6.2.5 Проверка на пропуск поверочного расхода

Проверим достаточность водопропускной способности водосливной плотины. Определяется расход поверочного случая, сбрасываемый через водосливную плотину при НПУ:

(6.28)

где – максимальный расчётный расход, с учётом трансформации паводка, принимаемый при обеспеченности 0,01% для I класса сооружений [7, 5.4 табл.2];

Определяем напор над гребнем водослива при пропуске поверочного расхода:

Полный напор на водосливе:

Найдем коэффициент расхода водослива без вакуумного профиля для поверочного случая:

Скорость подхода потока к плотине:

где отметка форсированного подпорного уровня, предварительно отметку ФПУ – принимаем равной 49 м, которая в дальнейшем уточнится.

Напор на гребне водослива без учета скорости подхода при пропуске поверочного расхода:

Напор должен быть округлен в большую сторону по стандартному ряду, округляю до [9].

Определяем расчётную отметку форсированного уровня:

. (6.35)

Расчётная отметка оказалась меньше заданной, следовательно

Отметка гребня быка бетонной водосливной плотины по формуле (6.17):

В конечном итоге принимаем высоту всего напорного фронта равным 52 метра.

6.3 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе

При протекании воды через водослив вследствие падения струи скорость потока возрастает и достигает наибольшего значения непосредственно за водосливом в так называемом сжатом сечении C–C (рис. 6.3). Глубина в сжатом сечении непосредственно влияет на установление формы сопряжения бьефов и поэтому имеет важное значение для дальнейшего расчёта.

Определяем критическую глубину:

Определяем полную удельную энергию в сечении перед водосливом:

Рисунок 6.3 – Оголовок и сжатое сечение

Относительная удельная энергия сечения в верхнем бьефе:

По графику [10, рис. 12.3 , стр. 171] определяем глубину в сжатом сечении и глубину – второй сопряжённой со сжатой, в зависимости от величины , определяю и .

Отсюда, сопряжённые глубины:

(6.39)

(6.40)

Глубина в НБ при =4439 (м³/с), h_НБ = 10 м, следовательно, прыжок отогнанный (h_c^’’> h_НБ).

Отогнанный прыжок за плотиной не допускается, и проектируется сопряжение бьефов по типу затопленного прыжка. Для этого необходимо создать с нижнем бьефом соответствующую глубину или погасить часть избыточной энергии с помощью гасителей энергии. В качестве гасителя энергии потока назначается водобойный колодец.

6.4 Расчет параметров водобоя и принятых гасителей

Гидравлический расчет водобойного колодца.

Так как протекание воды на выходе из водобойного колодца подобно протеканию через затопленный водослив с широким порогом, то величина перепада, образующегося при выходе потока из водобойного колодца в русло нижнего бьефа ΔZ определяется по формуле:

где коэффициент запаса.

Глубина водобойного колодца определяется по формуле:

Длина гидравлического прыжка:

Длина водобойной плиты принимается:

Толщина водобойной плиты может быть определена по формуле В.Д. Домбровского:

(6.44)

где скорость потока в сжатом сечении по формуле:

Произведем проверку сопряжения потока в нижнем бьефе.

Определяем полную удельную энергию в сечении перед водосливом, с учетом глубины колодца по формуле (6.37):

Относительная удельная энергия сечения в верхнем бьефе по формуле (6.38):

По графику [10, рис. 12.3 , стр. 171] определяем глубину в сжатом сечении и глубину – второй сопряжённой со сжатой, в зависимости от величины , определяю и .

Отсюда, сопряжённые глубины по формулам (6.39)–(6.40):

Сравниваются глубина воды в нижнем бьефе и вторая сопряженная глубина и определяется затоплен гидравлический прыжок или нет:

(6.46)

–следовательно гидравлический прыжок затоплен.