1.8. Расчёт гидростатического давления на верховой откос плотины

Гидростатика изучает свойства жидкостей в состоянии покоя, когда частицы жидкости имеют скорость V = О.

Гидростатическое давление - это давление, которое оказывает жидкость.

Гидростатическое давление имеет два основных свойства:

1. Оно всегда перпендикулярно к воспринимающей поверхности;

2. Его величина Р в любой точке по всем направлениям одинакова.

Величина гидростатического давления определяется основным уравнением гидростатики:

Р= Р₀ +  *h

где: Р₀ - давление на свободной поверхности жидкости;

 - объемный вес жидкости;

h - глубина точки под свободной поверхностью жидкости.

Произведение *h называется манометрическим давлением, которое в мелиоративной практике и приходится определять.

 *h - есть вес столба жидкости, площадь основания которого равна единице, а высота равна глубине погружения рассматриваемой точки под свободную поверхность жидкости.

Поскольку атмосферное давление действует на гидротехническое сооружение со всех сторон и взаимно уравновешивается, то для расчетов необходимо знать избыточное и манометрическое давление, а поскольку  для воды равно единице, то р = h т. е. гидростатическое равно единице, а высота равна глубине погружения рассматриваемой точки под свободную поверхность жидкости h.

Значение гидростатического давления легко определить построением эпюры гидростатического давления, которая наглядно показывает распределение, направление и величину этого давления.

Сила давления, численно равна СД = Н_нпу откладывается (в масштабе) перпендикулярно к линии соприкосновения воды с откосом плотины в точке А.

Эпюра давления на верховой откос плотины имеет вид треугольника АВС, где

АВ=СD=Н_нпу

Определим площадь эпюры давления:

F_АВС = АВ *АС / 2 м²

или

F_АВС = Н_нпу * АС /2 = (6 *19)/2 = 57 м²

где Н_нпу - глубина воды перед плотиной.

Гидростатическое давление Р на верховой откос плотины будет равно:

Р = F_АВС *L = 57*24,8 = 1413,6 тонн

где L - средняя ширина верхового откоса плотины (берём с чертежа).

В приложении Г представлена эпюра гидростатического давления на верховой откос плотины.

1.9 Организация строительных работ и эксплуатация земляных плотин

Организация работ.

При существующей в настоящее время технике строительство небольших земельных плотин не представляет особых затруднений.

Нужно точно соблюдать при строительстве определенные правила. При строительстве работа выполняется в следующем порядке:

1. Производят разбивку плотины местности.

2. Подготавливают основание под плотину.

3. Возводят насыпь.

4. Производят планировку и укрепление откосов.

Одновременно должны возводиться водосборный канал или водосбросное сооружение.

Чтобы предотвратить просачивание воды под основанием плотины, устраивается замок. Для этого копают траншею поперек оврага на глубину залегания водоупора (но не более 2-3 м) и заполняют глиной, слоями 10-15 см, хорошо утрамбовывая каждый слой. Затем насыпается тело плотины слоями 25-30 см с последующим укатыванием тяжелыми катками.

Плотина насыпается на 10% выше рассчитанной, имея в виду, что она дает усадку.

После отсыпки тела плотины производят планировку откосов и их укрепление. Мокрый откос крепится каменной отмосткой в плетневую клетку или засаживается кустарниковой ивой. Сухой откос обкладывают дерном или засевают многолетними травами.

Мелиоративные подготовительные работы по водохранилищу.

Для проведения санитарных и водоохранных мероприятий по водохранилищу следует предусмотреть следующее:

1. В целях уничтожения материальных очагов и предотвращения зарастания рекомендуется углубление водоема в мелководных местах и верховых с образованием глубин не менее 0,7 м.

2. Русло балки ниже плотины очищается с устранением застоя воды.

3. Ложе водоема должно быть очищено от случайного мусора, навоза, кустарника, пней и т.д.

4. Для образования водоохранной зоны по берегам водоема производится посадка древесных пород и кустарников на расстоянии 5-10 метров от уреза воды.

Эксплуатация земляных плотин

Земляная плотина - сооружение долговечное при правильной эксплуатации и надлежащем уходе, но очень часто земляные плотины разрушаются из-за отклонений, допущенных при постройке или из-за того, что они остаются после возведения без надзора.

Особенно ответственный момент является пропуск весенних полноводных вод. Необходимо вовремя очищать водосливной канал от снега и льда.

Все земляные плотины в какой-то мере пропускают через себя воду. Если из-под сухого откоса просачивается небольшое количество воды и вода фильтруется чистая, то опасности разрушения плотины нет. Но если вода мутная, следует немедленно отыскать место начинающегося промыва и приступить к ремонту, иначе неизбежен прорыв плотины.

Все водоемы с течением времени заиливаются. В целях, борьбы с преждевременным заливанием, необходимы следующие мероприятия:

А. Запрещение распашки склонов вокруг водоема на расстоянии 100 м от уреза воды;

Б. облесение берегов водоема;

В. для уменьшения количества наносов, поступающих по самому оврагу, выше водохранилища целесообразно устраивать поперек оврага небольшие валики, запруды высотою 0.5-1.0 м и обсаживать их кустарниковой ивой.