Проектирование водосбросного сооружения
Выбор типа водосброса и трассы водосбросного тракта
Выбор типа водосброса
Выбор типа водосброса и его трассы производится на основании сравнения достоинства и недостатков различных вариантов водосбросов с учетом исходных данных. Учитывая большое разнообразие водосбросных ГТС и невозможность детального изучения каждого из них в дальнейшем рассмотрим один из самых распространенных типов водосбросов при грунтовой плотине – вариант открытого берегового водосброса.
Так как более надежным с точки зрения
эксплуатации является нерегулируемый
водосброс (отсутствие затворов и
подъемников, независимость от
человеческого фактора), то вначале
проверяется возможность
устройства нерегулируемого входного
оголовка водосброса с неподтопленным
водосливным порогом на отметке НПУ.
Для этого устанавливается длина (ширина)
водосливного
фронта (
),
необходимая для пропуска поверочного
расчетного расхода
при форсированной
отметке верхнего бьефа (ФПУ).
где
- коэффициент расхода, зависящий от
очертания поперечного профиля
водосливного порога и его формы в плане,
для водослива с тонкой стенкой m=0.41;
– напор на пороге водослива с учетом
скорости подхода воды
В первом приближении скоростью подхода
пренебрегаем, т.о.
- напор на пороге водослива:
=1
– коэффициент подтопления;
- коэффициент бокового сжатия.
Ориентировочная общая ширина быстротока:
- удельный расход для грунта в нижнем
бьефе (для супеси
).
Учитывая большую разницу между шириной водосливной грани и шириной быстротока, переходим к проектированию регулируемого водосброса.
Нанесение трассы водосбросного тракта на план местности
В состав открытого берегового водосброса в общем случае могут входить следующие сооружения:
подводящий канал с ледоудерживающим устройством;
сбросной регулятор или в случае нерегулируемого водосброса - водослив, отметка гребня которого расположена на отметке НПУ;
сопрягающий (сбросной) канал;
сопрягающее сооружение (быстроток или консольный перепад);
концевое устройство водосброса (элемент, входящий в водосброс);
отводящий канал.
В зависимости от рельефа и протяжённости трассы в составе сооружений может не быть сбросного канала. Сброс льда в НБ через сооружения водосбросного тракта при низких скоростях воды в водохранилище обычно не предусматривают. Для этого в начале подводящего канала или перед шлюзом – регулятором предусматриваем ледоудерживающее устройство.
При выборе и назначении трассы берегового открытого водосброса необходимо учитывать особенности рельефа местности, а также характер грунтов, залегающих на трассе. Грунты из выемок водосбросных сооружений рекомендуется по возможности укладывать в тело плотины. Обычно выемки грунта на верхнем участке трассы используются в качестве резерва для насыпи плотины. Размещение элементов водосброса на насыпных грунтах не рекомендуется.
С точки зрения планового размещения трассы должны соблюдаться следующие рекомендации:
Наименьшая протяжённость.
Как правило, отсутствие или, в случаях крайней необходимости, наличие минимального количества поворотов.
Расстояние между концевой частью водосброса и подошвой низового откоса плотины не должно быть менее 20…40 м.
Выходящий из водосброса поток должен сопрягаться под возможно более острым углом с осью русла реки.
Трасса водосброса должна проходить перпендикулярно преимущественному направлению горизонталей берегового склона в нижнем бьефе. При прохождении трассы водосброса по косогору ширину водосброса необходимо делать минимально возможной.
Желательно, особенно для регулируемого водосброса, чтобы ось дороги по гребню грунтовой плотины была перпендикулярна оси водосбросного тракта.
Трасса водосброса не должна пересекать формы рельефа с проявлением эрозионных явлений (балки, овраги) и участки с оползнями, а проходить вблизи их. Иногда для уменьшения длины водосброса можно смотреть сброс воды в существующие лощины, балки или овраги.
Построение продольного профиля по трассе
Тип сопрягающего сооружения открытого берегового водосброса зависит от уклона части местности, в пределах которого устаивается сопрягающего сооружения, т.е. от уклона транзитной части трассы водосброса, поэтому строим профиль местности по выбранной трассе водосброса (рис.7). Для этого на плане с выбранной трассой водосброса разбиваются пикеты начиная с ПК0, который размещается на оси водосбросного тракта в ВБ на отметке горизонтали местности, отметка которой принимается ниже отметки ФПУ на 3…4 м. построение профиля начинаем с ПК0, а затем измеряя расстояние между пикетом и горизонталями местности, получая тем самым точки, линии соединения которых будут представлять профиль естественной поверхности земли по трассе водосброса. Таким же образом поступаем с участками местности после ПК1 и ПК2 и т.д. построение профиля заканчивается в НБ в русле реки на отметках равных или близких к отметкам дна.
Составление расчетной схемы
На профиль наносим точку А – точка конца регулятора водосброса и начала транзитной части. Принимаем вариант быстротока с консольным перепадом, так как при заданных топографических условиях при этом варианте имеем наименьшие объемы земляных работ. Отметка консольной плиты превышает на 1 м максимальный уровень воды НБ для обеспечения необходимого отлета струи. Положение точки В, т.е. конца быстротока и начала консоли, определяется глубиной врезки в коренной берег, на который должна опираться начальная часть консоли. Эту врезку в горизонтальном направлении принимаем равной 5 м.