Р е ц е н з е н т ы:

Э.И. Михневич, С.П. Гатилло

ТУ

Богославчик, П.М.

Н

У

Б 74

Гидротехнические сооружения: учебно-методическое пособие

для студентов-заочников специальности 1-70 04 03 «Водоснабже-

ние, водоотведение и охрана водных ресурсов». – Минск: Б

,

2011. – 82 с

Б

ISBN 978-985-525-459-2.

й

Пособие содержит программу дисциплины,

список литературы,

указания к изучению дисциплины,

задания

УДК 627.8 (075.8)

по курсовой работе

«Под-

порный гидроузел», рекомендац

по ее выполнению. Рассмотрены

р

грунтовые плотины, водосбросные сооружен я (русловые и берего-

вые), приведены методики их асчетов проект рования.

о

ББК 38.77я7

т

и

з

о

п

е

Р

ISBN 978-985-525-459-2

© Богославчик П.М., 2011

© БНТУ, 2011

ных объектах.

У

Гидротехнические сооружения – это инженерные сооружения, со-

здаваемые для использования водных ресурсов или для борьбы с

Т

вредным воздействием водной стихии. А поскольку специалистам в

области водоснабжения и водоотведения постоянно приходитсяиметь

дело с водными ресурсами и их использованием,знанияН, получаемые

ими при изучении дисциплины «Гидротехнические сооружения»,

весьма необходимы в их профессиональной деятельностиБ . Програм-

мой курса предусматривается изучен е конструкций и расчетов сле-

дующих гидротехнических

й: плотин из местныхматериа-

й

лов, бетонных плотин, водосб осных водопропускных сооружений,

каналов и сооружений на них. П едметиизучается на 3-м курсе путем

самостоятельной прораб

указанной литературы и выполнения

одной курсовой рабо ы. Курссооруженвую работу следует выполнять после

о

изучения соответствующих раздел в дисциплины.

1. ПРОГРАММАтки

ДИСЦИПЛИНЫ

и

Тема 1. Общие понятия о гидротехнических сооружениях

(ГТС)

з

Классификация ГТС. Особенности и условия их работы. Верх-

ний и нижнийобьефы. Нагрузки и воздействия на ГТС и их сочета-

ния. Расчет

о предельным состояниям.

п

Т ма 2. Плотины из грунтовых материалов

Классификация плотин. Грунты тела плотины и оснований. Кон-

е

струирование поперечного профиля земляных плотин. Крепления

откосов, их типы и конструкции. Фильтрация в теле грунтовых пло-

Р

тины, их профили и конструкции. Конструктивные элементы грави-

У

тационных плотин. Противофильтрационные завесы и дренажи в

основании.

Т

Тема 4. Водопропускные сооружения напорных гидроузлов

Классификация водопропускных сооружений. Расчетные расхо-

ды и уровни воды.

Бетонные водосбросные плотины. Классификация и схемы бе-

тонных водосбросных плотин. Профили бетонных водосбросных

плотин с поверхностными водосливными отверстиями. Конструк-

ции быков и береговых устоев. Определение размеровНповерхност-

ных водосливных отверстий. Гидравлические режимы сопряжения

бьефов. Устройство нижнего бьефа

донномБсопряжении. Гид-

Подземный контур плотин на нескальном основании. Фильтра-

й

ционные расчеты подземного конту а. Построение эпюры фильтра-

ционного давления для

на скальном основании. Расчет

при

прочности и устойчивости бет нных плотин.

Открытые береговые в д

сбрсы. Состав сооружений и выбор

4, с. 14–41; 6, с. 11–14].

Тема 2. Плотина из грунтовых материалов являетсяНнаиболее

распространенным типом подпорных

сооружений

. Порядок изуче-

ния темы соответствует указанному в программеБ. Особое внимание

уир

нужно уделить следующим вопросам: выбор грунтов для возведе-

ний откосов и границы э ихкреплений. При рассмотрении филь-

ния тела плотины, порядок выполнен я расчетов по определению

отметки гребня, элементы попе ечного профиля (заложение отко-

димо

ование, конструкции дренажей

сов, бермы, гребень) и их конст

и противофильтрационных уст

йств, типы и конструкции крепле-

да, поряд к выплнения расчетов), а также расчет устойчивости

трационных расчетов

бх

изучить методы фильтрационных

расчетов,

науч ться выб ра ь расчетные схемы и соответствующие

им расчетные формулыт. Подробно изучается расчет устойчивости

откосов методом круглоц линдрических поверхностей (суть мето-

каменно

п

экрана и защитнзго слоя по методу плоского сдвига. При рассмот-

рении

-набросных, каменно-земляных и намывных плотин

следует

изучить только их конструктивные особенности, а по

намывным – кроме того, методы намыва [1, с. 11–59; 3, с. 30–88;

Р

4, с. 270–390; 6, с. 162–175, 180–182, 184–194].

чение и конструкции быков и устоев. Размеры водосливных отвер-

стий определяются гидравлическим расчетом. Гидравлические ре-

жимы сопряжения бьефов бывают следующие: донныйН, поверх-

й

ностный и режим отброшенной струи. Необходимо уяснить их раз-

личие и суть расчета. Подробно рассматриваетсяБдонный режим,

применяемый преимущественно в случае нескальных оснований.

Здесь нужно рассмотреть конструкц

водобоя и рисбермы, а также

гасителей энергии в нижнем бьефе (водобойный колодец, водобой-

го

ная стенка, специальные гасители).и

При изучении подземн

к нту а обращается внимание на то,

что в различных условиях

нрм жет иметь различные конструкции.

и

Изучается два метода филь раци нных расчетов на мягких основа-

ниях: метод коэфф ц ен ов сопротивлений и метод удлиненнойкон-

турной линии. Расчеттф льтрации на скальном основании выполня-

ется приближенно с учетом наличия цементационной завесы и дре-

нажных скважин.

пр

Расчет

зчн сти и устойчивости бетонных плотин относится к

расчетам

перв му предельному состоянию. Здесь необходимо

е

уяснить оследующие вопросы: нагрузки, действующие на плотину,

и их о р деление; определение напряжений в основании плотины и

Р

допустимых их величины; определение напряжений в теле плотины

м тодом

сопротивления материалов

[1, с. 73–166; 2, с. 103–256;

ответствии с программой [1, с. 145–165; 2, с. 147–162, с. 233–253;

3, с. 166–195].

Т

Тема 6. При изучении данной темы следует обратить внимание

на следующее. Гидравлический расчет канала основан на уравнении

Шези. Но порядок расчета в зависимости от поставленнойНзадачи

й

может быть различным. По облицовкам следует знать их назначе-

ния, типы и конструкции.

и

Б

При изучении водопроводящ х сопрягающих и регулирующих

сооружений на каналах следует

ть внимание на их назначе-

ние и конструкции [1, с. 171–180; 5, с. 210–248; 6, с. 391–419].

о

3. ЗАДАНИЕ ПОобратКУРСОВОЙ РАБОТЕ

и

Тема работы – «Подпорный гидроузел». Выполненная курсовая

работа оформляется втв де пояснительной записки, которая должна

иметь следующее содержание:

1.

К мп н вка сооружений гидроузла.

п

2.

К нструирзвание поперечного профиля и элементов грунто-

вой

л тины.

е

3.

Фильтрационныео

расчеты грунтовой плотины.

4.

Расчет устойчивости низового откоса грунтовой плотины.

Р

Гидравлические расчеты водосбросного сооружения.

5.

6.

Фильтрационный расчет подземного контура бетонной плотины.

7.

Статический расчет бетонной плотины.

асчеты и конструктивные решения, представленные в поясни-

1.

План гидроузла с размещением земляной плотины и водосброса.

2.

Поперечный профиль грунтовой плотины по максимальному

сечению.

3.

Расчетная схема к фильтрационному расчету грунтовой плотины.

4.

Расчетная схема к расчету устойчивости низового откоса грун-

товой плотины.

У

5.

Расчетные схемы к гидравлическому расчету водосброса.

6.

Т

Расчетная схема к фильтрационному расчету подземного кон-

тура бетонной плотины.

7.

Расчетная схема к статическому расчету бетонной плотины.

Исходные данные для выполнения приведены в табл. 3.1–3.3 и

на планшетах 0–9 (рис. 3.1–3.10). Вариант в табл. 3.1 выбирается по

последней цифре шифра (если не установлен преподавателем при

выдаче задания),

по табл. 3.2 – по предпоследней сНобязательным

согласованием с преподавателем.

й

Б

Примечания.

заданию

1.

Студенты, у которых по

ю водосброс башенный или

р

береговой (с быстротоком, с многоступенчатым или с консольным

перепадом), пп. 6–7 пояснительной зап ски не выполняют.

2.

Студенты, у которых по

водосброс – водосливная

плотина, не выполняют пп. 3–4 п яснительной записки.

т

Таблица 3.1

и

Исходные данныеповодохранилищу и плотине

Вари-

Уровни в верхнем

Длина

Скорость

Угол

Кате-

о

бьефе, м

ант

Класс

разгона

ветра, м/с,

направ-

Тип

гория

(№

с ру-

волны,

на высо-

ления

плотины

доро-

план-

жений

НПУ

ФПУ

УМО

ветра,

п

з

км

те, м

ги

шета)

град.

е

2

3

4

5

9

10

1

6

7

8

0

2

235

235,5

220

9,0

28

5

с экраном

3

8

Р

1

3

171

171,5

160

12

30

14

с экраном

2

12

и понуром

2

2

121

121,5

112

6

29

9

с ядром

3

15

3

3

244

244,5

230

14

25

15

однород-

4

11

ная

4

3

185

186

177

8

28

4

однород-

3

15

ная

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

5

3

220

220,5

214

7

33

2

однород-

4

12

ная

14

У

6

2

249

249,5

238

16

23

10

с экраном

3

10

7

2

216

216,5

206

14

31

9

с ядром

3

16

8

2

201

202

180

18

24

15

с экраном

3

Н

9

4

215

216

210

8

25

5

с экраном

3

9

и понуромТ

Б

Таблица 3.2

й

Исходные данные по водосбросу

и

Вариант

Расчетные расходы воды, м3

/с

Тип водосброса

максимальный

пове очный

м н мальный

0

225

270

40

с быстротоком

1

200

т

р

38

с консольным

210

перепадом

и

о

водосливная

2

510

530

81

з

плотина

3

о

201

48

башенный

180

4

700

740

90

водосливная

плотина

5

310

330

80

с многоступенча-

тым перепадом

п

Р

6

300

330

80

водосливная

плотина

е

7

410

440

90

с консольным

перепадом

8

150

165

30

башенный

9

230

245

50

водосливная

плотина

№ планшета

Грунты основания

Глубина до водоупора, м

0

Суглинок

–

1

Среднезернистый песок

12

Т

У

2

Глина

–

3

Супесь плотная

Н

–

4

Суглинок

Б

–

5

Супесь

–

6

Глина

–

й

7

Суглинок

–

и

8

Суглинок

–

9

Мелкозернистый песок

10

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

Рис. 3.1. Планшет 0

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

Рис. 3.2. Планшет 1

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

Рис. 3.3. Планшет 2

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

Рис. 3.4. Планшет 3

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

з

о