2.2.3. Расчет комбинированного водобойного колодца

В результате гидравлического расчета комбинированного водобойного колодца необходимо определить высоту водобойной стенки , заглубление плитыи длину колодца

Высота водобойной стенки выбирается из условия образования за ней гидравлического прыжка в критическом положении, то есть для заданного максимального расхода высота стенки должна быть такой , чтобы сжатая глубина за стенкой и бытовая глубина в нижнем бьефебыли сопряженными. Исходя из этого условия, вычисляем сжатую глубину за водобойной стенкой комбинированного колодца

Вычисляем полный запас удельной энергии потока перед водобойной стенкой относительно дня нижнего бьефа (дна русла)

и полный напор на стенке

Отсюда находим высоту водобойной стенки

Далее определяем раздельную глубину, сопряженную со сжато глубиной за водосливной плотиной

принимая коэффициент затопления гидравлического прыжка, равным , вычисляем глубину воды в колодце

Тогда скорость потока в колодце

а глубина воды перед водобойной стенкой составит

Можно видеть, что в проектном случае заглубление водобойной плиты

является величиной положительной.

Далее расчет производится методом последовательных приближений(итераций), поскольку используемая в нем сжатая глубина зависит от высоты падения потока в нижний бьеф, нарастающей с увеличением.

Последовательно вычисляем

,

Вычисляем невязку в расчете сжатой глубины

Так как невязка более 3% повторяем расчет сжатой глубины в следующей итерации

Поскольку невязка

принимаем

Далее находим

и

Так как невязка более 3% повторяем расчет глубины водобойного колодца на следующем итерационном шаге. Находим.

,

Вычисляем невязку в расчете сжатой глубины

Поскольку невязка менее 3%, принимаем

Далее находим

Поскольку невязка менее 3%, окончательно принимаем глубину колодца, равной

Длину гидравлического прыжка в водобойном колодце, ограниченном водобойной стенкой вычисляем по формулам Н.Н. Павловского

и М.Д. Чертоусова

Принимая в качестве расчетного максимальное значение ,длину водобойного колодца, отсчитываемую от сжатого сечения, определяем по формуле

3. Расчет фильтрации под водосливной плотиной

Расчеты фильтрации под плотиной выполняются с целью: определения потерь воды из водохранилища; уточнения условий статической устойчивости сооружения с учетом давления фильтрационного потока на подошву плотины и плиты водобоя; оценки возможности выноса частиц грунта фильтрационным потоком в неукрепленной части русла за водобойным колодцем.

3.1 Исходные данные

Таблица 3.1

Исходные данные для расчета фильтрации под водосливом

№	Наименование заданного параметра	Обозначение, величина, описание
1	Отметка нормального подпорного уровня, м	НПУ=35
2	Отметка дна перед и ниже плотины, м	дна=0
3	Расчетный расход, м3/с	250
4	Ширина водосливного плотины, м
5	Уклон дня русла	i=8*10-4
6	Шероховатость русла (по Н.Н. Павловскому)	n=0,025
7	Плановое очертание примыкающего к плотине расчетного участка русла	прямолинейное
8	Форма поперечного сечения русла	прямоугольная
9	Коэффициент фильтрации грунтов, см/с
10	Толщина проницаемого слоя, м	150
11	Длина понура, м	50
12	Глубина забивки шпунта, м	50