6 Компоновка и сооружения гидроузла

6.1 Состав и компоновка гидроузла

В состав сооружения входят:

– водосбросная бетонная плотина гравитационного типа;

– здание ГЭС руслового типа;

– правобережная грунтовая плотина;

– центральная бетонная плотина.

6.2 Проектирование бетонной водосливной плотины

6.2.1 Определение класса гидротехнического сооружения

Класс основных гидротехнических сооружений в зависимости от их высоты и типа грунтов оснований [7, прил.Б, табл. Б.1], присвоен : II.

Класс основных гидротехнических сооружений в зависимости от их социально–экономической ответственности и условий эксплуатации [7, прил.Б, табл. Б.2]. По объёму водохранилища, присвоен: I. По установленной мощности: II.

В конечном счёте присваивается наивысший класс всему сооружению, в нашем случае это первый класс.

6.2.2 Определение отметки гребня плотины и гребня быка

За отметку гребня плотины принимается большая из двух, вычисленных по формулам:

,	(6.1)
,	(6.2)

где – превышение гребня плотины над расчетным уровнем в верхнем бьефе:

,

(6.3)

где – высота наката волн на откос расчетной обеспеченностью 1%;

– высота ветрового нагона;

а – конструктивный запас, а = 0,8 м.

При определении ветрового нагона и высоты наката волн следует принимать обеспеченности скорости ветра при основном сочетании нагрузок (при НПУ) для сооружений I, II классов –2%, III,IV классов –4%. При особом сочетании нагрузок и воздействий (при ФПУ): I, II классов–20%, III– 30%, IV – 50%.

Элементы ветровых волн и высота ветрового нагона определяются согласно [7]. Высота ветрового нагона определяется по формуле:

где – коэффициент, принимаемый в зависимости от расчетной скорости ветра, ;

V– расчетная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды, м/с;

– длина разгона волны, м;

– угол между продольной осью водохранилища и направлением господствующих ветров, ;

– условная расчетная глубина воды в водохранилище.

Условная расчетная глубина при НПУ:

Высота ветрового нагона при НПУ по формуле (6.4):

Условная расчетная глубина при ФПУ по формуле (6.5):

Высота ветрового нагона при ФПУ по формуле (6.4):

Определим высоту волны 1% обеспеченности для основного и поверочного случаев.

Вычислим безразмерные комплексы:

	(6.6)
	(6.7)

где t – период развития волн на водохранилище, t = 6 ч.

–для основного случая по формулам (6.6)–(6.7):

–для поверочного случая:

Далее по графику [7] по верхней огибающей кривой (для глубоководной зоны с глубиной ) и значениям и определяются параметры и .

Используя меньшие полученные значения, вычислим средний период волны и среднюю высоту волны .

–для основного случая:

	(6.8)
	(6.9)

Следовательно:

	(6.10)
	(6.11)

–для поверочного случая по формулам (6.8)–(6.11):

Следовательно:

–Вычислим среднюю длину волны для основного случая:

(6.12)

–Вычислим среднюю длину волны для поверочного случая по формуле (6.12):

Проверяем условие:

(6.13)

, т.е. условие глубоководности выполняется.

Определим высоту волны 1% обеспеченности:

(6.14)

где – коэффициент, определяемый по графику [7] в зависимости от значения (6.13):

–для основного случая при по формуле (6.14):

–для поверочного случая по формуле (6.14):

Высоту наката волн на откос 1% обеспеченности для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружением , определим по формуле:

	(6.15)

где и – коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по [7, табл.6];

– коэффициент, принимаемый по [7, табл.7];

– коэффициент, принимаемый по графикам [7, рис. 10] в зависимости от пологости волны , на глубокой воде.

–для основного случая:

–для поверочного случая:

для основного случая по формуле (6.15):

для поверочного случая по формуле (6.15):

для основного случая по формуле (6.3):

для поверочного случая по формуле (6.3):

для основного случая по формуле (6.1):

для поверочного случая по формуле (6.2):

Таким образом за отметку гребня плотины принимаем

За отметку гребня быка бетонной водосливной плотины принимаю большую из двух:

.

(6.16)

(6.17)

где – отметка гребня водослива;

– напор на гребне водослива, значения которого будет рассчитано в следующих пунктах.