3.3.3Гидравлический расчёт сопрягающего сооружения.

Сопрягающее сооружение в береговых открытых водосбросах гидроузлов устраивается в виде многоступенчатого перепада, представляющего собой ряд ступеней, образованных продольными и поперечными стенками. Стенки отделяются от водобойной плиты вертикальными деформационными швами, оборудованными противофильтрационными уплотнениями с металлическими компенсаторами. Толщина водобойной плиты и стенок назначается: водобойная плита- 1м, продольная стенка: поверху-0,5м, понизу-2м, водобойная стенка: поверху-0,6м, понизу-2м.

Гидравлический расчет (определение длины ступени и высоты водобойной стенки) выполняется только для первой, второй и последней ступеней. Размеры всех остальных ступеней принимаются такими же, как и размеры второй ступени.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

1. Принимается число ступеней , назначается предварительная глубина колодцев . Тогда высота каждой ступени

.

2. Выполняется расчет первой ступени:

Критическая глубина потока .

ширина перепада

По графику на рис.4.8[1] при коэффициент скорости равен.

Скорость движения воды в промежуточном канале равна .

Напор на первой ступени с учетом скорости подхода равен

;

Все известные величины подставляются в уравнение :

,

откуда подбором определяется глубина потока в сжатом сечении: .

Вторая сопряженная глубина

.

Скорость подхода перед следующей ступенью .

Коэффициент расхода принимается как для водослива с тонкой стенкой, определяется глубина воды над порогом в начале следующей ступени .

Глубина водобойного колодца на ступени , тогда глубина воды в колодце ,т.е. есть небольшой запас.

Дальность полета струи .

Длина прыжка .

Длина ступени .

Принимаем

3) Вторая и последующие ступени

,

по графику рис.4.8б[1] при коэффициент скорости равен .

,

отсюда подбором находим .

Вторая сопряженная.

Скорость перед следующей ступенью .

Глубина воды над порогом в начале следующей ступени

,

глубина водобойного колодца , принимается глубина .

Глубина воды в колодце .

Дальность полета струи .

Длина прыжка .

Длина ступени , принимается .

4. Последняя ступень.

Как и для предыдущих ступеней здесь . Глубина в НБ . Поскольку , прыжок отогнан требуется устройство колодца глубиной . Принимаем с запасом d_k=0,5м. Тогда высота ступни будет р=2,75+0,5=3,25м.

Дальность полета струи , длина прыжка ,длина колодца , принимается .

3.3.4 Гидравлический расчёт отводящего канала.

Отводящий канал рассчитывается на неразмываемость и незаиляемость русла.

Канал имеет трапецеидальное поперечное сечение, заложение откосов равно 2. Площадь поперечного сечения ,

где ширина канала по дну;

- заложение откосов;

глубина воды в канале;

скорость течения воды определяется ;

Проверка на незаиляемость

;

м

величина допустимой неразмывающей скорости (табл.11-3[2]),

.

4. Выбор схемы пропуска строительных расходов

Выбор схемы пропуска строительных расходов осуществляется на основании технико-экономических, эксплуатационных и других требований.

Во время строительства гидротехнических сооружений, связанных с пропуском строительных расходов проходящих по водотоку, нельзя допускать естественного режима или резкого изменения направления движения потока. Расходы, пропускаемые в строительный период, называются строительными Q_стр=35 м³/с.

С точки зрения производства работ пропуск Q_стр через обводной канал наиболее удобен, т.к. в этом случае вся строительная площадка используется для работы. Работы по устройству обводного канала начинают сразу после пропуска весеннего паводка, когда установятся низкие уровни воды в водотоке. В первую очередь строят котлован под головное сооружение, затем его частично возводят, но не до максимальных отметок, также сооружается водосбросное сооружение (быстроток). Строятся подводящий и отводящий каналы (начиная с последнего). После пуска воды по обводному каналу основное русло перекрывают верховой и низовой перемычками. В результате их возведения образуется замкнутое пространство, из которого всю воду откачивают в НБ, осушая, и поддерживают в таком состоянии.

По мере возведения тела плотины водохранилище наполняется, а лишняя вода сбрасывается через водосбросное сооружение.

Метод пропуска Q_стр через обводной канал не требует высоких перемычек, причем естественный режим водотока малоизменяется, и подпор, создаваемый перемычками, получается незначительным.