18

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной расчетно-графической работы является расчет и проектирование земляной плотины, а также связанных с ней сооружений. Такими сооружениями являются водозабор, магистральный канал и водопроводящее сооружение – дюкер. Также данной работе необходимо определить объем земляных работ по плотине и объем бетонных работ (или количество железобетонных плит необходимых для облицовки канала).

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ

Плотины из грунтовых материалов (земляные насыпные, земляные намывные, каменно-набросные) – наиболее распространенный тип водопроводных сооружений – входит в состав большинства гидроузлов мелиоративного назначения.

1. Проектирование продольного профиля по оси плотины

Створ плотины выбирают путем технико-экономического сопоставления возможных вариантов на основании данных о топографических, геологических, гидрогеологических, климатических условиях района строительства.

Выбор типа плотины прежде всего зависит от наличия тех или иных материалов в близлежащих карьерах и максимального использования материалов из полезных выемок.

2. Проектирование поперечных профилей

Один из основных вопросов проектирования плотины из грунтовых материалов – определение устойчивого и экономически выгодного ее профиля. Размеры поперечного профиля зависят от типа плотины, ее высоты, характеристик грунта тела плотны и ее основания, а также условий строительства и эксплуатации.

Гребень плотины конструируют из условий производства работ и эксплуатации плотины. Прежде всего необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники. Отметку гребня плотины определяют из формулы:

где, H – глубина воды в реке; d – высота наката волн на откос плотины.

Поперечные профили плотины показаны на рис. 1.2.2.

1.3. Фильтрационный расчет плотины

Высота выхода депрессионной кривой на низовой откос над уровнем основания плотины в нижнем бьефе равна:

где – глубина воды в верхнем и нижнем бьефах; – ширина эквивалентного профиля плотины по основанию.

где – коэффициент, учитывающий кривизну верхового откоса, при значение

Расход фильтрационного потока через тело плотины определяются по зависимости:

где – коэффициент фильтрации тела плотины.

Кривую депрессии строят по уравнению:

задаваясь не менее 6 раз значениями в диапазоне от до x, м	2,8	5	15	20	30	32,8
у, м	6,7	6,5	5,3	4,7	2,9	2,1

Скорость фильтрации при выходе фильтрационного потока на низовой откос или входе в дренаж составляет:

где – уклон кривой депрессии (градиент напора) при выходе на низовой откос; – падение депрессионной кривой на интервале , равном разности абсцисс двух последних расчетных точек при построении кривой депрессии.

2. Проектирование и расчет регулятора

К регулирующим сооружениям, устраиваемым на каналах гидромелиоративных систем, относятся:

– водовыпуски, служащие для регулирования расходов, забираемых из старших каналов в отводы;

– перегораживающие сооружения, устраиваемые на трассах каналов для регулирования уровней воды;

– промывные регуляторы, используемые для отвода в месте с водой насосов;

– сбросные сооружения, предназначенные для недопущения переполнения каналов и лотков и опорожнения канала при аварийных ситуациях или на зимний период.

Все многообразие регулирующих сооружений по конструкции водопроводящей части может бить приведено к трем типам: регуляторам открытого, диафрагмового и трубчатого типов.

1. Проектирование флютбета. Определение ширины входной части регулятора

Открытый регулятор представляет собой сооружение, состоящее из флютбета, продольных стен и переходных участков от канала к сооружению и обратно и оборудованное затворами с подъемными механизмами (рис. 2.1).

При проектировании флютбета регулятора обычно приходится рассматривать несколько вариантов подземного контура, Отличающихся как формой так и размерами различных элементов. Окончательную конструкцию подземного контура принимают в результате технико-экономического сопоставления этих вариантов.

Основные размеры флютбета (длина, ширина) устанавливаются в ходе гидравлического расчета сооружения с учетом размещения гасителя избыточной энергии потока, а также затворов, служебных и проезжих мостов. На предварительном этапе продольные размеры частей флютбета назначают исходя из расчетных глубин воды в верхнем (h1) и нижнем (h2) бьефах.

Рисунок 2.1.1 – Открытый регулятор на канале:

1 – понурный шпунт; 2 – понур; 3 – королевой (центральный) шпунт; 4 – водобой; 5 – водобойный шпунт; 6 – рисберма; 7 – крепление откосов плитами с омоноличиванием; 8 – береговые устои; 9 – служебный мост; 10 – затвор

Толщину понура можно назначить конструктивно, так как он находится под двухсторонним воздействием воды. Для грунтового понура толщину его в начале принимают 0,4…0,6 м, к водобою понур утолщают до 1…2 м.

Длина понура зависит от глубины воды в подводящем канале и принимается равной:

Длина водобоя:

Длина рисбермы:

Водобой может иметь верховой и низовой зуб, толщиной:

Размеры регулятора определяются из условия пропуска через него расчетного расхода при полностью поднятых затворах.

Регуляторы в гидравлическом отношении рассматривают как водосливы с широким порогом с подтопленным или неподтопленным истечением. Для расчета регулятора с подтопленным истечением используют следующую формулу:

где Q – расход через регулятор; – коэффициент бокового сжатия; – скоростной коэффициент; – коэффициент, учитывающий поворот потока; b – ширина регулятора; h – глубина на пороге водослива; – напор на пороге водослива; .

При неподтопленном истечении расчет выполняется по формуле:

где т – коэффициент расхода, принимаемый от 0,3 (при неблагоприятных гидравлических условиях) до 0,385 (при отсутствии гидравлических сопротивлений на входном пороге регулятора).

Расчет будем проводить, используя формулу для неподтопленного режима. Определим ширину регулятора:

Ширину регулятора принимаем b=2 м.

Характер истечения через водослив устанавливают по критериям подтопления . По П.Г. Киселеву, водослив подтоплен, если hп>1,25hкр, где hп – глубина подтопления; hкр – критическая глубина на водосливе, определяется по формуле:

– водослив подтопленный.

Тогда определяем ширину регулятора для подтопленного водослива:

Принимаем b=2 м.

Рисунок 2.1.2 – Флютбет регулятора