Расчет отводящего канала

При однообразных грунтах по всей трассе водосброса размеры отводящего канала можно принять равным размерам подводящего канала в сечении 2-2.

При различных грунтах расчетная скорость υ_р , заложения откосов m, коэффициент шероховатости nприменяются соответственно грунтам второго слоя основания плотины.

Ширина канала по дну вычисляется по формуле:

b =

Значение b округляется до целых метров (рис. 3.2).

Рис. 3.2 Поперечное сечение канала

Проектирование и расчет сопрягающих сооружений

1. Конструктивные особенности

Быстротокипредставляют собой сопрягающие сооружения в местах сосредоточенного падения местности, в которых вода про­ходит с большими скоростями.

Быстротоки бывают деревянные, каменные, бетонные, железобетонные и из других материалов. По расположению в плане различают прямолинейные и криволиней­ные быстротоки, по виду поперечного сечения - прямоугольные и трапецеидальные с коэффициентом откоса не менее m=1. В за­висимости от длины различают быстротоки длинные и короткие. В длинных глубина воды в конце весьма близка к нормальной глу­бине в лотке. В коротких быстротоках глубина воды в конце боль­ше нормальной.

Быстроток состоит из входной части, самого лотка быстротока, успокоителя и выходной части рисбермы (рис. 1).

Сопря­жение соединительного канала с лотком и успокоителя с отводя­щим каналом осуществляется в виде раструба.

Для понижения депрессионной поверхности воды, фильтрую­щейся из верхнего бьефа в нижний, вдоль быстротока, т. е. умень­шения фильтрационного давления, в его дне и концевой части устраивают разгрузочные отверстия, а за боковыми стенками – застенный дренаж. Фильтрующаяся вода через разгрузочные отверстия выходит в лоток быстротока, а из дренажа сбрасывается в нижний бьеф. Последний состоит из двух дрен, уложенных вдоль продольных стен быстротока. Нижняя концевая часть дрен выводится ко дну отводящего канала (рис. 1). Застен­ный дренаж устраивается на протяжении 0,5-0,6 длины быстро­тока. Для контроля за работой дрен строятся смотровые колод­цы. При несимметричном потоке грунтовых вод продольные дрены соединяются между собой в местах расположения смотровых ко­лодцев поперечными, или соединительными, дренами. Дрены устра­иваются из перфорированных труб с укладкой вокруг них песчано-гравелистого слоя. Можно устраивать гравелисто-щебеночные дре­ны в каналах с укладкой вокруг них песчаного слоя.

Рис. 1. Бетонный быстроток с застенным дренажем

При удельном расходе воды q≤2м³/сдлина входной понурной части lп=2H, при q≥2м³/сlп=3H,гдеH - глубина воды перед входной частью быстротока, м.

Длина предпонурного крепленияlпп=(2…3)H, толщина плит понура 0,1-0,2 м. По длине бетонноголотка быстротока через 5-20 м устраиваются швы.

Днище быстротока, в местах устройства швов, имеет утолщение в целях увеличения площади соприкосновения и этим самым для уменьшения фильтрации через швы, а также для увеличения сопротивления сдвигу лотков при больших уклонах. Швы целесообразно располагать в начале и в конце каждой ступени. Их заделываются двумя слоями толя в гудроне общей толщиной 7÷10 мм или применяется профильная резина. Под швами необходимо устройство обратного фильтра.

Для защиты грунта за стенками от намокания устраивается отмостка шириной 1÷2 м. Она выполняется из бетонных плит толщиной 0,1÷0,15 м либо асфальтом толщиной 0,07÷0,10 м.

Для перехвата и отвода от сооружения дождевых и талых вод вдоль сооружения устраиваются нагорные канавы. Толщину и материал облицовки нагорных каналов принимают одинаковыми с отмосткой.

Крепление дна выходной части (рисбермы) следует делать водопроницаемым и тяжелым (бетонные плиты толщиной 0,3÷ 0,8 м, габионы, мощное покрытие габионной сеткой) на длине равной примерно длине колодца и далее - облегченным (мостовая, каменная наброска).

Толщина бетонной облицовки лотка быстротока трапецеидального поперечного сечения принимается 0,15÷0,4 м. При прямоугольном поперечном сечении быстротока боковые стенки устраиваются в виде подпорных стенок, поперечные размеры которых определяются на основании статического расчета. Толщина дна лотка быстротока принимается 0,2-0,5 м.

Превышение боковых стенок лотка быстротока над расчетным уровнем воды δ, определенном с учетом аэрации потока, принимается:

q,м^3/с	<1	1-10	11...30	31...50	51...100
δ,м	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6

В быстротоках трапецеидального поперечного сечения при коэффициенте откосов m> 1,5 превышение верха их над расчетным уровнем воды увеличивается на 15 % по сравнению с этими данными.

Перепады, как и быстротоки устраиваются для сброса воды в местах сосредоточенного падения местности. Они бывают деревянные, каменные, бетонные, железобетонные и из местных материалов. Наиболее распространены многоступенчатые перепады.

Поперечное сечение перепада может быть прямоугольное и трапецеидальное. Вдоль продольных стенок перепадов устраиваются застенные дренажи. Длина ступеней перепадов может быть до 20 м. Высоту принимают до 3...5 м.

Перепады имеют входную (понурную), транзитную (ступени) и выходную части. При автоматическом сбросе воды входной порог перепада устраивается на уровне дна соединительного канала. Размеры входной части можно принимать такими же, как и для быстротока (рис. 2).

Транзитная часть между входом и выходом у одноступенчатого и многоступенчатого перепадов представляет собой соответственно ряд ступеней, каждая из которой образована вертикальной стенкой падения, боковыми стенками и водобойной плитой обычно по типу водобойного колодца.

В водосливной стенке (над стенкой падения) устраивают отверстия размерами от 10×10 до 20×20 см для опорожнения колодцев во время выключения перепада из работы.

Толщину днища водобойных колодцев каменных и бетонных перепадов можно принимать:

0,35-0,40 м – при удельном расходе q<2 м³/с;

0,5 м – при q=2 м³/с и высоте стенки падения р<2 м;

0,6-0,7 м – при р=2,5м;

0,8-1,0 м – при q>5 м³/с и р=3,5м.

В железобетонных перепадах толщина плит днища принимается:

0,12-0,15 м – при удельном расходе q<2 м³/с и р=1,5м;

0,15-0,30 м – при больших q и р.

Работа последней ступени и выходного участка перепада наиболее ответственна для сооружения. Плавный и спокойный выход потока в канал за перепадом можно обеспечить, проектируя выходной участок в виде раструба с обратными стенками. Очень часто водобойный колодец последней ступени получается расширяющимся в плане, так как канал почти всегда шире перепада. Прилежащий к водобойной части перепада участок канала должен быть закреплен. Длину участка крепления принимают равной удвоенной длине водобойного колодца для небольших перепадов и (6...8)H– для больших.

Рис. 2. Многоступенчатый перепад