1 Исходные данные для проектирования

Вариант 3

1. Расчетная обеспеченность – 97%

2. Водопотребление q– 6,31 м³/сек

3. Средняя многолетняя мутность ρ – 150 г/м³

4. Расчетный срок эксплуатации t – 60 лет

5. Толщина льда h_л – 0,7 м

6. Среднегодовой слой испарения: Z_c - 0,19

Z_B – 0,37

7. Грунты тела плотины к_т – супесь

8. Грунты слагающий бассейн – скала

9. Класс автодороги по гребню плотины – IV

10. Скорость ветра– 17 м/сек

11. Длина разгона волны Д– 7 км

12. Тип покрытия верхового откоса – бет.плиты

13. Глубина воды в НБ Н₂– 5,1 м

14. Грунт основания к_о – суглинок

15. Отметка дна водохранилища – 90 м

16. Расстояние до водоупора, м – 40 м

17. Глубина воды в ВБ Н₁– 35 м

Задание принял к исполнению 8.09.14г

Руководитель: Нурекенова Р.Т

2 Проектирование грунтовой плотины

2.1 Выбор принципиальной схемы плотины

При проектировании грунтовой плотины необходимо подобрать устойчивый и наиболее экономичный профиль сооружения.

Размеры поперечного профиля зависят от типа плотины, ее высоты, характера грунтов в основании, а так же условий строительства и эксплуатационных условий

Уклон откосов плотины назначается в зависимости от ее высоты, способа строительства, грунта, из которого она выполняется.

Таблица 1-Заложение откосов насыпных плотин

Высота плотины	Заложение откосов
	Верхнего m1	Низового m2
<5	2-2,5	1,5-1,75
5-10	2,25-2,75	1,75-2,25
10-15	2,5-3	2-2,25
15-50	3-4	2,5-4
>50	4-5	4-4,5

Принимаем m₁=3,0 m₂=3,0.

2.2 Определение высоты плотины

Высота плотины определяется по формуле

Hпл = Н₁+ d, (1)

где Н₁- глубина воды в верхнем бьефе водохранилища, м

d - превышение отметки гребня плотины под расчетным статистическим уровнем воды в верхнем бьефе, определяется по формуле:

d=h_H +∆h + a_з, м (2)

где h_н- высота наката на откос ветровой волны, м

∆h-высота ветрового нагона волны, м

а_з- запас по высоте плотины, м (можно принять 0,5-1,0 м)

Высота ветрового нагона волны ∆h и высота наката волны на откос h_H рассчитывается в зависимости от параметров ветровой волны, образующей в водохранилище.

Основные элементы ветровых волн: высота волны h, длина л и период τ. Для их определения вычисляются средние элементы, которые обозначаются соответственно h_гл; λ_гл, τ_гл.

Индекс «гл» обозначает, что параметры находятся для глубоководной зоны, т.е. глубина воды Н>0,5λ_гл.

Для этого рассчитываются безразмерные параметры:

(3)

(4)

где t - продолжительность действия ветра (принимается для предварительных расчетов t=21600 сек.)

D - длина разгона волны, м

W - расчетная скорость ветра, м/с

g - ускорение свободного падения м/с²

=> n=4 c=0,08

=> n=1,9 c=0,027

Аналогично определяется величины с и n параметру b. К расчету принимаем наименьшее, таким образом n=1,9 с=0,027.

По ним вычисляются величины:

Высота волны: h_гл= (5)

h_гл=

Период волны: (6)

Длина волны: (7)

Высота наката волны определяется по формуле:

h_н= (8)

где f - коэффициент зависящий от типа крепления верховного откоса (f=0,9 при креплении каменной наброской)

К_с - коэффициент зависящий от скорости ветра W и заложения откоса m₁ принимается по таблице 2.

Таблица 2 - Значения коэффициента k_с.

Заложение верхового откоса ml	Значение Кс, при W, м/с
	>20	<10
0,4	1,3	1Д
0,4-2	1,4	1,1
3-5	1,5	1,1
5	1,6	1,2

При значениях W и m_l принимаю коэффициент k_с=1,4 м/с.

К_НГ - коэффициент зависящий от пологости волны, для определения необходимо знать:

h_l%гл -высота бегущей волны обеспеченностью 1% определяют по формуле: h_l%гл= h_гл·k_1% , (9)

где k_1%- коэффициент, который зависит от значения и определяется по таблице 3.

Таблица 3- Значения коэффициента k_1%.

gД/W^2	0	2000	4000	6000	8000	10000	12000
^K1%	2,1	2,2	2,3	2,35	2,4	2,42	2,44

Принимаю k_1%=2,1

h_l%гл= 0,796·2,1=1,672

_По =и значения m₁ определяется коэффициента К_нг по графику на рисунке 1.

Рисунок 1- График для определения коэффициента К_пг при m >3.

Принимаю К_НГ =1,4

k_β - коэффициент, учитывающий угол между фронтом волны и нормали к оси плотины, принимается по таблице 4.

Таблица 4- Значения коэффициента k_β.

Град	kβ	Град	kβ
0	1	40	0,87
10	0,98	50	0,82
20	0,96	60	0,76
30	0,92

Примечание: если в задании не приведены данные об угле между фронтом волны и нормали к оси плотины, можно принять угол произвольно.

Принимаю β=46º k_β=0,8

h_н=

По формуле определяют высоту наката. Ветровой нагон определяется:

(10) где α_β - угол между продольной осью водохранилища и господствующим направлением ветра, град. (принимаю 86º).

W - скорость ветра, 17 м/с;

D - длина разгона волны, 7 м;

Н₁- глубина воды в верхнем бьефе 35м.

По формуле 2 вычисляются превышение отметки гребня плотины d над расчетным статистическим уровнем воды в водохранилище и определяется высота плотины Н_пл.

d=2,359+0,00027 +1=3,36 м

Hпл = 35+3,36=38,36м.