6 Компоновка и сооружения гидроузла
6.1 Выбор компоновки гидроузла
Длина створа 410 м. Для данных геологических условий будет целесообразным строительство гидроузла приплотинной компоновки.
В состав сооружения входят:
1) водосбросная плотина гравитационного типа;
2) здание ГЭС приплотинного типа;
3) глухая грунтовая плотина со стороны левого и правого берегов
4) глухая бетонная плотина между водосливной плотиной и зданием ГЭС;
Конструктивные профили плотины определяются гидравлическими, статическими и фильтрационными расчетами.
6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины
Гидравлический расчет выполняется с целью определения ширины водосливного фронта и размеров водосливных отверстий, формы водосливной грани, типа сопряжения потока в НБ, размеров и типа гасителей энергии потока в НБ.
Для первого класса сооружения расчеты выполняются для двух случаев: основного и поверочного.
Данные для расчета основного расчетного случая:
-
Q
= 667
0,1% обеспеченностью;
-
= 145 м
-
=
107,5 м
- H = 37,5 м.
Данные для расчета поверочного расчетного случая:
-
Q
= 515
0,01% обеспеченностью;
-
= 146 м
-
=
109 м
- H = 37 м.
Выбор типа, числа и размеров отверстий водосливной плотины необходимо производить исходя из требований пропуска расчетного расхода воды основного расчетного случая. Пропуск расчетного расхода при основном расчетном случае производится при НПУ и УНБ через все турбины ГЭС и при полном открытии всех водопропускных сооружений. Определенные размеры отверстий и их число подлежат проверке на поверочный расчетный случай. Пропуск расчетного расхода воды для поверки расчетного случая надлежит выполнять при ФПУ и УНБmах всеми пропускными сооружениями.
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта
Определяется расчётный расход; сбрасываемый через водосливную плотину при НПУ с учётом работы всех сооружений гидроузла:
где
- максимальный основной расход, с учётом
трансформации паводка, принимаемый при
обеспеченности 0,1% для I
класса сооружений [3, 5.4 табл.2],
Ширина водосливного фронта:
где
- удельный расход на водосливе,
где
- удельный расход на рисберме,
где
- не размывающая скорость на рисберме,
для гравия 3,5 м/с,
- глубина воды в НБ при
0,1% - 9 м.
Таким образом:
Ширина
водосливного фронта
должна быть целым числом, поэтому
полученное значение округляется в
большую сторону. Округляем
до 17 метров, принимаем
количество пролетов по 9 метра.
Уславливаемся, что один бык является разрезным с шириной 4 метра. Таким образом, ширина водосливного фронта без быков 18 метров, с быками 26 метров.
6.2.2 Определение отметки гребня водослива
Используя формулу расхода через водослив, определим полный напор на водосливе в первом приближении, т.е. без учёта бокового сжатия и подтопления водослива:
где
- коэффициент
расхода водослива безвакуумного профиля,
принимаем в курсовом проекте очертание
водосливной стенки Кригера- Офицерова
типа А m
= 0,49 (см. рис 6.1.),
- принимается только для водосливного
фронта без быков и запасного водослива.
Рисунок 6.1 - Очертание водосливной стенки Кригера-Офицерова тип А
Таким образом:
Во втором приближении, с учётом бокового сжатия и подтопления, полный напор на водосливе:
где
- коэффициент бокового сжатия,
- коэффициент подтопления (принимается
равным единице),
где
- ширина одного пролёта,
- коэффициент формы береговых устоев
или промежуточных берегов водослива
(см. рис. 6.2)
Рисунок 6.2 - Форма боковых устоев
Отсюда:
Напор на гребне водослива:
где
- скорость
подхода потока к плотине,
коэффициент Кориолиса,
где
и
отметка при нормальном подпорном уровне
и сухого дна,
- полная ширина с учётом быков и запасного
водослива,
Таким образом:
Напор
должен быть округлен в большую сторону
по стандартному ряду, округляю до
.
Отметка гребня водослива определяется по формуле:
