3.1 Определение отметки гребня плотины

Гребень плотины, как правило, используется для проезда авто­транспорта. Ширина его в этом случае определяется категорией до­роги. В нашем случае категория дороги – IV, тогда ширина гребня – 10 м. Вдоль гребня плотины с обеих сторон в пределах обочин ставят ог­раждения в виде столбов, низких стенок и парапетов.

Превышение отметки гребня плотины над уровнем воды в водохранилище определяется по расчетной формуле:

_(1.1)

где Δh_set – ветровой нагон в верхнем бьефе, м;

h_run – высота наката ветровых волн обеспеченностью 1%, м.

а - конструктивный запас по высоте плотины, принимаемый 0,5 м.

Расчет выполняем для двух расчетных случаев:

а) уровень воды в водохранилище находится в отметке НПУ

б) уровень воды в водохранилище находится в отметке ФПУ

Для двух расчетных случаев определяем высоту наката и нагона волны, окончательную отметку гребня плотины выбираем максимальную из двух случаев.

(3.2)

а) Уровень воды в водохранилище находится в отметке НПУ

Высоту нагона волны определяем по формуле:

(3.3)

где K_W – коэффициент принимаемый в зависимости от скорости ветра (принимаем равным 2,1∙10^-6 м.);

V² – расчетная скорость ветра (по условию 11 м/с);

L – длина разгона волны (по условию 6600 м.);

g – ускорение свободного падения (9,81 м/с²);

H₁ – глубина воды в верхнем бьефе (8,9 м.);

β – угол направления господствующих ветров (по условию 59^о).

Используя формулу (2.3) рассчитаем высоту нагона волны:

Высоту наката волны определяем по формуле:

(3.4)

где K_r, K_p – коэффициенты определяемые по таблице 4 [1] равные 1,0

и 0,9 соответственно, при относительной шероховатости =0,002;

K_sp – коэффициент определяемый по таблице 5 [1] равный 1,14;

K_run – коэффициент определяемый по графику 3 [1].

Для определения коэффициента h_1% и высоты волны h определяем безразмерные коэффициенты и по формулам:

и (3.5)

где t – продолжительность действия ветра равное 6 ч. или 21600 с.

Используя формулы 2.5 получаем:

По огибающей кривой графика 4 [1] находим значения коэффициентов ε и η:

ε₁ = 2,8; η₁ = 0,04;

ε₂ = 4,8; η₂ = 0,11.

По наименьшим значениям ε и η определяем период волны:

(3.6)

По формуле 2.6 получаем период волны:

Рассчитаем высоту волны:

(3.7)

Используя формулу 2.7 получаем:

м.

Определяем длину волны:

(3.8)

По формуле 2.8 имеем длину волны:

м.

Для определения h_1% проверяем наличие мелководной или глубоководной зоны, если Н₁ < 0,5λ_гл то зона мелководная, если Н₁ > 0,5λ_гл то зона глубоководная.

Имеем глубоководную зону, так как 8,9>0,5*8,11. Тогда высота волны h_2% ( 2% обеспеченность принята потому, что материал крепления верхового откоса – мощение) и средняя длина волны определяется из условия:

(3.9)

где Ki – коэффициент определяемый по графику 6 [1] в зависимости от и расчетной обеспеченности высоты волны 2%, принимаем Ki=1,96

По формуле 2.9 получаем:

;

_.

_{По графику 3 [1] определяем Krun, принимая его Krun=1,4.}

Зная все значения коэффициентов, найдем h_run2% по формуле 2.4:

м.

Вычислив значения нагона и наката волны, определяем значение h_s(23.1):

м.

Тогда отметка гребня плотины определиться

б). Уровень воды в водохранилище находится в отметке ФПУ

Высоту нагона волны определяем по формуле:

Используя формулу 2.3 учтя, что расчетная скорость ветра будет равна 8м/с, получим:

Высоту наката волны определяем по формуле 2.4:

K_r, K_p – коэффициенты определяемые по таблице 4 [1] равные 1,0 и 0,9соответственно; K_sp – коэффициент определяемый по таблице 5 [1] равный 1,1; K_run – коэффициент определяемый по графику 3 [1]

Определим ξ и τ по формулам 2.5:

По огибающей кривой графика 4 [1] находим значения коэффициентов ε и η:

ε₁ =3; η₁ =0,047;

ε₂ =4,8; η₂ =0,12.

По наименьшим значениям ε и η определяем период волны (3.6):

с.

высоту волны (3.7):

м.

длину волны (3.8):

Имеем глубоководную зону, так как Н1 > 0,5λ_гл (9,9>0,5*9,37). Тогда h_2% определится по формуле 2.9: K_i – коэффициент определяемый по графику 4 [1] равный 2.0

м.

По графику 3 [1] определяем Krun, принимая его Krun=1,5.

Зная все значения коэффициентов, найдем h_run1%:

м.

Вычислив значения нагона и наката волны, определяем значение hs:

м.

Отметку гребня плотины:

.

Окончательно принимаем максимальную отметку гребня плотины из двух полученных значений и округляем к ближайшему целому числу:

=172 м.