- •6 Компоновка и сооружения гидроузла
- •6.1 Выбор компоновки гидроузла
- •6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины
- •6.2.1 Определение ширины водосливного фронта
- •6.2.2 Определение отметки гребня водослива
- •6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода
- •6.2.4 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе
- •6.2.5 Расчёт водобойного колодца гасителя
- •6.3 Определение экономического профиля плотины
- •6.4 Определение отметки гребня земляной плотины и гребня быка
- •6.5 Назначение размеров основных элементов плотины
- •6.6 Фильтрационный расчет
- •Расчет фильтрации под плотиной методом удлиненной контурной линии.
- •6.7 Статические расчеты плотины
- •6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину
- •Сила гидростатического давления воды
- •6.7.2 Расчет прочности плотины
- •6.7.3 Оценка прочности плотины
- •Расчет устойчивости плотины на сдвиг по основанию
- •6.8 Расчет длины здания гэс
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: