- •6 Компоновка и сооружения гидроузла
- •6.1 Выбор компоновки гидроузла
- •6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины
- •6.2.1 Определение ширины водосливного фронта
- •6.2.2 Определение отметки гребня водослива
- •6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода
- •6.2.4 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе
- •6.2.5 Расчёт водобойного колодца гасителя
- •6.3 Определение экономического профиля плотины
- •6.4 Определение отметки гребня земляной плотины и гребня быка
- •6.5 Назначение размеров основных элементов плотины
- •6.6 Фильтрационный расчет
- •Расчет фильтрации под плотиной методом удлиненной контурной линии.
- •6.7 Статические расчеты плотины
- •6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину
- •Сила гидростатического давления воды
- •6.7.2 Расчет прочности плотины
- •6.7.3 Оценка прочности плотины
- •Расчет устойчивости плотины на сдвиг по основанию
- •6.8 Расчет длины здания гэс
6.4 Определение отметки гребня земляной плотины и гребня быка
Принимаю за отметку гребня:
,
где - превышение гребня плотины над расчётным уровнем в ВБ, создаваемое для учёта волнового воздействия.
,
где - высота наката волн на откос расчётной обеспеченностью 1%; - высота ветрового нагона; - конструктивный запас, принимаемый не менее 0,5 м (0,5 – 2м).
где - угол между продольной осью водоёма и направлением ветра, градусы (буду рассматривать перпендикулярное направление ветра в сторону плотины, 90 град.); - скорость ветра; L – разгон, м; - коэффициент, принимаемый по таблице 1; - средняя высота водохранилища; - ускорение свободного падения.
Методом последовательных приближений, величине находящейся в знаменателе присваиваем нулевое значение.
Таблица 6.3- Расчётные характеристики ветра
м/с |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
1,2 |
2,1 |
3 |
3,9 |
4,8 |
Для скорости ветра м/с принимаю .
Длина разгона:
где - коэффициент, принимаемый равным ; – коэффициент кинематической вязкости воздуха, принимаемый равным
Средняя высота водохранилища:
Таким образом, высота волнового разгона равна:
Высота наката на откос волн обеспеченностью 1% по накату:
где и – коэффициенты шероховатости; – 1,1; – 0,9.
Рассчитаю составляющие формулы высоты наката на откос волн обеспеченностью 1% :
где - время разгона волны, принимаю 6 часов.
С помощью полученных значений определяем период волны, время за которое развивается одна длина волны, находим следующие величины, сведённые в таблицу 6.4.
Таблица 6.4 – Длина волны
4,1 |
0,1 |
3,4 |
0,065 |
Для определения периода волны T и средней высоты волны используем наименьшие значения из таблицы 2 :
Длина волны:
Необходимо выполнить проверку удовлетворяющую следующему условию:
где - глубина перед плотиной,
Условие выполнено, расчёты подтверждены.
Выбирая каменное крепление откосов принимаю : и . Заложение откоса принимаю равное , отсюда . Коэффициент .
Таким образом:
Высота плотины:
6.5 Назначение размеров основных элементов плотины
У бетонных водосливных плотин на не скальном основании следует различать следующие основные элементы: фундаментную плиту, быки и устои, водосливы, деформационные швы и их уплотнения, водобой и рисберму, противофильтрационные элементы (понур, шпунты, завесы), дренажи.
Шпунтовые стенки и завесы.
Примем стальной плоский шпунт. Толщина шпунта 10 мм. Глубина забивки шпунта составляет 20 м.
Расчет понура.
Назначение понура – уменьшать фильтрационный расход и снижать противофильтрационное давление в основании плотины путем удлинения путей фильтрации.
Длина понура:
Толщина понура:
Конструктивные элементы нижнего бьефа.
Для защиты грунтов основания от размыва потоком, сбрасываемым через плотину, устраивается водобойный колодец и рисберма.
Водобойный колодец.
Глубина водобойного колодца и толщина водобойной плиты были определенны ранее, в дальнейшем будем пользоваться этими величинами.
Рисберма.
Рисберма – участок за водобоем, предназначенный для успокоения и растекания потока. Выполнена в виде каменной наброски. Конструкция рисбермы по течен должна птепенно облегчаться. Плиты расположены в шахДлина рисбермы принимается равной:
П Толщина рисбермы принимается 1,25 м.