1. Гидравлический расчет водосливной плотины

В результате гидравлического расчёта определяем:

• ширину водосливного фронта, число и размеры водосливных отверстий;

• отметку гребня водослива;

• форму водосливной поверхности;

• сопряжение потока в нижнем бьефе;

• размеры гасителей.

Выбор типа, числа и размеров отверстий водосливной плотины необходимо производить исходя из требований пропуска расчетного расхода воды основного расчетного случая. Пропуск расчетного расхода при основном расчетном случае производится при НПУ и УНБ через все турбины ГЭС и при полном открытии всех водопропускных сооружений. Определенные размеры отверстий и их число подлежат проверке на поверочный расчетный случай. Пропуск расчетного расхода воды для поверки расчетного случая надлежит выполнять при ФПУ и УНБ_mах всеми пропускными сооружениями.

1.1. Определение ширины водосливного фронта. Основной расчетный случай.

Определяется расчетный расход, сбрасываемый через водосливную плотину при НПУ с учетом работы всех сооружений гидроузла.

; (1-1)

где Q_MAX – максимальный основной расход, равный 2445 (м³/с), (см. задание);

Q_ГЭС – расход проходящий через агрегаты здания ГЭС, равный 400(м³/с);

Q_РАСЧ – расчетный расход через водосливную плотину.

Удельный расход на водосливе будет равен:

q_вод = 1.25 q_рисб, (1-2)

где q_рисб – удельный расход на рисберме:

q_рисб = υ_Н h_НБ, (1-3)

- где υ_н – допустимая не размывающая скорость на рисберме, зависящая от вида грунта, на котором расположена рисберма; для гравия υ_н =3,5 м/с,

h_НБ – глубина воды в НБ, определяется как:

h_НБ = _ДНО ,

- где отметка уровня воды в НБ, определяется в зависимости от максимального расхода по графику Q = f(H)(см. задание),

114,2(м), отметка дна, равная , (по заданию) 115,2(м);

;

q_рисб =3,5 ∙ 6,2 = 21,7м²/с.

Тогда

q_вод = 1,25 ∙ 21,7 = 27,125 м²/с.

Ширина водосливного фронта равна:

; (1-4)

- где Q_РАСЧ – расчетный расход через водосливную плотину, равный 2045 м³/с, q_вод – удельный расход на водосливе определяемый по формуле(1-2):

.

Ширина водосливного фронта должна быть целым числом, поэтому полученное значение округляется в большую сторону.

;

Ширину водосливного фронта распределяем между стандартной шириной водосливных отверстий и их числом:

B = n ∙ b; (1-5)

- где n – число пролетов в свету, принимается больше 3; b – cтандартная ширина пролета выбирается по СНиПу.

Примем ширину водосливного отверстия: b = 10 м. Тогда число водосливных отверстий будет равно: n = 8 (шт);

1.2. Определение полного напора на водосливе.

Используя формулу расхода через водослив, определим полный напор на водосливе в первом приближении, т.е. без учёта бокового сжатия и подтопления водослива:

, (1-6)

где m – коэффициент расхода водослива безвакуумного профиля, принимаем в курсовом проекте очертание водосливной стенки Кригера- Офицерова типа А m = 0,49 (см. рис. 1-2);Q_РАСЧ – расчетный расход через водосливную плотину, равный 2045 м³/с; В – ширина водосливного фронта, равная 76 (м); g – ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с²

рис. 1-2 очертание водосливной стенки Кригера-Офицерова тип А,В

м.

Во втором приближении, с учётом бокового сжатия и подтопления, полный напор на водосливе:

, (1-7)

- где _сж – коэффициент бокового сжатия, определяемый по формуле(1-8); _n – коэффициент подтопления, первоначально предполагаем что, подтопления водослива нет и _n = 1.

, (1-8)

где _б = 0,45 – коэффициент уменьшения, учитывающий форму быков в плане.

,

м.

Определим геометрический напор на водосливе, и округлим его до стандартного ближайшего значения:

, (1-9)

- где ₀ = 1,1 – коэффициент Кориолиса; – скорость подхода потока к плотине,  – площадь живого сечения, равная:

 = (В + (n - 1) ∙ _б)∙(_НПУ – _ДНО) (1-10)

- где _б толщина промежуточных быков. Бык принимаем разрезным. При ширине пролета 6-12м толщину быков в курсовой работе можно условно принять равной d = 2м ([2] стр.18). Т.к. бык имеет деформационный шов, то толщину быка увеличивают на (0.5-1.0) м. Таким образом, ширина быка равна _б = 3 м (ширина полубыка 1.5 м). Головная часть быка имеет обтекаемую форму для улучшенного обтекания. _НПУ – из задания равна 135 м.

 = (76 + (8 - 1) ∙3) ∙ (135 – 108) = 1485 м².

м/с;

м.

Определённый геометрический напор округляем до большего стандартного ближайшего значения: = 5,5 м.

Определим отметку гребня водослива:

_ГВ = _НПУ – Н_стан = 135 – 5,5 = 129,5 м.