Гидротехнические сооружения

Специальные гасители представляют собой преграды или высту-

пы различных форм и размеров, расположенные в пределах водобоя

или в конце водослива. К ним относятся шашки, пирсы, зубчатыеУ

а

Н

пороги, расщепители, растекатели и т. д. На рис. 4.12 приведены

примеры некоторых конструкций специальных гасителейТ.

б

Б

й

о

и

вв)

т

р

и

г г)

з

о

п

е

Р

Рис. 4.12. Примеры некоторых конструкций специальных гасителей:

а – шашки; б – пирсы; в – расщепители; г – растекатели

Шашки (рис. 4.12, а) имеют высоту меньшую, чем ширину или

длину,

пирсы (рис. 4.12, б) – наоборот, большую. Расщепители

4.3.7. Гидравлический расчет сопряжения бьефов

Донный режим сопряжения бьефов. Наиболее эффективноеУга-

Н

шение избыточной энергии потока в нижнем бьефе в этом случае

происходит в затопленном гидравлическом прыжке. ЗадачаТрасчета –

определить, является ли гидравлический прыжок затопленным или

отогнанным, и в случае отогнанного прыжка предусмотреть и рас-

й

считать конструкции для затопления прыжка.

Б

Порядок расчета следующий.

и

По кривой связи устанавливают глуб ну воды в нижнем бьефе

hнб, соответствующую расчетному расходу. Уровень воды в верх-

р

нем бьефе принимается на отметке НПУ.

о

Глубина воды в сжатом сечении hс находится из уравнения

где – коэффиц ентскорости; принимают = 0,95 при истечении

Q = hс Вс

2g (p H

h ) ,

(4.5)

и

0

c

з

через водослив практ ческого профиля с криволинейной сливной

о

= 0,90 – при истечении

гранью и при истечении из-под затвора;

п

через вод слив с широким порогом;

Вс – ширина п тока в сжатом сечении.

е

p – высота водослива (на рис. 4.13).

Р

сопряженная глубина в пространственных условиях

У

2

.

hпр

3 h

Т

Зная h", вопрос о форме сопряжения бьефов решают следующим

образом:

Н

при h" > hнб – прыжок отогнан;

Б

при h" < hнб – прыжок затоплен;

при h" = hнб – прыжок в крит ческом положении.

Если прыжок оказывается отогнанным, то его необходимо искус-

й

ственно затопить при помощи гас телей к нетической энергии пото-

ка. Наиболее распространенными гасителями кинетической энергии

являются водобойный к л дец и в добойная стенка (см. рис. 4.13).

р

Расчет водобойного к л дца сводится к определению его глу-

бины и длины. При э ом

ведется на самый неблагоприятный

случай, когда

о

ь h

hнб

имеет максимальное значение. Глу-

расчет

бина водобойного колодца определяется из условия получения в

нижнем бьефе а

иводосбросом глубины, которая равна или больше

сопряженн й:

разнос

о

dк = h" – hнб – z,

(4.7)

zпрепад–

, образующийся при выходе потока из водобойного

колодца в русло НБ. На практике по соображениям расчета с «запа-

где

Р

отрываясь от сливной грани (без уступа), определяется по формуле

У

lк 4(h hc ) .

Т

Н

Расчет водобойной стенки выполняется в следующем порядке.

По формуле (4.5) определяется глубина в сжатом сечении, а по (4.6) –

Б

сопряженная глубина. Высота водобойной стенки находится из

условия

й

dст = h – H ,

(4.9)

и

где H – напор на гребне стенки (рис. 4.13, б).

Для определения H следует рассмотреть водобойную стенку как

р

водослив, расход через кото ый

о

2gH03 2 .

Q пmBст

Откуда напор на гребне водобойной стенки

з

т

2/ 3

2

Q

о

H

0

,

(4.10)

σ

mB

2g

и

п

2g

п

ст

где Вст – ширина в добоя в месте установки стенки;

е

Q

– скорость подхода потока.

Р

0

Bстh

а h

2h

h

2 h2

A .

(4.11)

0 кр

с

нб

нб

У

Здесь

h0 кр 13 1

6 Fr 1

hc ,

2Fr hc3β

β

Т

А

h1

ht

,

c

нб

Н

q2

где

Fr

– число Фруда,

g h3

Б

с

й

q

Q

где

– удельный

асход на носке-уступе;

nb

n

1 d

и

hc – сжатая глубина на уступе,

п еделяемая из уравнения (4.5);

1

и t

р

– коэффициен ы к личества движения: 1 = 1,0 и

t = 1,04;

о

b

т

β

– если бычок доходит до носка, и = 1,0, если бычок

b d

не доходит

и

н ска-уступа;

з

b – ширина в досливного пролета плотины;

d – т лщина бычка.

до

О р д ление высоты уступа производится в следующем порядке.

Высота

а задается несколько меньшей глубины воды в НБ

уступа

при пропуске расчетного паводкового расхода. Из формулы (4.5)

е

определяется глубина воды hc на носке. При этом высота водослива –

это разность отметок гребня водослива и носка (см. рис. 4.14). По

Рформуле (4.11) определяется высота носка.

ком (более 20 м) залегании водоупора применяется первая схема

(рис. 4.16, а). В состав подземного контура входят гибкий понур и

шпунтовый ряд, не доходящий до водоупора («висячий» шпунтУ) у

Н

верховой грани плотины. Под телом плотины и водобоем устраива-

ется плоский дренаж.

Т

2. Для тех же геологических условий, что и в первой схеме, и ко-

гда общая устойчивость плотины обеспечивается без специальных

й

мер по снижению фильтрационного давления, а по условию филь-

трационной устойчивости грунтов основания Бнеобходимо удлинить

подземный контур, применяется вторая схема. Подземный контур

аналогичен схеме 1, но под телом плот ны дренаж не устраивается.

3. При

расположении плотины на песчаных грунтах и залегании

водоупора на достижимой глубинеи(менее 20 м) применяется третья

схема. Основным элемент м п дземного контура является шпунто-

вый ряд, пересекающий в д прницаемое

основание по всей глу-

бине. В этом случае понур д пускается не устраивать.

о

4. При возведен пло ны непосредственно на глинистых грун-

т

тах применяется четвертая схема (рис. 4.16, б). В состав подземного

контура

анкерный (жесткий) понур. Под телом плотины, а

и

иногда и п д анкерным понуром укладывается плоский дренаж.

з

В этом случае в начале понура устраивается короткий (до 5 м) по-