1.5 Проектирование земляной плотины

Небольшие водохранилища, пруды создаются путем перегораживания оврагов или балок земляными плотинами.

Наиболее подходящие грунты для строительства таких плотин – средние и легкие суглинки. Если приходится использовать более легкие грунты (супеси), то для уменьшения фильтрационных потерь в теле и основании плотины устраиваются различного рода противофильтрационные устройства: ядро, замок, понур, экран и другие.

Параметры плотины определяются следующим образом:

Высоту плотины определяем по следующей зависимости:

H_полн = H₀ + H_греб

где H₀ - глубина воды перед плотиной, равная разнице между отметкой НПУ и отметкой дна оврага у плотины:

H₀ = Н_нпу - Н_дна = 26 - 20 = 6 м

Н_греб - высота гребня плотины, часть плотины, возвышающаяся над НПУ.

Высота гребня плотины складывается из двух частей:

H_греб = Н_пав + С

где Н_пав - превышения паводкового горизонта над НПУ или, иначе, разность отметок форсированного уровня и нормального подпорного уровня (НПУ); Н_пав = 1.

С - высота волны, которую можно определить по эмпирической формуле:

С = 0,75 + 0,1 L = 0,85 м

где L - это длина водоема в км;

Значит:

Н_греб = 1 + 0,85 = 1,85 м

Н_полн = 6 + 1,85 = 7,8 м

Минимальная ширина гребня плотины b = 4,0 - 4,5 м. Если по плотине намечается провести дорогу, то ширина гребня плотины принимается в зависимости от назначения дороги.

Проезжую часть дороги устанавливают в виде каменистой мостовой или делают асфальтобетонное покрытие, но делают это покрытие после полной осадки плотины.

У плотины два откоса: со стороны воды верховой (мокрый) откос; противоположный откос - низовой (сухой). Откосы плотины делают разной крутизны.

Заложение откосов подбирается в зависимости от грунта, из которого строится плотина и высоты плотины.

Так как у нас для строительства плотины используются средние суглинки, то заложение откоса верхового - 1:3, низового 1:2,5.

Верховой откос плотины подвергается разрушительному воздействию ветровых волн, ледяного покрова, колебаний уровня воды между отметками НПУ и УМО.

Крепление верхового откоса производят дерном, каменной отмосткой, бетонными плитами и др.

Низовой откос закрепляется дерном или засеивается травами.

Поперечный профиль плотины представлен в приложении Б – Поперечный профиль плотины.

1.6. Водосбросное сооружение

Для отвода талых и ливневых вод, во избежание переполнения пруда во время весеннего паводка и перелива воды через плотину, что может привести к разрушению ее, при плотине устраивается водосбросное сооружение.

В простейшем случае, водосбросное сооружение - это водосливной канал, который копается от уреза нормального подпорного уровня в обход плотины и отводится на дно оврага ниже сухого откоса плотины.

Входная и выходная части такого канала должны иметь расширение до полуторной ширины канала по дну: ближайшая к плотине бровка откоса в верхнем бьефе должна отстоять от плотины не ниже чем на 10 м. Нижний конец канала отводится в русле балки или оврага на расстояние не менее чем 50 м от подошвы сухого откоса.

Весь канал должен быть устроен в выемке, дно водосборного канала устраивается на одной отметке с НПУ и, таким образом, излишек воды будет стекать (сбрасываться) по этому каналу автоматически.

Размеры водосбросного канала определим упрощенно следующим образом:

1. Определяем максимальный весенний приток с водосбора 1% вероятности превышения по формуле Тарловского:

Qmax = 1.36 Sвод (1-0,056 ) =

= м³ /сек.,

где Sвод - площадь водосбора в км²

2. Ширина водосборного канала по дну будет равна:

, м

где Hпав - превышение форсированного подпорного уровня над НПУ.

Для полного опорожнения пруда устраивают водоспуск по тальвегу под плотиной.