3.2. Вариант пропуска строительных расходов через сжатое русло.

При пропуске строительных расходов через сжатое русло строительство гидроузла может производиться в одну или две очереди. Строительство в одну очередь возможно, если площадь живого сечения русла при ограждении котлована перемычками сократится примерно до 40-50%.

Решение о строительстве в одну или две очереди принимается после расчетов, позволяющих оценить скорости в сжатом сечении и величину ожидаемого размыва русла.

а) Расчетные величины уровня воды, строительных расходов и глубины потока принимаются по таблице № 6. для рассматриваемого примера при весеннем паводке в качестве расчетных принимаются:

- для первой очереди Q^I = Q₂ = 75 м³/с, ∆^I =∆₂ = 30,0 м, Н^I = Н₂ =1,5 м.

- для второй очереди Q^II = Q₃ = 85 м³/с, ∆^II =∆₃ = 30,5 м, Н^II = Н₃ =2,0 м.

Допустимая скорость на размыв для грунтов русла определяется по приложению 2 в соответствии с рекомендациями, приведенными ранее для определения [V]_р.

Допускаемая скорость движения воды в русле зависит от мехсостава и согласно заданию равна – 0,49 м/с.

Следует учесть, что для временных сооружений [V]_р. Может быть увеличена на 205, то есть [V]^’_р. = 1,2 [V]_р. = 0,46 м/с.

б) определение количества водосливных отверстий n^I_пл которое необходимо построить в первую очередь.

В первую очередь необходимо построить такое количество отверстий, которое бы обеспечило пропуск расчетных строительных расходов второй очереди строительства Q^II.

Ширина водосливного фронта b^I_фр может быть найдена из уравнения затопления водослива с широким порогом:

м,

где ζ_сж = 0,8-0,95 – коэффициент сжатия;

φ_ск = 0,8-0,85 – коэффициент скорости;

Z – величина подпора, принимаемая по условиям перекрытия русла: при перекрытии русла мелким камнем и грунтом может быть принята равной 0,5 м.

, м

Количество водосливных отверстий первой очереди:

b – ширина отверстия в свету = 10 м.

Полученный результат округляется как правило в большую сторону до целого числа n^I_пл=1; для принятого числа n^I_пл уточняется величина b^I_фр

b^I_фр = n^I_{пл *} b = 1 _* 10 =10 м

Определяем ширину бетонной плотины I очереди:

В_пл. = (в + в_б)n_пл. = (10+3)1= 13 м

в_б = 3 м – ширина быка.

в) определение положения продольной перемычки.

Положение продольной перемычки (рис.8) в русле реки выбирается с учетом размещения между бетонным сооружением I очереди и перемычками опалубки, оборудования для открытого водоотлива и обеспечения устойчивости откоса и дна котлована.

По схеме на рис 8 можно определить расстояние от подошвы откоса до внешней грани продольной перемычки:

Однако полученная по этому выражению величина. А может быть меньше допустимого расстояния по условиям обеспечения устойчивости откоса котлована. Минимально удаление внешней границы перемычки от подошвы откоса равно

м

где h =∆^I- 26,0 – разность между расчетным уровнем и отметкой дна.

I_доп – допустимый градиент для грунтов русла = 0,4

Окончательно принимается большая из этих двух величин – 14 м.

В_стр = А+l₁= 14+ 3=17 м

Рис. 8. Схема для определения местоположения продольной перемычки.

l₁ =3 – технологический размер необходимый для устройства опалубки; l₂= 6 м - технологический размер необходимый для установки насосного оборудования при открытом и грунтовом водоотливе, размещения и проезда строительных машин.

г) выбор типа перемычек.

Верховые и низовые перемычки I и II очереди строительства, а также продольной перемычки I и II очереди принимаются по рекомендациям. Местоположение верховой и низовой перемычек определяется также как при пропуске строительных расходов через отводной канал

Рис. 9. Определения местоположения верховой и низовой перемычек первой очереди.

Отметки гребней перемычек:

∆_в^I = ∆^I_р+z+а = 30,0+1,195+0,7=31,9 м

- скоростной напор

а=(0,8-1,0) м – запас над уровнем воды для верховой перемычки; =0,8-0.,85

м

а- =(0,5-0,7) м – запас для низовой перемычки

Рис. 10 Местоположение верховой и низовой перемычек II очереди

Отметки гребней перемычек II очереди равны:

∆_в^II = ∆^II_р+z+а = 30,5+0,08+1,0=31,58 м

м

Местоположение продольных перемычек определятся для I – ой очереди размером В_стр, для II – ой очереди продольная перемычка совмещается с быками плотины I – ой очереди.

Отметки гребней продольных перемычек определяются:

Положение продольной перемычки будет влиять на скорость потока в сжатом русле.

Ширина сжатого русла по урезу воды:

∆=6 м – расстояние от уреза воды в реке до края бетонной плотины Iочереди.

Определяем площадь живого сечения сжатого русла:

Определяем скорость движения воды в сжатом русле:

V_сж > [V]_р=0,59 м/с

При таком условии можно ожидать размыв дна русла и берега.

Толщина защитного неразмытого слоя грунта над проектной отметкой дна котлована должна быть не менее 0,5 м. Поэтому допустимая глубина размыва:

0,5 – защитный сой грунта.

Предполагаемую глубину размыва дна русла ∆h можно определить приближенно из выражения:

Так как ∆h>∆h_доп, то необходимо предусмотреть искусственное уширение русла на величину ∆В, которая может быть найдена из выражения:

, то есть

Объем земляных работ по уширению русла можно определить приближенно из уравнения:

l_пр – длина продольной перемычки I - ой очереди определяется по стройгенплану; w_уш – площадь уширения, определяется по поперечному сечению реки по оси плотины, разбивая его на простые геометрические фигуры.

е) определение объемов земляных и других видов работ по временным сооружениям

Объемы работ по продольным перемычкам:

где В_пр – ширина продольной перемычки = 3 м; l^I_пр и l^II_пр – длины продольных перемычек, определенные по стройгенплану.

Объемы работ по верховым и низовым перемычкам определяются:

Длины перемычек определяются по стройгенплану.

Стоимость работ по временным сооружениям определяется по сборникам ЕРЕР или по приложению 5 и заносится в таблицу № 9.

Наименование работ	Общий объем, м^3	Стоимость работ, руб.	Общая стоимость, руб.
1. Уширение русла	246036	0,12	29524,32
2. Отсыпка перемычек I очередь: - верховая - низовая II очередь: - верховая - низовая	17253,9 2858,7 3205,6 2713,2	0,42 0,42 0,42 0,42	7246,64 1200,65 1346,35 1139,54
3. Устройство продольных перемычек: I очереди II очереди	3220,8 2347,0	0,82 0,82	2641,06 1924,54
4. Разработка перемычек: I очередь: - верховая - низовая - продольная II очередь: - верховая - низовая - продольная	17253,9 2858,7 3220,8 3205,6 2713,2 2347,0	0,9 0,9 1,15 0,9 0,9 1,15	15528,51 2572,83 37039,2 2885,04 2441,88 2699,05
Всего:			108189,61

В результате сравнения экономической эффективности двух вариантов строительства определили, что экономически выгоден вариант строительства плотины через обводной канал. Так как общая стоимость строительства при этом варианте в 3,7 раза дешевле, чем при строительстве плотины в две очереди.