Исходные данные

1. Данные о расчетных уровнях воды в водохранилище

1.1. Отметка нормального подпорного уровня (НПУ) Z_НПУ = 162.3 м

1.2. Отметка форсированного подпорного уровня (ФПУ) Z_ФПУ = 163.1 м

2. Данные о расчетных скоростях ветра

2.1. Расчетная максимальная скорость ветра при НПУ в водохранилище для основного сочетания нагрузок и воздействий V_w1 = 25.3 м/с

2.2. Расчетная максимальная скорость ветра при ФПУ в водохранилище для особого сочетания нагрузок и воздействий V_w2 = 20.1 м/с

3. Данные о длине разгона волны

3.1. Длина разгона волны при НПУ в водохранилище L₁ = 2560 м

3.2. Длина разгона волны при ФПУ в водохранилище L₂, = 2590 м

4. Данные о средних глубинах воды в водохранилище

4.1. Средняя глубина воды в водохранилище при НПУ H_m1 = 11.5 м

4.2. Средняя глубина воды в водохранилище при ФПУ H_m2 = 12.1 м

5. Угол между продольной осью водохранилища и направлением

ветра _w = 0 град

Расчет

1. Определение высоты ветрового нагона воды ∆h_set1, средней высоты волны h_m1, м, среднего периода волны T_m1, с, средней длины волны λ_m1, м, высоты волны 1% обеспеченности h_1%1, м, для основного сочетания нагрузок и воздействий при НПУ в водохранилище

1.1. Находится высота ветрового нагона воды ∆h_set1, м

1.2. Вычисляются средние значения высоты h_m1, м, и периода T_m1, с, волны

1.3. Определяется средняя длина волны λ_m1, м

м.

1.4. Находится высота волны 1% обеспеченности в системе волн h_1%1, м

2. Определение высоты ветрового нагона воды ∆h_set2, средней высоты волны h_m2, м, среднего периода волны T_m2, с, средней длины волны λ_m2, м, высоты волны 1% обеспеченности h_1%2, м, для особого сочетания нагрузок и воздействий при ФПУ в водохранилище

2.1. Находится высота ветрового нагона воды ∆h_set2, м

2.2. Вычисляются средние значения высоты , м, и периода , с, волны

2.3. Определяется средняя длина волны λ_m2, м

м.

2.4. Находится высота волны 1% обеспеченности в системе волн h_1%2, м

2.2 Выбор и обоснование типа плотины. Определение класса сооружений гидроузла

Выбор типа плотины. Тип и конструкцию плотины следует выбирать в зависимости от топографических условий, значения напора, общей схемы производства работ, инженерно-геологических условий основания и берегов.

По конструкции тела плотины различают следующие типы земляных насыпных плотин (рис. 2.1):

Рис. 2.1. Типы земляных насыпных плотин по конструкции тела плотины

а) Однородные плотины (из грунта одного вида), устраиваемые в случае достаточного количества на месте строительства маловодопроницаемых грунтов типа суглинков, супесей, мелкозернистых песков.

б) Неоднородные плотины (из грунтов нескольких видов), устраиваемые при недостаточном количестве маловодопроницаемых грунтов.

в) Плотины с экраном из негрунтовых материалов, устраиваемые при отсутствии на месте строительства маловодопроницаемых грунтов. Негрунтовые материалы, которые могут быть использованы для устройства экрана – это бетон, железобетон, асфальтобетон, синтетические пленки и др.

г) Плотины с экраном из грунта устраиваются при малом количестве на месте строительства маловодопроницаемых грунтов

д) Плотины с ядром из грунта устраиваются в тех же случаях, что и плотины с грунтовым экраном

е) Плотины с диафрагмой (стенкой, шпунтом) устраиваются при отсутствии на месте строительства маловодопроницаемых грунтов.

В курсовом проекте тип земляной насыпной плотин по конструкции тела принимается в зависимости от вида грунта карьеров (см. задание на курсовой проект). В случае если грунты карьеров представляют собой суглинки, супеси, мелкозернистые пески, проектируется однородная земляная плотина. В случае если грунты карьеров представляют собой крупнозернистые или среднезернистые пески, проектируется земляная плотина с грунтовым ядром или с грунтовым экраном.

По конструкции противофильтрационных устройств различают следующие виды земляных насыпных плотин (рис. 2.2):

Рис. 2.2. Противофильтрационные устройства в основании земляных плотин

а) Плотины с зубом – грунтовым выступом, не доходящим до водоупора.

б) Плотины с замком – грунтовым выступом, прорезающим водопроницаемый слой в основании и врезающийся в водоупор.

в) Плотины с диафрагмой – стенкой, прорезающим водопроницаемый слой основания.

г) Плотины с зубом и диафрагмой – применяются при большой глубине водопроницаемого слоя основания.

д) Плотины с инъекционной завесой – противофильтрационной стенкой, образованной в грунте основания в результате нагнетания цементного раствора или какого-либо другого вяжущего.

е) Плотины с инъекционной висячей завесой – завесой не доходящей до водоупора.

ж) Плотины с понуром, устраиваемые из маловодопроницаемых грунтов при большой мощности водопроницаемого слоя обычно при наличии грунтового экрана.

Рассмотренные конструкции противофильтрационных устройств в основании плотин могут быть использованы для различных по конструкции типов земляных насыпных плотин.

В курсовом проекте тип противофильтрационного устройства в основании принимается в зависимости от толщины (мощности) слоя сильно фильтрующих грунтов (песков) в основании плотины. В случае, если основание сложено суглинками, супесями, мелкозернистыми песками, проектируется плотина с зубом глубиной 1.0 – 1.5 м. Если в основании имеется слой сильно фильтрующих грунтов толщиной (мощностью) до 3.0 м, проектируется замок, который должен врезаться в водоупор на глубину 0.5 – 0.8 м. При большей толщине (мощности) слоя сильно фильтрующих грунтов проектируется плотина с зубом и диафрагмой.

Определение класса сооружений гидроузла. Постоянные гидротехнические сооружения, к которым относятся земляная плотина и сооружения открытого берегового водосброса, согласно СНиП 2.06.01-86 [9] разделяются на 4 класса. В соответствии с классом сооружения устанавливаются дифференцированные требования по прочности и устойчивости, долговечности, степени надежности сооружений против разрушающего воздействия природных факторов.

В курсовом проекте класс сооружений устанавливается в зависимости от высоты земляной плотины и типа грунтов основания в соответствии с таблицей 2.1.

Классы земляных плотин

Таблица 2.1

Тип грунтов основания	Высота земляных плотин Hd, м, при их классе
	I	II	III	IV
А	Более 100	От 70 до 100	От 25 до 70	Менее 25
Б	Более 75	От 35 до 75	От 15 до 35	Менее 15
В	Более 50	От 25 до 50	От 15 до 25	Менее 15

Примечание. Грунты: А – скальные; Б – песчаные, крупнообломочные и глинистые в твердом и полутвердом состоянии; В – глинистые, водонасыщенные в пластичном состоянии.

На основе анализа грунтов в основании и берегах в соответствии с геолого-литологическим профилем по створу гидроузла (см. рис. 1.1) устанавливается тип грунта основания.

Высота земляной плотины H_d приближенно определяется по формуле

H_d = Z_ФПУ – Z_дна +(2.0…2.5) м,

где, как и ранее, Z_ФПУ – отметка форсированного подпорного уровня воды в водохранилище, Z_дна – отметка дна реки.

Зная высоту плотины H_d и тип грунта основания, устанавливается класс сооружений проектируемого гидроузла.