоком воды и наносов, температурным режимом, аспределением плотности, химическим составом воды, ледовыми явлениями и т. д. Задачи инженерной гидроме трии: организация и наблюдение за режимом водных объектов при строительстве и эксплуа тации различных инженерных сооружений, влияющих на естественный режим водоемов.

Гидрометрия подразделяется на: 1)гидрометрию атмосферных вод, 2)гидрометрию океанов и морей, озер и водохранилищ, 3)гидрометрию рек, подземных вод и т. д. Состав основных гидромет еорологических работ на реках и водоемах: наблюдения за уровнем и его колебаниями; промерные работы для изучения глубин и рельефа дна водных объектов; наблюдения за уклонами водной поверхности (на реках); наблюдения за температурой воды, замерзанием и вскрытием водоемов, состоянием ледяного покрова; измерение скоростей и направлений течений; наблюдение за цветом, прозрачностью, плотнос тью и химическим составом воды; измерение параметров волнения; определение расхода и стока воды и наносов; определение механического и петрографического состава наносов и донных отложений.

57. Водный транспорт и лесосплав. Водным транспортом леса называют комплекс техниче ских и технологических мероприятий, обеспеч ивающих перевозки лесоматериалов по рекам, озерам и морям лесосплавом или в судах, от приречных складов лесозаготовительных предприятий до потребителя. Лесосплав, когда используется энергия течения воды в реке и свойства плавучести древесины, является основной составляющей частью водного транс порта леса. С транспортно-технологической позиции его подразделяют на молевой, в сплоточ ных единицах, кошельный и плотовой. Молевым лесосплавом называют перемещение не связан ых между собой круглых лесоматериалов течением потока(реки). В настоящее время молевым лесосплавом транспортируется около 40% лесоматериалов от общего объема перевозок водой (по пуску).  Лесосплавом в сплоточных едини цах называют перемещение течением реки (потока) не связанных между собой сплоточных единиц (пучков, плоских единиц). Кошельным лесосплавом называют транспортирование по воде за тягой буксировщика не связных между собой круглых лесоматериалов или пучков, заключенных в специальное плавучее ограждение (оплотник).Плотовым лесосплавом называют транспортирование по воде тягой буксировщика или течением реки сплоточных единиц, сформир ованных при помощи системы продольных и поперечных связей в специальную лесотранс портную единицу – плот.

58.Водомерный пост — устройство для сист ематических измерений (регистрации) высоты уровня воды в данном месте водоема.он должен состоять из: 1) водомерных устройств — приспосо блений для измерения уровней (реек, свай, самописца) и 2) постоянных высотных знаков (реперов). Водомерные посты в зависимости от срока их действия мб: постоянными и временны ми. По своей конструкции: простыми (реечные, свайные и свайно-реечные); передаточными. Передаточные делятся на посты с: неавтоматич ескими; автоматическими отметчиками уровня воды. Свайный водомерный пост (а) и отсчет уровня воды по переносной рейке (б). С в а й н ы й в о д о м е р н ы й п о с т состоит из ряда свай, забитых в дно и берег реки по прямой линии, перпен к направлению течения. Сваи располагают так,что бы разность высот головок соседних свай составл яла не более 0,8 м.Головка нижней сваи дб погруж ена в воду при самом низком уровне на 25–50 см, а верхней – возвышаться на такую же высоту над самым высоким уровнем. С а м о п и ш у щ и е в о д о м е р н ы е п о с т ы непрерывно регистрируют колебания уровней воды. Осн частью самопишущ его поста явл-ся прибор – самописец для автомати ческой записи колебаний уровня воды.Самописец предназн-ся для непрерывной записи колебаний уровня воды.Он состоит из поплавковой системы и регистрирующего механизма. Поплавковая сист ема состоит из пустотелого металлического попл авка 1 с грузом 2, который прикрепляется под попл авком. Поплавок подвешен на мягком тросе 3, на противоположном конце которого прикреплен груз-противовес 4. Поплавок и груз крепятся к тросу специальными зажимами 5. Трос надевается на поплавковое колесо 6, представляющее собой два соединенных диска – малый и большой. Попла вковая система при колебаниях уровня воды приводит во вращение барабан 7 самописца, сцепляющийся с осью поплавкового колеса.

59, Водозабо́рные сооруже́ния — сооружения для забора воды из источника, состоящие из ряда осно вных инженерных объектов: водозаборного устрой ства со станцией первого подъема); узел учёта воды из водосчетчиков — расходомеров; водопод готовки для доведения качества воды до норм питьевой воды;резервуара чистой воды (РЧВ); резервуара пожарного запаса; НС второго подъема для поддержания давления и подачи воды потребителю в требуемом объёме; водонапорной башни; (пожарные насосы); дренажная система выполняет отвод вод при аварийном переполнении резервуаров, подтопл ении водозаборных сооружений; контрольно-измерительные приборы и автоматика. По харак теристикам источника водозаборы разделяют на подземные и поверхностные. Подземные(скваж ины,шахтные колодцы,горизон водозаб оры,лучевые водозаборы) отличаются более стабильными характеристиками качества воды. Поверхностные(речные.водохранилищные,озерные,морские) -ысокой производительностью.

 Рис.1. Низконапорный водозабор: 1 — водосливная плотина; 2 — земляная плотина; 3 — отстойник; 4 — порог водозабора; 5 — донные промывные галереи; 6 — деривационный водовод; 7 — грязеспуск; 8 — пазы затворов; 9 — сороудерживающая решётка; 10 — затворы донных галерей; НПУ — нормальный подпорный уровень. Рис. 2. Береговой водозабор: 1 — порог водозабора; 2 — сороудерживающая решётка; 3 — деривационный водовод; 4 — устройство для удаления сора с решёток; 5 — затворы; 6 — шахта водозабора; 7 — аэрационная шахта; 8 — байпасы; 9 — галерея затворов на байпасах; 10 — помещение подъёмных механизмов; НПУ — нормальный подпорный уровень; УМО — уровень мёртвого объёма.

 Рис. 3. Водозабор руслового типа: 1 — оголовок; 2 — самотёчные линии; 3 — береговой колодец; 4 — насосная станция; ГВВ — горизонт высоких вод; ГНВ — горизонт низких вод

60 Рассчет откоса и бермы Вид профиля плотины – обычно неравнобокая трапеция, стороны которой, т.е. откосы, прямолинейны или представляют собой ломаные линии, уполаживающиеся книзу (рис.2.1). Крутизна откосов плотин выражается коэффициентом заложения откоса m=ctgα (α – угол наклона откоса к горизонту), т.е. отношение горизон-тального заложения откоса к его высоте. Заложение откосов земляных плотин должно отвечать их статической устойчивости, определяемой расчетами. Такой расчет можно выполнить лишь после назначения размеров профиля плотины и построения на основа-нии фильтрационных расчетов депрессио нной кривой. Ввиду этого предва-рительно, на основании данных практики, назначается заложение откосов плотины, а затем расчетом подтверждается их статическая устойчивость.

При выполнении данного курсового проекта статический расчет устойчивости откосов не производится и предварительно назначенное зало-жение откосов принимается как окончательное.

У плотин, выполненных из связных грунтов (глины, суглинки), откосы проектируют более крутыми по сравнению с плотинами из песчаных грунтов.

Верховые откосы плотин обычно принимаются более пологими, чем низовые, так как они работают в более сложных условиях.

При назначении коэффициентов заложения откосов учитывается также и высота плотины Н_пл , которая представляет собой разность отметок гребня плотины и дна реки. Так как отметка гребня плотины в начале не известна, для выбора коэффициентов заложения откосов предварительно принимают отметку гребня плотины примерно на 1,5 – 2,0 м выше отметки нормального подпорного уровня (НПУ) .

Предварительно коэффициенты заложения откосов могут назначаться согласно табл.2.1 [4].

На откосах плотины высотою более 15 м могут устраиваться горизонтальные площадки – бермы. На низовом откосе бермы устраивают через 7-10 м по его высоте, считая от гребня плотины. Бермы устраивают с целью заглубления депрессионной кривой под поверхность откоса на глубину большую глубины промерзания грунта, а также для обеспечения проезда вдоль откоса и уменьшения потока талых и ливневых вод, стекающих по откосу и разрушающих его. Берме придают уклон в сторону откоса.

На верховых откосах бермы рекомендуется устраивать только у нижней границы крепления для увеличения устойчивости конструкции упора.

Ширину берм, если по ним нет проезда, назначают в пределах 1,5-2,0 м.

61 Дренаж, конструкции дренажа Как правило, земляные плотины оборудуются дренажами. Дренажи слу-жат для понижения депрессионной кривой, предотвращения выхода филь-трацио нного потока на откос и отвода профильтров авшейся через тело пло-тины воды в нижний бьеф. Дренаж устанавливают в русловой и пойменной части плотины со стороны низового откоса. Конструкция дренажа не должна допускать выноса (суффозии) грунта плотины или основания в дренаж.Дренаж состоит из двух частей: собственно дренажа, т.е. водоотводной конструкции, и обратного фильтра, защищающего дренаж от заиливания.Водоотводная конструкция выполняя ется в виде банкета либо ленты, отсыпанных из камня или щебня; из перфорированных труб.Обрат ный фильтр состоит из отдельных слоев несвязно го отсортирован-ного по крупности материала (песок, щебень). Средняя крупность материала частиц отдельных слоев фильтра должна возраст ать по направлению течения грунтовой воды. Основные типы дренажа низового откоса плоти ны.1 – дренажный банкет; 2 – наслонный дренаж; 3 – обратный фильтр; 4 – кривая депрессии. Основными, наиболее часто применяемыми на практике, типами дрена-жей являются: дренажный банкет, наслонный дренаж, горизонтальный дре-наж, трубчатый дренаж, комбинированный дрена ж.Тип дренажа при проектировании плотины выбирают на основании технико-экономического сопоставления его вариантов с учетом конкретных условий (глубина воды в нижнем бьефе, характери стики грунтов тела плотины и основания, условия производства работ и др.).Дренаж в виде банкета чаще всего применяют в русловой части плотины. Если высота дренажного банкета получается боль шой (при значительных глубинах воды в русле, соответствующих сбросу максимальных расходов воды), то переходят к наслонному дренажу или к комбинированному типу дренажа – сочетание банкета с наслонным дренажем.Верх дренажного устройства должен возвышаться на 0,5-1,0 м над самым высоким уровнем воды нижнего бьефа, положение которого устанавливается по кривой Q=f(H₂) в зависимости от максимального расхода расчетной обеспеченности.Размеры дренажного банкета могут быть приняты следующим образом: ширина дренажного банкета по верху (ширина бермы) 1-2 м; коэффициент заложения откоса, примыкающего к телу плотины, 1,1-1,3; наружного – 1,3-1,5.Дренажный банкет можно устраивать без бермы в виде призмы (рис.2.5,а), тогда наружный откос дренажной призмы располагается заподлицо с низовым откосом плотины.На пойменном не затапливаемом участке плотины, а в невысоких плоти-нах (высотой до 7 м) на всей ее длине, часто устраивают наслонный дренаж из каменной наброски и обратного фильтра, отсыпаемых на низовом откосе (рис.2.5,г). Этот дренаж не понижает кривую депрессии, но является хорошей защитой низового откоса от фильтрационных деформаций. Толщина отсыпки камнем насло нного дренажа принимается 0,6-1,0 м. Дренажные устройства со стороны тела плотины и основания защищаются обратным фильтром. Количество слоев обратного фильтра зависит от гранулометри ческого состава защищаемого грунта (тело плотины, основание), состава и толщины слоев обратного фильтра.Если защищаемый грунт не связный (супесь, песок) – количество слоев может быть принято 2-3, при толщине каждого слоя не менее 0,25 м; в случае связного грунта (глина, суг линок) может быть принят однослойный обратный фильтр из щебня толщиной слоя не менее 0,4 м.

62 Противофильтрационные устройства Прот ивофильтрационные устройства выполняются в основном с целью уменьшения расхода и пьезом етрических уклонов фильтрационного потока в теле плотины, а также снижения положения кри вой депрессии в низовой части плотины. Необхо димость создания противофильтрационных устро йств, как прави-ло, диктуется физико-механичес кими свойствами грунта тела плотины и основания и в первую очередь их степенью водопроница емости.Наиболее распространенными типами противофильтрационных устрой-ств из малово допроницаемых грунтовых материалов являются экраны, ядра, понуры, замки, зубья.В качестве материала принимают жирные суглинки, глины или глино-бетон (смесь глины, песка и гравия в соотношении 1:2:2 – 1:1:2). Коэф-фициент фильтр ции материала ядер, экранов, понуров должен быть как минимум в 50 раз меньше коэффициента фильтрации грунта тела плотины.Выбор типа противофильтрационного устройства выполняется в зави-симости от характера грунтов тела плотины и основания, глубины залегания водоупора, наличия местных материалов, условий произво дства работ, экс-плуатации и ряда других факторов.Тип противофильтрационного устройс тва при выполнении курсового проекта рекомен дуется принимать в основном в зависимости от величины коэффициента фильтрации грунтов тела плотины и основания, а также от глубины залегания водоупора, считая что при коэффи циенте фильтрации грунта К_ф < 0,3 м/сутки в создании противофильтрационного устройства нет необходимости.Следует отметить, что при проектировании плотины из связных грунтов (глины, суглинки) необходимо предусматривать защиту грунта тела плотины от промерзания путем устройства защитного слоя из несвязного грунта, которым покрываются откосы и гребень плотины. В случае создания противофильтрационных устройств из грунтовых материалов они также покрываются защитным слоем из несвязного грунта. Толщина защитного слоя, которая включает в себя толщину крепления откосов и гребня, прини-мается 1,0-1,5 м у основания плотины и не менее глубины промерзания в верхней части плотины.При конструировании противофильтрационных устройств можно вос-пользоваться следующими рекомендациями.При отсыпке плотины из водонепроницаемых грунтов (так условно будем называть слабоводопрон ицаемые грунты при К_ф< 0,3 м/сутки) на водопро-ницаемом основании, в зависимости от толщины (мощности) Т его слоя мо-жет быть принят замок либо понур. Эти противофильтрационные устро ства в данном случае выполняются из грунта тела плотины.

63 ВОДОСБРОС Состав водосброса Водосброс служит для пропуска паводковых и суточных расходов воды. Расчетный максимальный расход Q_p был установлен гидрологическими рас-четами (см. п.1.3).В курсовом проекте рекомендуется запроектировать открытый береговой водосброс, в состав которого входят следующие сооружения (рис.2.9): под-водящий канал, шлюз-регулятор, соединительный канал, соединительное сору жение – быстроток, отводящий канал.Цель проектирования водосбросных сооружений – определение основных размеров и разработка конструкции каналов, шлюза-регулятора, быстротока и привязка этих сооружений к топографическому плану участка реки. При выборе оси водосбросного тракта необходимо учитывать инженерно-геологические, топографии ческие особенности рельефа и тип соединительных сооружений. Если в качестве соединительного сооружения предусматрива-ется быстроток, то трасса водосбросного тракта выбирается на берегу с наименьшим уклоном склона речной долины. Как правило, весь водо-сбросный тракт имеет криволинейный абрис на плане и очерчивается дугами круга. Минимальный радиус закругления оси канала R_min >5b, где b – ширина канала по дну. Перед регулятором и за ним подводящий и соединительный каналы должны иметь прямоли нейные участки длиной 1,5b.Весь водосброс наносится на план участка реки после того как на него будет нанесена плотина. Для проведения водосбросного тракта на плане участка реки наносят три точки А, Б и В. А – точка пересечения оси водо-сброса с урезом воды верхнего бьефа, принимается на расстоянии не менее 60 м от откоса плотины, отсчитывая от уреза воды. Б – точка пересечения оси водосброса с осью плотины,

64 Шлюз-регулятор служит для поддержания отметки НПУ, а также для пропуска расчетных расходов воды.Гидравлический расчет шлюза-регулятора состоит из двух частей: расчет пропускной способности, который дает возможность определить размеры и количество водосбросных отверстий; расчет режимов соединения бьефов, на основании которого определяются тип и размеры гасителей энергии потока. Гидравлический расчет шлюза-регулятора в курсовом проекте предусмат-ривает только расчет его пропускной способности.Исходными данными для гидравлического расчета шлюза-регулятора являются: Q_P, h_пк , V_доп , h_ск , отметка уровня верхнего бьефа (УВБ=НПУ). Расчетная схема представлена на рис.3.5.

Порядок гидравлического расчета шлюза-регулятора рекомендуется следующий: определяе тся глубина подтопления где Р – высота уступа. вычисляется напор перед шлюзом-регулятором где α – коэффициент Кориолиса, α = 1,03-1,1. Если V_пк < 1 м/с, то значением скоростного напора можно пренебречь. определяется критерий подтопления

определяется режим работы шлюза-регулятора при n<0,8 – неподтопленный режим, формула расхода

при n>0,8 – подтопленный режим, формула расхода

где ε – коэффициент бокового сжатия, ;m – коэффициент расхода, ;φ – коэффициент скорости, ; Σb – суммарная ширина водосбросных отверстий шлюза-регулятора. из формулы (3.9) или (3.10), в зависимости от режима работы, оп-ределяется суммарная ширина водосбросных отверстий шлюза-регулятора. определяется количество стандартных отверстий одинаковой ширины из условия, чтобы ширина одного отверстия b_ст не превышала четы-рех глубин воды на пороге шлюза-регулятора, т.е. b_ст<4h_пк , b_ст – стандартная ширина водосбросного отверстия, которая принимается по табл.3.4 [4]. уточняется коэффициент бокового сжатия по формуле Кригера – Офицерова

где n₁ – количество боковых стеснений (для двух отверстий n₁=4, для трех – n₁=6 и т.д); - коэффициент формы быка (для циркульной формы абриса );

- суммарная ширина стандартных водосбросных отверстий шлю-за-регулятора. определяется фактическая пропускная способность всех водосбросных отверстий стандартной ширины по одной из формул (3.9) или (3.10), в которую подставляются уточненные значения и b_ст. Отклонение не должно превышать 10%.

65 Быстроток – это соединительное сооружение, которое служит для соеди-нения двух лотков соединительного и отводящего каналов, которые находятся на разных по высоте отметках. Основными конструктивными элементами быстротока являются: входная часть, лоток и выходная часть, выполненная в виде гасителя энергии. Конструкция быстротока представ-лена на рис.3.6. Цель гидравлического расчета быстротока – определение ширины лотка и размеров водобойного колодца в конце лотка.

Начальными данными для расчета быстротока являются: Q_P, V_ск , h_ск , i – уклон лотка быстротока, h_ок – глубина воды в отводящем канале. Для определения уклона лотка необходимо нанести на построенный поверхностный профиль по оси водосбросного тракта (рис.3.1) линию дна лотка быстротока. Линия дна лотка вписывается в уклон речной долины таким образом, чтобы она примерно была параллельна общей поверхности долины с углублением под поверхность земли приблизительно на величину глубины в соединительном канале. Начало лотка быстротока принимается в конце соединительного канала в сечении, где глубина выемки канала равняется глубине воды в нем. Заканчивается лоток на отметке дна реки. Уклон лотка быстротока определяется по формуле:

где Z – разница отметок начала и конца лотка; L – горизонтальная проекция лотка, которая находится графически с профиля (см. рис.3.1).Уклон местности под быстроток не должен превышать допустимого i< 0,15. Если это условие не выполняется, то необходимо поменять весь тракт соединительных сооружений (быстроток) с целью уменьшения уклона местности.водослива с широким порогом (3.9). Полученное значение ширины округляется до 0,1 м. Расчет водобойного колодца заключается в определении глубины и длины колодца. Глубина водобойного колодца находится по формуле:

где – вторая глубина гидравлического прыжка; h_ок – глубина воды в отводящем канале, которая равняется глубине воды в реке h_ок = Н₂.Для нерасширенного в плане потока вторая глубина определяется по уравнению: где h_n – первая глубина гидравлического прыжка, м; q – искомый расход, м³/с; α = 1,1. Первая глубина гидравлического прыжка принимается равной глубине воды в конце лотка и находится по кривой , которая строится с применением формулы (2.4). Для лотка быстротока прямоуг ольной фор-мы , , шероховатость для бетонной поверхности принимается n = 0,014-0,17. Искомый расход . Расчет рекомендует-ся вести в форме таблицы 2.1. Длина водобойного колодца находится по формуле: где l_пр – длина гидравлического прыжка. За водобойным колодцем проектируется рисберма длиной При проектировании быстротока размеры некоторых его частей в курсовом проекте принимаются конструктивно. Так размеры элементов боковых бетонных стен принимаются пропорционально их высоте, толщину плиты днища лотка следует принимать 0,4-0,5 м, водобойного колодца 0,8-1,0 м. По длине быстроток разрезается температурно-осадочными швами через 8-12 м.