2.3.3. Построение практического профиля водосбросной плотины

Очертание водослива практического профиля строится по известным координатам Офицерова-Кригера, приведенным для напора Н=1м.

Значение Н, полученное по формуле [12] в последнем приближении, умножаем на значения «Х» и «У» (см. табл. 7), после чего по полученным данным строим профиль водослива с учетом горизонтальной вставки δ.

Координаты Офицерова-Кригера

табл.7

№№	X	Y
1	0,00	1,033
2	0,82	0,295
3	1,64	0,057
4	2,46	0,000
5	3,28	0,049
6	4,10	0,223
7	4,92	0,492
8	5,74	0,820
9	6,56	1,197
10	7,38	1,624
11	8,20	2,099
12	9,02	2,632
13	9,84	3,231
14	10,66	3,895
15	11,48	4,625
16	12,30	5,420
17	13,12	6,265
18	13,94	7,159
19	14,76	8,093
20	15,58	9,093
21	16,40	10,127
22	17,22	11,227
23	18,04	12,366
24	18,86	13,555
25	19,68	15,431
26	20,50	16,072
27	21,32	17,400

Внизу водосливная поверхность плотины сопрягается с горизонтальной поверхностью крепления нижнего бьефа цилиндрической поверхностью с радиусом R, который обычно назначается в пределах

R =(0,2÷0,5)_*(Н+Р), (м) [18]

2.4 Расчёт сопряжения бьефов водосливной плотины при маневрировании затворами

После возведения гидроузла нарушаются естественные условия прохождения паводков: они пропускаются через водопропускные сооружения, суммарная ширина которых обычно меньше ширины потока в русле реки, со скоростями значительно большими, чем скорость течения воды в естественных условиях.

Условия работы крепления нижнего бьефа, предназначенного для защиты русла реки от размыва сбросным потоком на участке гашения его избыточной кинетической энергии, зависят в значительной мере от режима сопряжения потока с водной массой в нижнем бьефе.

В курсовом проекте сопряжение бьефов выполняется путем маневрирования затворами.

Маневрирование проводится по шагам, для каждого шага проводятся гидравлические расчёты.

1) Открыт один центральный водосливной пролёт на 0,25Н.

Открытие затвора

а=0,25Н (м)

где: Н – напор на водослив, определенный по формуле [12] в последнем приближении.

[19]

где: _b – к-т, учитывающий вертикальное сжатие, вычисляется по формуле А.Д. Альтштуля.

Определяем расход при истечении из под затвора:

[20]

где: φ=0,97÷0,99 – к-т скорости;

b – ширина водосливного пролёта.

Н_д=Н₀-ε_*а – действующий напор.

Н₀ – скоростной напор на гребне водослива, определенный по формуле [11] в последнем приближении.

Определяем удельный расход, проходящий через один водосливной пролет

q=Q_0.25H/b (м²/с). [21]

Далее методом итерационного приближения вычисляем сжатую глубину

Т₀=T+V²/2g (м). [22]

где: Т=НПУ-Дна (м) – запас полной энергии перед водосливом;

=1,1 – к-т Кареолиса.

[23]

где: h_сж – сжатая глубина, в первом приближении рана 0.

Далее по формуле [23] выполняем второе приближение подставляя значение сжатой глубины, полученное в первом приближении. После чего сравниваем значения, надо добиться результата, чтобы полученное и предыдущее значения сжатой глубины были практически одинаковы, поэтому для определения h_сж как правило всегда требуется выполнить несколько итераций.

Для дальнейших расчетов принимается значение полученное в последнем приближении.

Критическая глубина зависит от значения удельного расхода, определенного выше и имеет вид

[24]

По формуле [25] находим значение второй сопряженной глубины

[25]

При пропуске потока воды через один водосливной пролет надо учитывать коэффициент пространственного фактора распространения потока значения которого приведены в табл. 8, в зависимости от отношения ширины потока в нижнем бьефе «В» к ширине сбросного потока «b» в начальном сжатом сечении.

табл. 8

В/ b	2	2,5	3	4	5	6 и более
к	0,88	0,83	0,79	0,72	0,66	0,62

_пр=к_* (м). [26]

где к – к-т, учитывающий пространственный фактор.

После определения значения второй сопряженной глубины по графику зависимости f=Q(H) определяем бытовую глубину в Н.Б. создаваемую при сбросе воды остальными сооружениями, входящими в состав гидроузла.

h_б=f(Q_ГЭС)+ f(Q_пр) (м) [27]

Сравнивая значения второй сопряженной глубины и бытовой глубины определенной по формуле [27] делаем вывод о том затоплен ли гидравлический прыжок или нет.

Если:

- h_б< _пр – прыжок отогнан;

- h_б> _пр – прыжок затоплен.