Введение

Гидротехнические сооружения (ГТС) – называются инженерные сооружения, предназначенные для использования природных водных ресурсов (грунтовых вод, рек, озер, морей), или для предотвращения вредного воздействия воды на окружающую среду. При помощи ГТС можно управлять водотоками и водоемами в соответствии с требованиями потребителя.

Гидротехника тесно связана с рядом других наук. Основными из наук, которые широко используются в гидротехническом строительстве, являются: геодезия, геология и гидрогеология, гидрология, а также строительная механика и сопротивление материалов.

При проектировании гидротехнических объектов руководствуются действующими нормативными документами, стандартами на материалы и изделия, каталогами типовых проектов

Устройство водохранилищ предусматривает решение многих проблем: водных ресурсов не хватает на обеспечение водоемких производств, внутригодовое распределение стока не соответствует внутригодовому водопотреблению, борьба с вредным воздействием воды и т.д.

Для устройства водохранилища проектируется гидроузел (группа ГТС, объединенных условиями совместной работы и местоположения), в состав которого входит плотина и водопропускные сооружения. Плотина чаще всего проектируется из местных материалов. В состав водопропускных сооружений входят: водозабор, водоспуск, водосброс. Водозабор используют для постоянных пропусков воды в нижний бьеф, водоспуск устраивается для полного опорожнения водохранилища в целях ремонта плотины, или очистки дна водохранилища, водосброс предназначен для сброса излишков воды в период паводков.

Гидроузлом называют группу гидротехнических сооружений, объединённых условиями совместной работы и местоположением.

Водохранилище – это искусственный водоем, образованный водоподпорным сооружением на водотоке с целью хранения и регулирования стока воды.

Под водосбросами при плотинах из местных материалов понимают комплекс сооружений, задача которых – обеспечить беспрепятственный пропуск расчетных максимальных расходов из верхнего бьефа в нижний.

Водоспускные сооружения (водоспуски) служат для полезных попусков воды из водохранилища в русло нижнего бьефа плотины, а также для полного освобождения водохранилища от воды.

Сооружения, при помощи которых вода забирается из водохранилища, подается в водоводы (чаще каналы) и дальше транспортируется к потребителю, называют водозаборными (водозаборами).

В данной курсовой работе будут представлены расчёты для водохранилищного гидроузла в составе плотины из местных материалов, водосброса, водоспуска и водозабора.

2.Выбор створа гидроузла и компоновка сооружений.

На положение створа плотины оказывают влияние следующие основные факторы:

1) топографические, определяющие длину плотины и ее высоту. При прочих равных условиях створ плотины располагают в наиболее узкой части водотока, нормально к горизонталям, что обеспечивает наимень­ший объем земляных работ;

2) инженерно-геологические, оцениваемые прочностными характе­ристиками грунтов, их напластованием и водопроницаемостью. Боль­шое значение имеет также водопроницаемость грунтов, слагающих ча­шу водохранилища, их взаимное расположение и падение пластов. Нужно подчеркнуть, что инженерно-геологическое строение грунтов, слагающих чашу водохранилища, и основания плотины нередко явля­ется решающим для выбора створа плотины;

3) гидрологические, связанные с решением вопроса о наполнении водохранилища и расходах, сбрасываемых в период половодья или па­водка в нижний бьеф;

4) расположение водосброса, которое существенно сказывается на стоимости узла и оказывает влияние на его эксплуатацию. Наиболее целесообразно выбирать створ плотины одновременно с трассировкой водосброса.

Компоновка гидроузлов включает выбор створа подпорных сооруже­ний, трасс судоходных, рыбопропускных и водосбросных сооружении, площадки для строительства поселков, производственной базы и др. При этом сопоставляют наиболее целесообразные в данных природных усло­виях варианты с определением для каждого из них наиболее рациональ­ного состава, типов и размещения сооружений.

Компоновка гидроузла должна всесторонне учитывать природные, производственно-строительные, общехозяйственные условия района стро­ительства, а также возможность использования существующих транс­портных и других коммуникаций- Особое внимание необходимо уделять геологическому строению участка, изменению бытовых гидрологических и гидрогеологических условий при создании подпора и, в частности, из­менению режима потока в верхнем и нижнем бьефах, заилению наносами водохранилища и переформированию русла реки и берегов в подходах к гидроузлу, подтоплению и заболачиванию территории, сохранению воз­можности разработки природных ресурсов в случае их затопления или подтопления, устойчивости береговых склонов в верхнем и нижнем бье­фах, условиям судоходства и лесосплава, рыбоводству и рыболовству, санитарной обстановке в зоне влияния гидроузла, возможным нарушениям работы систем водоснабжения и мелиорации, влиянию подпора на транспортные связи между берегами в районе гидроузла и водохра­нилища и возможности их улучшения.

Необходимо предусматривать сохранение природных условий (в том числе по возможности сохранять естественную растительность) и улуч­шение ландшафта в створе гидроузла, по трассе деривации, участку рас­положения напорно-станционного узла и в местах, имеющих мемориаль­ное значение.

Планировочные решения, размещение отвалов грунта и карьеров надлежит увязывать с окружающим ландшафтом. Генеральный план гидроузла следует увязывать с проектом развития района, в котором располагаются гидроузел, промышленные объекты, поселки строителей и эксплуатационников и новые жилые образования, с учетом магистра­лей, соединяющих этот комплекс с населенными пунктами, железно­дорожными станциями и портами, предусматривая возможность рас­ширения промышленных и жилых образований, возникающих в районе гидроузла.

При выборе компоновочного решения необходимо обеспечить наи­более рациональные условия производства строительных работ (удобство подъездов к гидроузлу, целесообразную трассировку строительных дорог, благоприятные гидравлические режимы в период пропуска стро­ительных расходов и временной эксплуатации, максимально возможное сбалансирование объемов выемок и насыпей с сокращением благодаря этому объема карьеров, резервов, отвалов и т. п.).

При организации и размещении строительного хозяйства и поселков следует иметь в виду необходимость обеспечения наибольших удобств для жителей и возможность последующего развития промышленного и гражданского строительства. При этом учитывается наличие населен­ных пунктов, объектов стройиндустрии и других предприятий, которые могут быть использованы при строительстве гидроузла, а также рас­положение строительной площадки по отношению к существующим подъездным путям и источникам энергоснабжения.

При сопоставлении вариантов компоновки гидроузла необходимо учитывать сроки и размеры затрат, необходимых по каждому варианту для первоочередного ввода объектов хозяйственного комплекса, а так­же выдачи мощности гидроэлектростанции на неполном напоре.

В водохранилищах, создаваемых с помощью грунтовых плотин, различают три уровня поверхности воды:

а) ФПУ – форсированный подпорный уровень,

б) НПУ – нормальный подпорный уровень,

в) УМО – уровень мертвого объема.

Отметки этих уровней вычисляем с помощью водохозяйственных расчетов:

(м)

где: Н₁ = 8,9 м. – глубина воды в верхнем бьефе;

Н₂ = 1,5 м. – глубина воды в нижнем бьефе;

Δh = 4,2 м. – глубина сработки водохранилища;

A₁ – конструктивный запас в бровках (принимаем 0,2 м.).

Форма поперечного сечения грунтовой плотины представляет трапецию, большую сторону которой называют подошвой, а меньшую – гребнем.