4. Гидротехнические сооружения гэс

4.1 Плотина

При выполнении курсового проекта необходимо произвести выбор гидротехнических сооружений и провести по ним основные расчёты.

Тип плотины выбирается в зависимости от местных материалов и от геологических условий местности. Глухая плотина проектируется чаще всего в виде земляной или каменнонабросной с глиняным экраном. Профиль земляной плотины определяется шириной по гребню и величиной заложения откосов. Верховой и низовой откосы плотины должны иметь крепления.

При определении ширины гребня плотины необходимо исходить из условия проезда по её верху и руководствоваться техническими условиями и правилами проектирования автогужевых дорог. При отсутствии автогужевого движения ширину гребня плотины устанавливают: при высоте плотины до 10 м – не менее 2,5 м, а при высоте от 10 до 20 м – не менее 3,0 м.

Превышение гребня плотины над максимальным горизонтом водохранилища должно быть от 1,0 до 2,0 м. Для определения этой величины можно воспользоваться формулой:

d₀ = 1,2 + 0,1L – для L – до 5 км (29)

– для L – более 5 км, (30)

где d₀ – превышение гребня плотины над уровнем воды в м; L – длины зеркала водохранилища в км.

В зависимости от рода грунта откосам плотины придают различные заложения.

Таблица 6

Грунты откосов	Заложение откосов		Примечание
	Верховые	Низовые
Песчаные	4,5 – 3,5	3,0 – 2,5	Большие цифры соответствуют глубине воды 6 м, меньшие – меньшей глубине.
Супесь	3,5 – 3,0	2,5 – 2,0
Суглинок	3,0 – 2,5	2,0 – 1,5

Для плотин с глубиной воды до 10 м верховые откосы делают ломаными, от верха плотины до половины её высоты откосы принимают по таблице 6, а внизу увеличивают на 0,5.

При низовых откосах на половине высоты плотины устраивают берму шириной в 1,0 – 1,5 м. Для плотин высотой более 10 м устойчивость принятых откосов должна быть проверена расчетом.

Для защиты верховых откосов от действия волн и ледяного покрова устраивают крепления. Наилучшим креплением следует считать покрытие камнем в плетневых клетках на слое щебня или гравия.

Низовые откосы плотин обычно крепятся или укладкой дёрна в клетку с засевом клеток травами или только засевом трав. Гребень плотины следует покрывать одиночной мостовой по слою гравия или щебня.

Вода находящаяся в водохранилище, просачивается через плотину, её основание и берега.

Движение грунтовых вод подчинено закону Дарси и выражается следующим основным уравнением:

V = kJ, (31)

где V – скорость движения воды; k – коэффициент фильтрации, представляющий скорость фильтрации при уклоне J = 1; J – пьезометрический уклон или гидравлический градиент (уклон депрессионной кривой).

Уклон депрессионной кривой зависит от водопроницаемости грунта и тщательности работ. Чем лучше уплотнён грунт, тем круче будет проходить кривая депрессии.

Если депрессионная кривая пересечёт низовой откос, то будет иметь место явление фильтрации воды или просачивания воды на низовом откосе по некоторым напором, что совершенно недопустимо, т. к. фильтрующаяся вода будет вымывать частицы грунта, что может привести к разрушению откоса и самой плотины. Поэтому низовой откос назначается с таким расчётом, чтобы депрессионная линия не пересекала его, или же понижения её путём устройства дренажа.

Конструкция дренажа и место его расположения зависят от типа плотины, наличия или отсутствия воды в нижнем бьефе, а также от геологических и гидрогеологических условий. В плотинах, низовая часть которых выполняется из мелкозернистого материала (глина, суглинок, песок), устройство дренажа обязательно.

Дренажи устраиваются: в виде призмы из каменной наброски, располагаемой у подошвы низового откоса; в виде банкета из каменной наброски, прислонённой к низовому откосу; при отсутствии воды в нижнем бьефе – трубчатый или траншейный дренаж.

Высота дренажной призмы принимается не менее 0,2 максимального напора на плотину и не менее 0,8 – 1,0 м.