3. Определение силы фильтрационного давления.

Сила фильтрационного противодавления определяется по формуле:

IV.1

где S_эп—площадь эпюры фильтрационного давления,

удельный вес воды.

Эпюра фильтрационного давления строится по методу удлиненной контурной линии.

Весь подземный контур вытягивается в прямую линию и с каждой стороны добавляется фиктивная величина, равная 0,44Т_р. Затем от начала полученной линии откладывается действующий напор и соединяется с концом удлиненной линии. От точки 1 подземного контура также откладывается действующий напор, который соединяется с точкой 2 подземного контура. Далее, из полученного треугольника вырезаются все участки, проекции которых на ось Х равна 0. Оставшиеся части сдвигаются в одну сторону. Причем нижняя точка верхового зуба должна остаться на месте в качестве привязки эпюры к подземному контуру. В полученной эпюре определяют центр тяжести. Через него пройдет сила фильтрационного давления на подземный контур бетонной плотины.

При наличии железобетонного анкерного понура перед верховым зубом устраивается дренаж, который снимает все оставшееся фильтрационное давление. От дренажа в теле бетонной плотины проходят дренажные галереи, которые выводят фильтрационный поток в нижний бьеф.

При глиняном понуре фильтрационное давление определяется от верхового зуба до конца бетонной плотины.

Рис. IV.1. Метод удлиненной контурной линии.

Шпунты заделываются в бетон тела плотины через переходные зоны, заполненные пластичным материалом (резиной).

3. Гашение избыточной энергии в нб.

Поверхностный поток, падая по водосливной поверхности бетонной плотины приобретает большую кинетическую энергию. Под действием сил инерции в конце низовой плотины поток сжимается и с большой скоростью выходит на грунт основания. Скорость потока гораздо выше неразмывающей скорости. Вследствие этого грунт за бетонной плотиной будет размываться и плотина будет разрушена.

Для недопущения этого необходимо погасить избыточную кинетическую энергию с минимальными затратами. Гидравлический прыжок может находиться в трех состояниях:

• h_разд>H₂ —прыжок отогнан;

• h_разд<H₂—прыжок затоплен;

• h_разд=H₂—прыжок в критическом состоянии.

Для гашения энергии необходимо иметь условие h_разд<H₂ или с учетом коэффициента запаса: .

Определение состояния гидравлического прыжка.

Для определения положения гидравлического прыжка необходимо определить раздельную глубину h_разд.. Она определяется по формуле:

V.1

где h_сж—сжатая глубина потока.

Сжатая глубина потока определяется из формулы:

V.2

где —коэффициент скорости, для плотин с затворами принимается равным 0,85..0,95;

Р—высота плотины;

Н₀—напор на гребне водослива.

Данное уравнение имеет две неизвестные величины: q и h_сж. Поэтому уравнение решается методом приближения.

Задаемся несколькими значениями h_сж и определяем значение погонного расхода. Затем строим график зависимости q= f (h_сж). Зная расчетный погонный расход по графику определяем значение h_сж.

Определив значение h_разд можно определить состояние гидравлического прыжка по соотношению h_разд и Н₂.

Определив состояние гидравлического прыжка можно сказать, нужен ли дополнительный гаситель энергии.

При отогнанном гидравлическом прыжке необходимо устройство гасителя энергии, а при затопленном прыжке устройство гасителя энергии не требуется.

Одними из основных видов гасителей энергии являются водобойная стенка, водобойный колодец и водобойный комбинированный колодец.