3.2 Построение гидрометрической сетки фильтрационного течения

Гидрометрическая сетка течения при заданных условиях (табл. 3.1) показана на чертеже. В результате ее построения область фильтрации разбита на 6 поясов равного удельного расходаи двенадцать полос, разделенных эвипотенциалями.

Вычислим бытовую глубину в нижнем бьефе при расходе

Таким образом, при девствующем напоре, равно

гидравлические потери между соседними эквипотенциалями составят

3.3 Расчет скоростей фильтрационного потока на выходе в нижний бьеф

Поскольку фильтрация в грунтовом основании водосливной плотины имеет ламинарный характер, то скорость фильтрационного потока в произвольной точке определяется по формуле

где расстояние между двумя соседними линиями равного потенциала, м.

Для построения эпюры скоростей на выходе фильтрационного потока в нижний бьеф рассмотрим последнюю 1-ю полосу, находящуюся между эквипотенциалью и дренажем на рисберме. Замеряя по построенной гидродинамической сетке расстоянияотдо дренажа и пересчитывая в соответствии с масштабом снятые с чертежа значения на натуру, получим:Отсюда находим значения скоростей для построения эпюры

При построении эпюры скоростей начало координат совмещено с началом дренированной рисбермы.

3.4 Расчет фильтрационного расхода под водосливной плотиной

Находим удельный расход под плотиной на один погонный метр ее длины

тогда полный фильтрационный расход составит

.

3.5 Расчет силы давления фильтрационного потока на подошву водослива

Для определения силы давления фильтрационного потока на подошву водослива построим линию пьезометрического давления на водонепроницаемый контур сооружения (понур, водослив, водобойный колодец). Для этого в точках пересечения лини равного напора с подземным контуром сооружения проведем вертикальные линии, отложив на этих вертикалях вверх от оси Xзначения

соответствующие значениям каждой линии равного напора (здесь глубина в верхнем бьефе,). Соединив концы этих отрезков линиями, получим распределение гидростатических напоров( пьезометрическую линию)по подошве сооружения.

При этом давление в каждой точке подземного контура будет равно

где расстояние (по вертикали) от подошвы сооружения до пьезометрической линии,на уровне дна реки.

Расчеты сведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

0		0	343,4
1	32,19	-3	345,2
2	29,37	-4,5	332,3
3	26,56	-7,5	334,1
4	23,74	-9	321,2
5	20,93	-9	293,6
6	18,11	-9	265,9
7	15,30	-9	238,3
8	12,48	-9	210,7
9	9,67	-8	173,3
10	6,85	-6	126,1
11	4,04	-8	118,1
12		0	12,0

Эпюра давления фильтрационного потока ограничена сверху пьезометрической линией, а снизу- подземным контуром сооружения. При этом сила давления фильтрационного потока на 1 погонный метр ширины водослива (по нормали к плоскости чертежа) равна

где площадь эпюры пьезометрического давления на подошву водослива в натурных размерах,.

Тогда сила противодавления, действующая на весь водослив, составит

где длина участка подземного контура водосливной плотины, на котором действует давление, равное.

Линия действия взвешивающей силы проходит через центр тяжести Ц эпюры действующего на подошву водослива пьезометрического давления. Положение центра давления Ц ( координата) определяется по правилам нахождения центра тяжести плоской фигуры из уравнения моментов.

В результате расчетов получено: