3.1 Определение отметки гребня плотины.
Гребень плотины, как правило, используется для проезда автотранспорта. Ширина его в этом случае определяется категорией дороги. В нашем случае категория дороги – 4, тогда ширина гребня – 10 м. Вдоль гребня плотины с обеих сторон в пределах обочин ставят ограждения в виде столбов, низких стенок и парапетов.
Превышение отметки гребня плотины над уровнем воды в водохранилище определяется по расчетной формуле:
где: Δhset – ветровой нагон в верхнем бьефе,
hrun – высота наката ветровых волн обеспеченностью 1%,
a – конструктивный запас по высоте плотины (принимаем равным 0,5 м.).
Расчет выполняем для двух расчетных случаев:
а) уровень воды в водохранилище находится в отметке НПУ
б) уровень воды в водохранилище находится в отметке ФПУ
Для двух расчетных случаев определяем высоту наката и нагона волны, окончательную отметку гребня плотины выбираем максимальную из двух случаев.
а). Уровень воды в водохранилище находится в отметке НПУ
Высоту нагона волны определяем по формуле:
где: KW – коэффициент принимаемый в зависимости от скорости ветра (принимаем равным 2,3∙10-6 м.),
V2 – расчетная скорость ветра (по условию 24 м/с),
L – длинна разгона волны (по условию 4500 м.),
g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2),
H1 – глубина воды в верхнем бьефе (7,0 м.),
β – угол направления господствующих ветров (по условию 5о)
Решая квадратное уравнение, находим, что Δhset = 0,0028 м.
Высоту наката волны определяем по формуле:
где: Kr, Kp – коэффициенты определяемые по таблице 6 [1] равные 1
и 0,7 соответственно,
Ksp – коэффициент определяемый по таблице 7 [1] равный 1,4
Krun – коэффициент определяемый по графику 16 [1] равный 1,6
Для определения коэффициента h1% и высоты волны h определяем безразмерные коэффициенты и по формулам:
и
где: t – продолжительность действия ветра равное 6 ч. или 21600 с.
и
По огибающей кривой графика [1] находим значения коэффициентов ε и η:
ε1 = 1,45; η1 = 0,016;
ε2 = 3,95; η2 = 0,09;
По наименьшим значениям ε и η определяем период волны:
высоту волны:
м.
длину волны:
м.
Для определения h1% проверяем наличие мелководной или глубоководной зоны, если Н1 < 0,5λ то зона мелководная, если Н1 > 0,5λ то зона глубоководная (7,0 < 9,83). Имеем мелководную зону. Тогда h1% определится по формуле:
где:β,α – коэффициент определяемый по графику 15 [1] равный 0,81 и
0,78 соответственно.
м.
Зная все значения коэффициентов, найдем hrun1%:
м.
Вычислив значения нагона и наката волны, определяем значение hs:
м.
б). Уровень воды в водохранилище находится в отметке ФПУ
Высоту нагона волны определяем по формуле:
где: KW – коэффициент принимаемый в зависимости от скорости ветра (принимаем равным 1,4∙10-6 м.),
V2 – расчетная скорость ветра (по условию 12/с),
L – длинна разгона волны (по условию 4500м.),
g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2),
H1 – глубина воды в верхнем бьефе (7,0м.),
β – угол направления господствующих ветров (по условию5о)
Решая квадратное уравнение, находим, что Δhset = 0,013.
Высоту наката волны определяем по формуле:
где: Kr, Kp – коэффициенты определяемые по таблице 6 [1] равные 1,0 и 0,9соответственно,
Ksp – коэффициент определяемый по таблице 7 [1] равный 1,2
Krun – коэффициент определяемый по графику 16 [1] равный 1,45
Для определения коэффициента h1% и высоты волны h определяем безразмерные коэффициенты и по формулам:
и
где: t – продолжительность действия ветра равное 6 ч. или 21600 с.
и
По огибающей кривой графика [1] находим значения коэффициентов ε и η:
ε1 = 2,1; η1 = 0,028;
ε2 = 4,58; η2 = 0,096;
По наименьшим значениям ε и η определяем период волны:
с.
высоту волны:
м.
длину волны:
м.
Для определения h1% проверяем наличие мелководной или глубоководной зоны, если Н1 < 0,5λ то зона мелководная, если Н1 > 0,5λ то зона глубоководная(7,0>5,15) .Имеем глубоководную зону. Тогда h1% определится по формуле:
где: Ki – коэффициент определяемый по графику 14 [1] равный 1,85
м.
Зная все значения коэффициентов, найдем hrun1%:
м.
Вычислив значения нагона и наката волны, определяем значение hs:
м.
Определим отметку гребня плотины для двух случаев:
м.
м.
Из двух отметок принимаем наибольшую:
м.