- •Методические указания
- •"Земляная плотина с Береговым водосбросом"
- •Состав пояснительной записки
- •1.1 Описание природных условий
- •1.2 Выбор створа и компоновка гидроузла
- •2. Земляная плотина
- •2.1. Определение параметров волн и высоты ветрового нагона воды в водохранилище
- •Исходные данные
- •2.2 Выбор и обоснование типа плотины. Определение класса сооружений гидроузла
- •2.3 Установление основных размеров поперечного профиля плотины
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •2.5. Фильтрационные расчеты земляной плотины
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •2.6. Расчеты устойчивости откосов плотины
- •Исходные данные
- •3. Открытый береговой водосброс
- •3.1. Выбор трассы водосброса
- •3.2. Предварительное определение параметров водосбросных сооружений
- •Исходные данные
- •3.3. Проектирование каналов
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •Исходные данные
- •4. Определяется требуемая площадь поперечного сечения канала , м2
- •3.4. Конструкция сбросного шлюза
- •3.5. Гидравлические расчеты сбросного шлюза
- •Исходные данные
- •1. Расчет пропускной способности
- •2. Расчет сопряжения бьефов
- •3.6. Проектирование быстротока
- •Исходные данные
- •1. Расчет входа в быстроток
- •2. Расчет лотка быстротока
- •3. Расчет выхода из быстротока
- •Литература
3.5. Гидравлические расчеты сбросного шлюза
Гидравлические расчеты сбросного шлюза выполняются с целью установления основных размеров сооружения, которые обеспечат безопасный пропуск максимального расчетного расхода воды. Такие расчеты состоят из расчета пропускной способности сбросного шлюза и расчета сопряжения бьефов за сооружением. При выполнении расчетов используются данные, полученные при предварительном определении основных размеров сооружений открытого берегового водосброса.
Расчет пропускной способности сбросного шлюза. Этот расчет сводится к определению значения расчетного расхода воды Qr, который может пропустить сбросной шлюз. Этот расход должен быть не меньше максимального расчетного расхода воды Q.
Значение Qr может быть определено по формуле незатопленного водослива с широким порогом
, (3.15)
где тш – коэффициент расхода водослива с широким порогом при хорошо подобранной форме тш = 0.365 [12]; потв – число отверстий сбросного шлюза; bотв. ш. – ширина отверстий сбросного шлюза; Нш – напор на пороге сбросного шлюза; Нш0 – напор на пороге сбросного шлюза с учетом скорости подхода, равный
; (3.16)
Vк.п. – скорость воды в подводящем канале; ε – коэффициент бокового сжатия, значение которого определяется по формуле
; (3.17)
ξу – коэффициент, учитывающий влияние устоев, принимаемый в соответствии с данными, приведенными на рис. 3.8 [14]; ξб - коэффициент, учитывающий влияние формы оголовков быков, принимаемый в соответствии с данными, приведенными на рис. 3.9 [14].
Рис. 3.8. Устой, ограничивающий сбоку водосбросное отверстие
Рис. 3.9. Формы входных оголовков быков
Расчет сопряжения бьефов за сбросным шлюзом. Этот расчет сводится к определению размеров водобойного колодца. Последовательность расчета сопряжения бьефов может быть принята следующей.
1. Вычисляется значение удельного расхода воды на водобое сбросного шлюза при пропуске расчетного максимального расхода qш
. (3.18)
2. Определяются сопряженные глубины в водобойном колодце сбросного шлюза hс1, hс2, м, и длина гидравлического прыжка lпр.
2.1. Предварительно принимается глубина водобойного колодца dк.ш. равной dк.ш. = 0.5 м.
2.2. Находится значение удельной энергии потока Т0 относительно дна водобойного колодца с учетом скорости подхода
, (3.19)
где Z1 – отметка порога сбросного шлюза; Z2 – отметка дна отводящего канала.
2.2. Вычисляется сжатая глубина потока в водобойном колодце hс1 из решения полукубического уравнения . Для этого предварительно определяется вспомогательная величина θ, в радианах по формуле
. (3.20)
Затем находится значение hс1 из выражения
. (3.21)
2.3. Определяется значение второй сопряженной глубины hс2
. (3.22)
2. 4. Находится длина гидравлического прыжка lпр по формуле Н.Н. Павловского
. (3.23)
3. Определяется глубина водобойного колодца dк.ш. сбросного шлюза
. (3.24)
Принимается глубина водобойного колодца dк.ш. сбросного шлюза, округляя полученное значение в большую сторону с точностью до 0.1 м
4. Вычисляется длина отлета струи lотл.
4.1. Определяется высота падения струи у
. (3.25)
4.2. Находится начальная скорость струи Vc
. (3.26)
4.3. Вычисляется длина отлета струи lотл
. (3.27)
5. Определяется длина водобойного колодца lк.ш.
, (3.28)
где β - коэффициент, учитывающий уменьшение длины прыжка в водобойном колодце β = 0.8.
Принимается длина водобойного колодца lк.ш. сбросного шлюза, округляя полученное значение в большую сторону с точностью до 0.1 м
Ниже приведен пример гидравлических расчетов сбросного шлюза.
Пример 3.5. Гидравлические расчеты сбросного шлюза