3.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе

Определим параметры гидравлического режима при донном режиме сопряжении бьефов для прямоугольного русла. Схема оголовка и сжатого сечения показана на рисунке 5.

Рисунок 5 – Профиль водосливной плотины и сжатое сечение

Критическая глубина потока при полном открытии всех отверстий:

Полная удельная энергия в сечении перед водосливом:

Находим отношение:

Далее по графику М.Д. Черноусова [4, рисунок 9.55] в зависимости от коэффициента скорости и определяем и .

Определим сопряженные глубины:

Так как выполняется условие следовательно, прыжок отогнанный.

Отогнанный прыжок за плотиной не допускается, поэтому проектируют сопряжение бьефов по типу затопленного прыжка. Для этого необходимо создать в нижнем бьефе соответствующую глубину или погасить часть избыточной энергии с помощью специальных устройств.

Избыточную энергию воды, сбрасываемую через водослив гасим при помощи водобойной стенки.

3.5 Расчет водобойной плиты

Толщина водобойной плиты:

где – скорость в сжатом сечении:

Длина водобоя при наличии на нем гасителей:

где – длина гидравлического прыжка:

3.6 Расчет водобойной стенки

Напор над водобойной стенкой:

где – коэффициент запаса;

– коэффициент для водослива практического профиля;

– удельный расход:

где – ширина водобойной стенки.

Высота водобойной стенки:

Проверим условие сопряжения бьефов за стенкой.

Найдем полную удельную энергию перед стенкой рисунок 6 и рассчитаем значение по формуле (3.24).

Рисунок 6 – Схема для расчета водобойной стенки

Повторяем аналогичный расчет по формулам (3.18 – 3.20):

По полученным значениям видно, что , что соответствует сопряжению по типу затопленного прыжка.

3.7 Расчет аварийного, глубинного водосброса

Расход через глубинный водосброс должен обеспечивать опорожнение водохранилища до УМО и пропускать расход ВХК -

Определяем расчетный расход для водосброса:

где – полезный объем водохранилища;

– время сработки, 6 месяцев.

Проектируем незатопленные выходные отверстия.

Принимаем расход который должен пропускать глубинный водосброс равный

Проектируем затопленные выходные отверстия. Задаемся напором над центром выходного отверстия равным: при высоте отверстия рисунок 7.

Рисунок 7 – Расчетная схема глубинного водосброса

Площадь всех водопропускных отверстий:

где – коэффициент расхода.

Определяем ширину водосливного фронта и разбиваем на стандартные отверстия:

4 Конструирование плотины

4.1 Определение ширины подошвы плотины

При проектировании плотины необходимо стремится к уменьшению ширины сооружения по основанию. Треугольный профиль гравитационной плотины, имеющий минимальную ширину понизу, является наиболее экономичным рисунок 8.

Профиль должен удовлетворять двум условиям:

– отсутствие растягивающих напряжений в плотине;

– устойчивость плотины против сдвига по основанию.

Рисунок 8 – Схема треугольного профиля плотины

Высота плотины:

где – отметка подошвы:

где – толщина водобойной плиты;

– толщина слоя грунта с низкой несущей способностью.

Из условия недопущения растягивающих напряжений на верховой грани, ширина подошвы плотины:

где – коэффициент, учитывающий потерю фильтрационного давления;

Исходя из условия устойчивости плотины против сдвига по основанию ширина подошвы водосливной плотины определяется из выражения:

где – угол внутреннего трения грунта основания;

– коэффициент надежности по назначению сооружения для I класса сооружения.

Задаваясь различными значениями , произведен расчет, результаты сведены в таблицу 6 и построен график зависимостей и рисунок 9. Точка пересечения кривых определит искомую ширину подошвы водосливной плотины.

Таблица 6 – Координаты зависимостей и

n	BIn	BIIn
0,5	18,04	24,26
0,55	18,51	23,76
0,6	19,05	23,29
0,65	19,68	22,83
0,7	20,43	22,39
0,75	21,32	21,97
0,77	21,79	21,78
0,85	23,73	21,17
0,9	25,42	20,79

Рисунок 9 – Пересечение кривых и

Графики пересекаются в точке и