Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента Б.Н.Ельцина»

Кафедра ВХиТВ

«Проектирование земляной плотины»

Курсовая работа

Пояснительная записка

Д.С.270112.390802.10.КР.12-ПЗ

Руководитель работы: Дубровина О.Б.

Студент группы С-390802 Константинова А.Е

Екатеринбург

Содержание

Введение

1.Построение профиля земляной плотины……………………………....5

2. Крепление верх.откоса…………………………………………………....9

3.Построение депрессионной кривой……………………………………..11

4. Расчет отверстий водосброса…………………………………………..12

5.Расчет водобойного колодца………………………………………........14

6.Расчет канала…………………………………………………………........16

Библиографический список

Приложение А «Профиль земляной плотины»

Приложение Б «Построение депрессионной кривой»

Приложение В «Конструктивные элементы плотины» (гребень, расчетная схема дренажного устройства)

Приложение Г «Конструктивные элементы плотины» (крепление верхового откоса)

Введение

Плотина — это сооружение, которое преграждает течение воды и может поднимать уровень воды. Плотины сооружают для разных целей, причем их строят не только люди, но и животные. Плотины очень полезны для людей. В первую очередь их создают для того, чтобы запруживать водоемы. Впоследствии по ним могут ходить суда. Во-вторых, плотины очень полезны для сельского хозяйства. Они помогают собирать больше воды для полива полей. В-третьих, плотины могут стабилизировать течение рек в тех местах, где часто случаются наводнения.

Плотины бывают разные. Есть плотины, которые сооружают из земли, есть из камня, есть из камня и земли, а есть из бетона. Существуют также деревянные плотины. Самые мощные плотины делают из бетона.

Наиболее распространенным типом водоподпорных сооружений являются земляные плотины. Они входят в состав большинства гидроузлов различного назначения, широко используются в гидромелиоративном строительстве.

Существуют следующие классификации земляных плотин:

По способу возведения:

-насыпные

-намывные

-полунамывные

По высоте:

-низкие(напор менее 15 м)

-средней высоты( напор 15-20 м)

-высокие(напор более 30 м)

Земляные насыпные делятся в свою очередь:

По конструкции поперечного поперечного профиля:

-однородные

-неоднородные

-с экраном из негрунтовых материалов

-с экраном из грунта

-с ядром

-с диафрагмой

По конструкции противофильтрационных устройств в основании плотины:

-с понуром

-с зубом

-с инъекционной завесой

-с диафрагмой

По способу возведения плотины:

- с механическим уплотнением грунта

- без механического уплотнения

При проектировании и возведении земляных плотин необходимо учитывать следующие требования:

-Заложение откосов плотин должно обеспечивать устйчивость сооружения и его основания при всех возможных условиях строительства и эксплуатации.

-Откосы и гребень плотины должны иметь покрытия, защищающие их от волновых, ледовых и атмосферных воздействий.

-Дренажные устройства должны обеспечивать сбор и организованный отвод фильтрующей воды и предотвращать фильтрационные деформации в теле и основании сооружений.

-Строительство и эксплуатационные деформации плотины, ее отдельных элементов и основания не должны вызывать нарушения нормальной работы сооружения.

1.Построение земляной плотины

Определение высоты плотины. Заложение откосов

Высоту плотины назначаем с превышением d над расчетным уровнем воды в водохранилище, гарантирующем отсутствие перелива воды через гребень и равным:

Н_пл= h_в+d,

, где

h_в– разность отметок

△h – высота ветрового нагона воды;

- высота наката волн на откос плотины;

а – конструктивный запас, равный 0,5

Расчет по формуле проводим по одному расчетному случаю:

уровень воды на отметке НПУ или выше него.

Высоту ветрового нагона определяем по зависимости:

, где

К_В – коэффициент, зависящий от скорости ветра;

W – расчетная скорость ветра на высоте 10 м. над уровнем воды, м/с;

D – длина разгона ветровой волны, м;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Н – условная расчетная глубина воды в водохранилище;

α – угол между продольной осью водоема и направлением господствующих ветров

Принимаем значение △h=0 , ввиду его малости по сравнению

с величиной Н.

Высоту наката ветровой волны вычисляем по формуле:

Высоту волны 1% вероятности превышения определяем в следующей последовательности:

1.Вычисляем безразмерные комплексы:

t – продолжительность действия ветра, принимаемая при отсутствии фактических данных 6ч=21600.

2.По графику (рис 1.1) для каждого из найденных комплексов определяем значения относительных параметров:

3. Из найденных двух пар значений параметров выбираем наименьшее и из них устанавливаем среднюю высоту и средний период волны:

4. Вычисляем среднюю длину волны:

5. Высоту волны 1% вероятности превышения определяем по формуле:

где

К_i – коэффициент, устанавливаемый по графику при 1% вероятности превышения в зависимости от значения безразмерного комплекса gD/W², в нашем случае равный 2,1.

Коэффициенты К_△ и К_НП зависят от типа и относительной шероховатости крепления откоса, принимаем их по таб.1.1. Исходя из задания, принимаем:

К_△ = 0,725 и К_НП=0,55

Значение коэффициента К_с=1,5 определяем по таблице 1.2 в зависимости от скорости ветра и коэффициента заложения откоса m1=ctgφ=3, m2 = 2,5.

Значение коэффициента К_β=0,845 принимаем в зависимости от угла β=45⁰ подхода фронта волны к плотине.

Значение коэффициента К_НГ определяем по графикам. Для использования которых предварительно установим значение пологости волны:

исходя, из этого принимаем:

К_НГ=1,45

Коэффициента К_Нj=1,0 учитывает вероятность превышения по накату. Принимаем j(1%).

Рассчитав все значения, подставляем их в формулу (1.3):

Определяем высоту плотины:

Н_пл= h_в+d= h_в+△h + h_Hi +a=24+0,0088+0,959+0,5=25,4686м.

Принимаем 26 м.

На основании полученных данных строим профиль земляной плотины (приложение А).

.

2. Крепление откосов

Для защиты верхового откоса земляной плотины от разрушающего воздействия ветровых волн, льда, течения воды, атмосферных осадков принимаем крепление в виде каменной наброски. При креплении откосов каменной наброской массу отдельных камней Q находим из условия устойчивости против размывающего действия волн в зоне их обрушения по формуле:

Q=(0,025*1³*1,9*14,621*1,302²)/(0,9³ 1+3³)=0,459т (3.1)

где: γ₀ и γ_к – плотность воды и камня, т/м³;

h и – высота и длина волны, м;

m₁ – коэффициент заложения верхового откоса.

Зная массу камня, его диаметр, приведенный к диаметру шара, можно определить следующим образом:

D_ш= = (3.2)

Толщину крепления откоса камнем принимаем не менее 3D_ш,85 , где D_ш,85 –крупность камня (меньше которой содержится 85% по массе), приведенная по его объему к шару.

Под креплением из каменной наброски предусматриваем однослойную подготовку из щебенистого материала с коэффициентом неоднородности η = 5...20. Толщину подготовки принимаем в зависимости от высоты волны, но не менее 35 см.

Низовой откос крепят посевом трав по растительному слою грунта толщиной 0,2…0,3 м или отсыпкой гравия (щебня) слоем толщиной 0,2 м. В случаях, когда в нижнем бьефе возможны волнообразование и воздействие льда, нижнюю часть откоса крепят до высоты наката волны так же, как и верховой откос.

Гребень плотины конструируем из условий производства работ и эксплуатации плотины. Прежде всего необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники. Поэтому ширину гребня принимаем в зависимости от категории дороги.

В поперечном направлении дороге придаем двусторонний уклон, принимая его равным при асфальтобетонном покрытии 1,5%. Обочинам придаем несколько больший уклон. В пределах обочин устраивают ограждения в виде надолб, низких стенок или парапетов.

Категория дороги	Ширина проезжей части, м	Ширина обочин, м	Ширина земляного полотна
3	7,0	2,5	12

Откосы плотины должны быть устойчивыми во время ее строительства и эксплуатации при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтрации, капиллярного давления, волн и др. Коэффициенты заложения откосов предварительно назначают по рекомендациям, а также опыту строительства и эксплуатации плотин-аналогов. Ориентировочные значения заложения откосов земляных насыпных плотин при прочности грунтов, в основании не меньшей, чем в теле плотины.