Допустимі (нерозмиваючі) середні швидкості течії Vдоп

і коефіцієнти закладання укосів т для різних грунтів

Грунти	Vдоп, м/с	т
Піски: дрібні середні крупні Супісок Суглинок	0,60 0,70 0,75 0,80 0,90	2,5 2,0 1,5 1,5 1,25

Горизонтальна лінія 00₁, проведена вліво від вісі споруди (вісь греблі) на профілі, буде лінією дна підвідного каналу, вправо (00₂) – з’єднувального. Якщо лінії 00₁ і 00₂ перетинають декілька ґрунтів, то для розрахунку вибираються ґрунти, які мають менше значення допустимої швидкості на розмив.

Примітка: гідравлічні розрахунки підвідного і з’єднувального каналів необхідно виконувати паралельно з розрахунком регулятора, тому що для подальших його розрахунків буде необхідна крива залежності Q=f(h_ЗК) для з’єднувального каналу.

Гідравлічні розрахунки каналу зводяться до визначення необхідних елементів . Площа поперечного перерізу

, (2.1)

де - допустима швидкість для грунтів ложа каналу, м/с [8, с. 79...84] (табл. 2.1),

- максимальна скидна витрата, м³/с.

Ширина каналу по дну

, (2.2)

де - коефіцієнт закладання укосів каналу, що приймається для грунтів ложа каналу;

- глибина води в підвідному каналі (визначається при розрахунку регулятора), м.

В зв’язку з тим, що канал проектується з горизонтальним дном, то похил каналу не визначають.

Отримані значення параметрів каналів (підвідного, з’єднувального і відвідного) закругляються з точністю до 0,1 м.

Відмітка берми підвідного каналу дорівнює ↓3=↓ФПР+∆h, де ∆h – підвищення верхньої бровки каналу над максимальним рівнем води, м (табл. 2.2). Ширина берм для всіх каналів b_б приймається не менше 2,0 м (рис. 2.3).

Таблиця 2.2

Рекомендовані перевищення ∆t бровок,

каналів і споруд над рівнями води

Q, м3/с	До 10	10...30	30...50
∆t, м	0,30	0,40	0,50

Регулююча споруда

Регулююча споруда виконується у вигляді відкритого регулятора і розміщується на прямолінійних частинах підвідного і з’єднувального каналів. Вісь проїжджої частини регулятора повинна бути зв’язана як в плані, так і в повздовжньому розрізі з дорогою, що проходить по гребеню греблі (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Відкритий регулятор (поздовжній розріз).

Відмітка порогу регулятора ↓П=↓1 призначається на відмітці дна підвідного каналу, верх затвору розміщено на позначці НПР, а поріг – нижче позначки НПР на 1,5...4 м (цей розмір повинен бути пов’язаний з висотою стандартного отвору) [12, с. 25]. При такому розташуванні флютбету і наявності затворів маємо можливість не тільки скидати повеневі витрати, а і частково спорожняти водосховище при необхідності ремонту споруд гідровузла (каналів, греблі тощо).

З’єднувальний канал

З’єднувальний канал має постійні розміри по всій довжині (рис. 2.4). Як і підвідний, з’єднувальний канал на ділянці виходу потоку з регулятора і на ділянці входу в спряжуючу споруду має прямолінійні вставки, довжина яких складає . Глибина наповнення з’єднувального каналу при пропусканні максимальної витрати для основного розрахункового випадку дорівнює глибині підтоплення .

Рис. 2.4

Коефіцієнт закладення укосів каналу т і значення допустимої швидкості вибираються як і для підвідного каналу. Аналогічно проводяться всі розрахунки для визначення ширини каналу по дну

( , де ).

Гідравлічний радіус . (2.3)

Змочений периметр . (2.4)

Розрахунки проводяться при коефіцієнті шорсткості русла п=0,025.

Похил дна каналу призначається позитивним і > 0 із значенням

. (2.5)

Для отриманих розмірів поперечного перерізу з’єднувального каналу необхідно побудувати криву залежності Q=f(h_ЗК), яка необхідна при розрахунку спряження б’єфів за регулятором. Кількість необхідних точок для побудови кривої не менше 5, а остання точка кривої повинна бути більше значення максимальної перевірочної витрати. Розрахунки зручно проводити в табличній формі (табл.. 2.3).

Таблиця 2.3.

Результати розрахунку для побудови графіку Q=f(h_ЗК)

h, м	b, м	ω, м2	χ, м	R, м	n	c	i	,м/с	Q, м3/с
h1 . . . hn									Q . . . Qn

Відмітка берми з’єднувального каналу дорівнює

, (2.6)

де - глибина в каналі при пропусканні перевірочної витрати по кривій Q=f(h_ЗК), - перевищення верхньої бровки каналу над максимальним рівнем води (табл. 2.2). Ширина берм приймається не менше 2,0 м (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Крива залежності Q=f(h_ЗК) з’єднувального каналу

Відвідний канал

Відвідний канал (рис. 2.28) необхідний для спряження кінцевої частини споруди і відвідного русла річки. Глибина води в каналі приймається такою ж, як і глибина води в річці (знаходиться по кривій Q=f(h)), значення допустимої швидкості і коефіцієнтів закладення укосів вибираються таким же чином, як і при розрахунках підвідного і з’єднувального каналів. Ширина каналу по дну визначається за залежністю (2.97).

Визначення відміток дна водоскидного тракту

Для визначення відміток дна водоскиду можна скористатись поздовжнім профілем по трасі (рис. 2.2), або побудувати аналогічний без нанесення геологічної будови грунтів (рис. 2.6).

На профіль необхідно нанести відмітки НПР, ФПР, і відмітки ↓1, ↓3, ↓4.

На ↓3 і ↓4 провести горизонтальні лінії до перетину із схилами річкової долини. Через точки перетину ↓4 із схилом долини (точка К, рис. 2.6) провести переріз І-І, який визначить кінець з’єднувального каналу і початок спряжуючої споруди (точка Н). Відмітку дна каналу в цьому місці ↓5 можна прийняти (умовно) ↓5=↓1 (оскільки похил і довжина з’єднувального каналу незначні).

Рис. 2.6.

Умовно приймаємо, що відмітка дна річки в місці виходу траси водоскиду така ж як і в створі греблі і, позначивши її як ↓6=↓дна річки, знаходимо відмітку рівня води в річці ↓7 при пропуску витрати

↓7=↓6+h_р (2.7)

де h_р – глибина води в річці.

Через точку перетину відмітки ↓7 із схилом річкової долини (точка а) (рис. 2.6) проводиться вертикаль ІІ-ІІ від якої відкладається довжина відвідного каналу (в межах м) і проводиться вертикаль ІІІ-ІІІ. Віддаль між вертикалями І-І і ІІІ-ІІІ являє собою горизонтальне проложення між відмітками ↓5 і ↓6, що дорівнює (в масштабі плану). Різниця відміток ↓5 - ↓6=z і горизонтальне проложення дає можливість визначити похил місцевості під споруду

. (2.8)

При цьому необхідно, щоб похил місцевості під споруду був би паралельним схилу річкової долини (умови мінімуму земляних робіт). Похил місцевості під споруду не повинен перевищувати допуст имих значень для даної споруди (швидкотік і_ш ≤0,15, перепади і_п≈0,15...0,30). Якщо ця умова не витримується, то необхідно поміняти трасу спряжуючої споруди, або перенести її на початок (на рис. 2.6 варіант показано пунктиром). Для консольних перепадів значення похилу знаходиться дещо інакше від попередніх, але розрахунки до ↓7 такі ж, як і для інших

типів споруд.

Рис. 2.7. Визначення відміток для консольних перепадів

До відмітки ↓7 (рис. 2.7) необхідно добавити висоту консолі Р (в межах 2...4 м) і найти відмітку ↓8. На цій відмітці на схилі долини знаходиться точка b, від якої на віддалі 8-10 в корінному березі буде закладена опора консолі точка b₁ . Різниця z = ↓5 - ↓8 і горизонтальне проложення між точками Н і b₁ (в масштабі профілю) дають можливість знайти похил швидкотічної частини споруди і_ш (штрихпунктирна лінія на рис. 2.6).

Гідравлічний розрахунок відкритої водоскидної споруди

Відкрита водоскидна споруда влаштовується у вигляді регулятора (шлюза - регулятора) з затворами, призначеними для регулювання рівнів і витрат води.

Гідравлічним розрахунком регулятора знаходиться його ширина, яка гарантує пропуск максимальної повеневої витрати, а також безпечні умови спряження б’єфів. Відповідно до [11] розрахункові максимальні витрати визначаються з установленням їх щорічної ймовірності перевищення в залежності від класу споруд для двох розрахункових випадків: основного і перевірочного (табл. 2.4). Пропускання розрахункової витрати для основного розрахункового випадку повинно бути забезпечене через водоскидні споруди при їх повному відкритті при НПР у верхньому б’єфі.

Таблиця 2.4

Ймовірність перевищення розрахункових максимальних витрат води

Розрахунковий випадок	Щорічна ймовірність перевищення розрахункових максимальних витрат води в залежності від класу споруди
	І	ІІ	ІІІ	ІV
Основний	0,1	1	3	5
Перевірочний	0,01	0,1	0,5	1

Пропускання розрахункової витрати для перевірочного розрахункового випадку повинно забезпечуватись при ФПР і повністю відкритих водоскидних спорудах, розміри яких були визначені для основного розрахункового випадку. Значення = +(0,15...0,20) .

Над відміткою форсованого рівня призначається підвищення як бровок каналів, так і бортових стінок спряжуючих споруд (табл. 2.2).

Для гідравлічного розрахунку регулятора потрібно скласти розрахункову схему. При цьому відмітка порогу регулятора приймається нижче відмітки НПР на висоту стандартного отвору h_ст [12, c. 10] (табл. 2.5) (рис. 2.8).

Таблиця 2.5

Стандартні розміри висот отворів, що перекриваються затворами

Висота отворів, м

1,0

1,25

1,75

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Примітка: За висоту отвору для поверхневих отворів приймається розмір від верхньої грані порогу до верхньої кромки обшивки затвору.

Рис. 28. Схема до гідравлічного розрахунку регулятора

Таким чином, відмітка порога регулятора ↓1 буде:

↓1=↓НПР- h_ст (2.9)

де h_ст – висота отвору, яку рекомендується вибрати із стандартних значень [12, c. 10] (табл. 2.5) в межах від 1,5 до 3,0 м, зв’язуючи це значення із значенням максимальної скидної витрати . Орієнтовно значення висоти h_ст в залежності від значення подано в таблиці 2.6.

Таблиця 2.6.