ГТС Курсовая работа солн2. Введение. Назначение водохранилищного гидроузла
![]()
|
Водохранилищный гидроузел с плотиной из грунтовых материалов. Введение. Назначение водохранилищного гидроузла. Состав сооружения гидроузла. Компоновка сооружений гидроузла. Выбор створа гидроузла. Выбор трасс и место расположения водопропускных сооружений. Проектирование грунтовой плотины. Выбор типа плотины. Конструирование гребня плотины. Конструирование гребня плотины. Определение глубины водохранилища в створе плотины и предварительной высоты плотины. Назначение заложения откосов и устройство берм. Расчет отметки гребня плотины. Выбор противофильтрационного устройства в теле плотины и ее оснований. Выбор конструкций дренажа. Фильтрационный расчет. Проверка фильтрационной прочности грунтов тела плотины и ее основания. Расчет устойчивости низового откоса. Расчет величины и продолжительности осадки грунта основания плотины. Определение толщины крепления верхового откоса, крепление низового откоса. Проектирование и расчет водосбросного сооружения. Выбор типа сооружения. Уточнение трассы и составление продольного профиля по оси водосброса. Гидравлический расчет сооружения. Конструирование отдельных элементов сооружения. Проектирование и расчет водовыпускного сооружения. Выбор типа и конструкции. Гидравлический расчет. Конструирование отдельных элементов. Организация и технология строительства. Способ и сроки возведения грунтовой плотины. Порядок возведения сооружений. Пропуск строительных расходов. Список используемой литературы. Задание №176666 . № топографии ‑ 18. ![]() Расход водосброса, м3/c – 5,6. Расход водовыпуска, м3/c - 0,15. Длина водохранилица: НПУ ФПУ 4,5 4,6 Расчетная скорость ветра, м/с: 1% 50% 18 5,9 Угол ‑ 25°. Категория автодороги ‑3. Ж/б изделия камень, гравий в 24 км в 1,5 км Геологические условия: Тальвег: Растительный слой ‑ 0-0,3. Супесь ‑ 0,3-3,0. Суглинок – 3-11 Глина ‑ 12-29. Берег: Растительный слой ‑0-0,3. Супесь – 0,3-3 Суглинок ‑ 3-11. Глина – 11-25. Расположение скважин: тальвег, берега. Введение. 1.1. Назначение водохранилищного гидроузла. Аккумуляция паводковых расходов воды в водохранилище и уменьшение паводковых расходов на водотоке. Обеспече6ние водой орошаемого участка водоснабжения поселка и водопои скота. Уменьшение водной эрозии на водосбросной площади, за счет повышения базиса эрозии и уменьшение разлива в русле водотока, за счет уменьшения расхода на территориях. Создание зон отдыха на территориях прилегающих к водохранилищу, разведение рыбы. Состав сооружения гидроузла. Гидроузел состоит: Грунтовая плотина. Водосбросное сооружение, водовыпускное сооружение ‑ в распределительном колодце которого предусмотрен отвод для подачи воды в отводящие оросительные каналы. Назначение водохранилищного гидроузла. Выбор створа гидроузла. Створ гидроузла, как правило, намечается в самом узком месте балки, желательно перпендикулярно к горизонталям для уменьшения объемов грунтовой плотины. Учитывается возможность орошения участков самотеком. Учитывается гидрология геология, гидрогеология в зоне расположения водохранилища. Выбор трасс и место расположения водопропуск4ных сооружений. Водовыпускные и водовпускные сооружения располагаются на самых низких отметках по тальвегу балки. Водосбросное сооружение (открытого и закрытого типа). Закрытого располагают, как правило, на крутом берегу балки для уменьшения длины сооружения, а открытого типа на пологом берегу для уменьшения объемов земельных работ. Если сброс воды до 50 м3/c принимают закрытый тип. Проектирование грунтовой плотины. Выбор типа плотины. Тип плотины зависит от геологических условий в створе плотины и от наличия грунта на берегах балки для отсыпки тела плотины. Тело плотины отсыпается из грунта находящееся по берегам (желательно водонепроницаемого). Т.к. у нас суглинки то отсыпаем тело плотины из суглинка. Если тело плотины отсыпано из водопроницаемого грунта необходимо противофильтрационное устройство. Противофильтрационные устройства в теле плотины бывают следующие: ядро. экран. Если в основании плотины имеется водопроницаемый грунт в основании также, требуется противофильтрационное устройство: понур замок. В моем случае используется только замок, т.к. слой песка до 4 м. Плотина однородная из суглинка в основании противофильтрационное устройство‑ замок. Конструирование поперечного профиля плотины. Конструирование гребня плотины. По категории дороги проектируется конструкция гребня плотины. Ширина проезжей части - 7,0м. Ширина обочины ‑ 2,5м. Определение глубины водохранилища в створе плотины и предварительная высота плотины. Глубина воды в водохранилище определяется по формуле: ![]() Предварительная высота плотины. ![]() d ‑ превышение плотины над расчетным уровнем воды в водохранилище = 2м. Назначение заложения откосов и устройство берм. Заложение откосов применяются в зависимости от грунта и высоты плотины, предварительно принимаем по высоте плотины, окончательно в зависимости от грунта после расчета устройства низового откоса. Мы принимаем: Верхового m1=3 Низового m2=2,5 Бермы устраиваются через каждые 10-12 м. высоты плотины. Они необходимы для повышения устойчивости откосов, для производства работ по креплению откосов и в процессе эксплуатации для ухода за откосом. Min ширины -3,5 м. для проезда техники. В нашем курсовом проекте не принимается. Расчет отметки гребня плотины. Отметка гребня определяется для 2-х случаев при НПУ и ФПУ и за расчетную принимают max. ![]() d‑ превышение плотины над расчетным уровнем волы в водохранилище; hH - высота наката волн на откос плотины; Δh‑ высота ветрового нагона воды. а ‑ запас плотины от класса капитальности = 0,5-1 м. ![]() ![]() Для гладкого =1 Для шероховатого 0,55 ![]() ![]() λ ‑ длина волны. ![]() К ‑ коэффициент зависящий от отношения h/λ К=1,1 ω10 ‑ расчетная скорость ветра, м/с. Определяемая в высоте на 10 м. над уровнем водохранилища. Н -глубина воды в водохранилище. L‑ длина разгона ветровой волны. ![]() ![]() ![]() Определяем для НПУ. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем для ФПУ. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Принимаем по НПУ d=0,01+0,41+0,5=0,92 м. ![]() z ![]() z ![]() Из 2-х принимаем большее ![]() Выбор противофильтрационного устройства в теле плотины и ее основании. Противофильтрационные устройства проектируются из грунтовых и негрунтовых материалов. Конструктивно их выполняют в виде экрана, понура, ядра, диафрагмы, зубьев, шпунтовых стенок и др. Плотина однородная из суглинка в основании противофильтрационное устройство ‑ замок. Выбор конструкции дренажа. Согласно СНиП дренаж проектируется в следующих целях: Организованного отвода воды, фильтрующейся через тело плотины и основание плотины в нижнем бьефе; Предотвращение выхода фильтрационного потока на низовой откос ( при условии отсутствия воды в НБ) и в зону подверженную замерзанию; повышения устойчивости верхового откоса при сработке водохранилища. Мы принимаем однородную плотину с дренажным банкетом на водонепроницаемом основании. Фильтрационный расчет. Проверка фильтрационной прочности грунтов тела плотины и ее основания. ![]() ![]() Уравнение для определения фильтрационного расхода в этом случае имеет вид: ![]() где ![]() где Н1 и Н2 ‑ глубина воды в верхнем и нижнем бьефах; ![]() β ‑ коэффициент учитывающий крутизну верхового откоса, при m1≥2 значение β≈0,4. Величиной захода депрессионной кривой в дренах пренебрегают: ![]() ![]() ![]() При отсутствии воды в НБ полагают , что Н2=0. ![]() Кривую депрессии строят по уравнению: ![]()
Скорость фильтрации при выходе фильтрационного потока на низовой откос или входе в дренаж составляет ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Расчет устойчивости низового откоса. Нарисовать правую половину плотины в масштабе на миллиметровке с указанием местоположения кривой депрессии. Определяем низовой откос (при наличии берм и банкетного дренажа). Делим осредненный откос пополам (т. С). Из точки С проводим вертикальную линию вверх. Из точки С под углом 85º к откосу проводим еще одну линию. Находим радиусы R1 и R2 . ![]() ![]() К1, К2 ‑ коэффициент зависящий от заложения откоса. К1=1 К2=2,3 Из точки С радиусом R1 и R2 проводим 2 засечки, и получаем область возможных центров кривых обрушений. В области кривых обрушений берем произвольную точку О из которой произвольным радиусом проводим кривую обрушения, так чтобы она начиналась на гребне плотины и заканчивалась на низовом откосе. Разбиваем зону обрушения на отсеки равной ширины 0,1R для этого из точки О опускаем линию вертикально вниз. Для каждого отсека вычисляют sin и cos, где угол наклона подошвы отсека к горизонту. Определяем средние высоты составных частей каждого отсека, имеющих различные плотности. h1‑ мощность грунта тела плотины при естественной влажности. h 2‑ мощность грунта тела плотины при насыщении водой. h 3 мощность грунта основания при насыщении водой. Расчет удобнее всего вести в табличной форме. Таблица № 1. Определение действующих сил.
Вычисляют плотность грунта каждого слоя по формулам ![]() ![]() ![]() где ![]() n- пористость грунта; =0,35; 0,4; 0,45 k‑ коэффициент, зависящий от влажности грунта (при влажности, равной 12…18%,=0,7 ;k=3; k=4 γ0 -плотность воды;=0,1 γг.г, γг.о‑ удельная плотность грунта тела и основания плотины. =2,71 и2,66 соответственно. Определяют приведенные высоты отсеков. ![]() Устанавливают силу трения, возникающую на подошве всего массива обрушения, суммируя соответствующие силы по отсекам. ![]() Вычисляем касательную составляющую вес массива обрушения. ![]() Силу сцепления, возникающую на подошве массива обрушения, определяют по формуле. ![]() где c1,c2, c3 ‑ удельные сцепления грунта тела плотины при естественной влажности и при насыщении водой, а также грунта основания, насыщенного водой. l1,l2,l3 ‑ длина дуг кривой сдвига. ![]() ![]() Фильтрационную силу учитывают как объемную. При отсутствии дренажа. ![]() ![]() ![]() Для дренирования плотин определяют две составляющие фильтрационной силы. Первую вычисляют по формуле ![]() ![]() Вычисляют значение коэффициента устойчивости откоса. ![]() ![]() r1, r2 ‑ плечи фильтрационных сил. Расчет величины и продолжительности осадки грунта основания плотины. Расчет осадки тела и основания плотины проводят для определения требуемого строительства подъема плотины, а также для уточнения объема работ по ее возведению. Его выполняют в характерных поперечных сечениях плотины по нескольким вертикалям, проходящим в элементах плотины из различных материалов (ядре, экране, призме и др.). Для плотин III и IV классов расчет осадки допускается проводить по приближенным зависимостям. ![]() ![]() t‑ продолжительности осадки, лет Определение толщины крепления верхового откоса, крепление низового откоса. Для защиты верхового откоса земляной плотины от разрушающего воздействия ветровых волн, льда, течения воды, атмосферных осадков и других факторов рекомендуется крепление следующих видов: каменное, бетонное и железобетонное, асфальтобетонное, биологическое. Мы принимаем крепление железобетонными плитами. ![]() ![]() ![]() В ‑ размер плиты. Принимаем толщину 10 см. Низовой откос крепят посевом трав по растительному слою грунта толщиной 0,2…0,3 м или отсыпкой гравия (щебня) слоем толщиной 0,2 м. в случаях, когда в НБ возможны волнообразование и воздействия льда, нижнюю часть откоса крепят до высоты наката волны так же, как и верховой откос. Проектирование и расчет водосбросного сооружения. Выбор типа сооружения. Уточнение трассы и составление продольного профиля по оси водосброса Водосбросные сооружения бывают открытого и закрытого типов. Открытые располагают на пологом берегу балки (для уменьшения объема земляных работ)‑ водосбросы в виде ступенчатого перепада, быстротока, консольного сброса и т.д. Закрытые располагают, как правило, на крутом берегу балки для уменьшения длины трубопровода. Бывают шахтные, трубчатые и т.д. По условию пропуска расхода до 50 м3/с принимают закрытого типа сооружения, более 50 м3/с ‑ открытого. Принимаем закрытый водосброс, трубчатого типа. Уточнение трассы и составление продольного профиля по оси водосброса Водосбросное сооружение состоит из входного оголовка ковшового типа, непосредственно самого трубопровода в 1 или более6 ниток (из условия надежности минимум 2) и водобойного колодца в конце трубопровода. Соответственно на входе в оголовок предусмотрено сороудерживающую решетку. Определяем размеры оголовка. На входном оголовке со стороны верхнего откоса, h =1,5 м устанавливаем защитную стенку. ![]() Q ‑ расход водосброса; ![]() m - коэффициент, расхода сооружения -0,42; Н‑ напор на водобойную сооружение -1м. Определяем возможную скорость воды в трубах. ![]() µ‑ коэффициент, расхода системы ‑0,42; ![]() Определяем площадь сечения труб водосбросного сооружения. ![]() Принимаем количество труб от 2…4. n=2 Определяем поперечное сечение одной трубы. ![]() Расчетный диаметр ![]() Принимаем стандартный диаметр=1 м ![]() Уточняем скорость движения воды в трубах. ![]() Для определения правильности подбора диаметра трубы необходимо подсчитать потери напора. ![]() ∑ζ‑ сумма коэффициентов сопротивлений в сооружении. v‑ фактическая скорость. ![]() ![]() ![]() где ω1 ‑ площадь сечения трубы. ω2 =2d(d+1) ‑ площадь живого сечения потока в водобойном колодце. d‑ диаметр трубы. ![]() где λ ‑ коэффициент зависящий от шероховатости; l ‑ длина трубопровода. ![]() ![]() ![]() Если условия соблюдается , значит диаметр подобран правильно. Проектирование и расчет водовыпускного сооружения. Выбор типа и конструкции. Принимаем трубчатый водоспуск донного типа. Водоспуск служит для опорожнения водохранилища при ремонте и т.д. Расположение водоспуска может быть таким, что при спуске остается уровень мертвого объема, или водохранилище опорожняется полностью. Мы принимаем донный водоспуск и располагаем по самым низким отметкам верхнего и нижнего бьефов. Гидравлический расчет. Расчет заключается в подборе диаметра трубы. Определяем поперечное сечение трубы водоспуска. ![]() где µ‑ коэффициент расхода сооружения (0,42…0,6); перепад уровней воды между ВБ и НБ. Определяем расчетный диаметр. ![]() Принимаем стандартный ближний диаметр =2. ![]() ![]() ![]() ![]() Конструирование отдельных элементов. Трубчатый водоспуск состоит из трубопровода, входного и выходного оголовка, колодцев для задвижек. Организация и технология строительства. Способ и сроки возведения грунтовой плотины. Строительство грунтовой плотины производится: начало после прохождения весеннего паводка и окончания ‑ до наступления осеннего паводка. Способ строительства : разработка грунта в карьере, транспорт и укладка в тело плотины с помощью скреперов. Укладка производится послойно с до увлажнением до оптимальной влажности и уплотняется кулачковыми каналами. Порядок возведения сооружений. Строится водоспуск одновременно с концевой частью водосброса. Отсыпается тело плотины, одновременно с возведением водосбросного сооружения. Пропуск строительных расходов. Так как строительство ведется в меж паводковый период, то пропуск весенних не предусматривается. В противном случае предусмотрена система ливней отведения или пропуск строительных расходов через отводной канал. Список используемой литературы. Розанов Н.П., Гидротехнические сооружения., М. Агропромиздат. 1985г. Лапшенков В.С., Курсовое и дипломное проектирование по гидротехническим сооружениям., М М. Агропромиздат.1989г. Волков И.М. Гидротехнические сооружения., М,; Колос, 1968 |