|
|
Гидравлический расчет водозабораРис. 2.2 Поперечный профиль плотины Материал, применяемый для обратных фильтров дренажей, должен быть морозостойким в зонах возможного промерзания, не должен размокать и растворяться под действием фильтрационного потока. Для обратных фильтров дренажей могут быть использованы и искусственные минеральные волокнистые материалы, изготовленные из стеклянного, или базальтового волокна. Эти материалы используют и вместо фильтровой подготовки под бетонные и железобетонные покрытия верховых откосов. Укладывают их под всей площадью плит или в виде лент (поясов) шириной 40 см в местах стыков плит. Размеры грунтовых противофильтрационных устройств определяют расчетом и корректируют затем по условиям производства работ при выполнении их механизированным способом. Верх противофильтрационных элементов (ядер, экранов) принимают выше ФПУ, учитывая одновременно, чтобы расстояние от их верха до гребня плотины было не менее глубины промерзания. Противофильтрационные устройства типа замков и зубьев обычно выполняют глубиной до 6 м. Поверх экранов и понуров для защиты их от промерзания укладывают пригрузку из песчаных или песчано-гравелистых грунтов. Толщину ее назначают исходя из климатических условий и производства работ. В курсовом проекте предусмотрено строительство грунтовой насыпной плотины. Коэффициенты заложения откосов (верхового m Для защиты верхового откоса от размыва предусматривается крепление в виде сборных железобетонных плит, толщина которых определяется по формуле:
где λ – длина волны (при НПУ),м, γв,γб – объёмная масса воды и ж/б (γв=1000кг/м3, γб=2400 кг/м3),
b - размер плиты в направлении падения откоса b=1,5м;
Принимаем плиты толщиной δ=15см.
2.3 Фильтрационный расчёт плотины В грунтовых плотинах под влиянием напора происходит фильтрация воды из верхнего бьефа в нижний. При безнапорном движении фильтрационный поток ограничивается сверху свободной (депрессионой) поверхностью, во всех точках которой давление постоянно и равно атмосферному. Ниже депрессионой поверхности грунт находится во влажном состоянии, что снижает устойчивость плотины. Выше поверхности находится зона капиллярного поднятия воды, высота которой зависит от физико-механических свойств грунта, слагающего плотину. Целью фильтрационного расчёта является: 1. определение удельного и полного фильтрационного расхода через тело плотины и основание. 2. определение положения кривой депрессии. 3. оценка фильтрационной прочности грунтового основания и тела плотины. Расчёты ведутся при следующих допущениях: 1. фильтрация рассматривается в одной плоскости. 2. водоупор считается горизонтальным и водонепроницаемым. 3. грунт тела плотины считается однородным. 4. положение кривой депрессии не зависит от вида грунта, а зависит от геометрических размеров плотины. Расчёт плотины с экраном:
Уравнение кривой депрессии:
Решаем данную задачу методом подбора: 1)Принимаем
2)Принимаем
3)Принимаем
Рассчитаем координаты кривой депрессии:
Для оценки фильтрационной прочности грунтов основания и тела плотины определим величину выходного фильтрационного градиента:
2.4 Статический расчёт низового откоса плотины Целью статического расчета является определение коэффициентов запаса устойчивости откосов плотины заданного поперечного профиля при известных нагрузках и характеристиках грунтов тела плотины и основания. Расчет устойчивости откосов проводим по методу кругло-цилиндрических поверхностей скольжения. Основные формулы, применяемые при расчёте: 1. Приведенная высота полосы определяется по формуле:
где γгр. – объемная масса соответствующего грунта (26,4 кН/м3); γнас1 - объемная масса грунта в насыщенном водой состоянии:
γнас1 = (1-n)( γг- γв) = (1-0,32)(26,4-10) = 11,2 кН/м3 Угол внутреннего трения (φ) и сцепление грунта (С) для водонасыщенного грунта принимаем на 30% меньше, чем для сухого. Сведём статический расчёт низового откоса плотины в таблицу 2.1. Таблица 2.1 Таблица для расчёта устойчивости низового откоса плотины
2.Длина дуги кривой скольжения по участкам l1,l2 определится по формуле:
где β – центральный угол дуги соответствующей зоны (9˚;58,5˚); R – радиус кривой скольжения; R=35,0 м.
Коэффициент запаса определится из формулы:
где b – ширина полосы, равная 0,1R = 3,5 м.
r – плечо силы W относительно центра вращения, r=32,5 м.
3. Проектирование и расчёт водозабора Водозаборные сооружения используются для постоянных пропусков воды из водохранилища в нижний бьеф для полного или частичного опорожнения в целях ремонта сооружения. Для обеспечения забора воды из водохранилища из чистых горизонтов входной оголовок устраивают на отметке При небольших расходах и напорах водозабор выполняют из металлических труб. Расход регулируется водопроводной задвижкой, устанавливаемой в конце трубы. Для предупреждения повышенной фильтрации вдоль трубы через 3-5 м устраивают поперечные диафрагмы из металла или бетона высотой не менее двух диаметров трубы. Трубы обмазывают битумом и укладывают на подготовку из бетона низкой марки, толщиной 15 см, сверху и по бокам засыпают глиной с тщательной утрамбовкой. 3.1 Проектирование подводящего и отводящего канала
Подводящий канал осуществляет транспортирование воды к водозаборному сооружению. Поперечное сечение канала принимаем трапецеидальным. Отметку дна канала назначаем равной отметке Исходные данные к расчету: 1.Расчетный расход Qр=1,8 м3/с; 2.Продольный уклон дна канала i=0,0003; 3.Коэффициент шероховатости русла канала n=0,0275; 4.Допускаемая скорость на размыв 5.Коэффициент заложения откосов канала m=2,0 (для песка). Гидравлический расчёт канала выполняем по методу Агроскина, принимаем глубину наполнения канала h=1,1 м. Определяем функцию:
где
По таблице приложения II по n=0,0275 и По
Проверяем устойчивость русла канала на размыв, для чего определяем фактическую среднюю скорость течения воды в канале:
Так как фактическая скорость меньше допускаемой скорости на размыв, то размыва русла канала не происходит. Гидравлический расчет водозабора Исходные данные к расчёту: 1. Расчетный расход Qp =1,8 м3/с 2. Материал труб: сталь 3. Количество ниток труб: 2 4. Длина одной нитки труб:
Рис. 3.1 К гидравлическому расчёту водозабора Определяем диаметр одной нити трубопровода:
Рекомендуемая скорость движения воды в трубопроводе Пусть Принимаем стандартный диаметр стальных труб 804 Уточняем фактическую скорость движения воды в трубопроводе: vфакт= Фактическая скорость не вышла за пределы допустимых значений ( Минимальный уровень воды в ВБ, который обеспечивает гарантированный забор, определяется из условия:
Потери напора в трубопроводе:
Потери напора на сороудерживающей решётке:
Коэффициенты потерь на входе и решетке Потери напора по длине трубопровода:
где R – гидравлический радиус:
Потери напора на затворе:
Потери на выходе из трубопровода:
∑h=hвх+hреш+hдл+hзат+hвых=0,08+0,05+0,11+0,03+0,16=0,43 м
Минимальный уровень воды в верхнем бьефе:
4. Проектирование и расчёт водосброса Под водосбросами понимают комплекс сооружений, задача которых – обеспечить беспрепятсвенный пропуск расчётных максимальных расходов воды из верхнего бьефа в нижний. В состав водосбросного сооружения входят: - шахта; - водоотводящий трубопровод; - устройство для гашения кинетической энергии потока; - водоотводящий канал.
4.1 Проектирование и гидравлический расчёт водоотводящего канала
Водоотводящий канал устраивается за водосбросом и отводит воду в русло реки. Поперечное сечение канала принимаем трапецеидальным. Гидравлический расчёт заключается в определении параметров поперечного сечения канала.
Исходные данные: 1. Расчётный расход 2. Уклон дна канала i=0,0003 3. Коэффициент шероховатости n=0,0275 4. Коэффициент заложения откосов канала m=2,0 5. Допускаемая скорость на размыв
Гидравлический расчёт канала выполняем по методу Агроскина. Определяем функцию:
По таблице приложения II
Принимаем глубину наполнения канала h=1,0 м. По
Отсюда находим b=10,06*1,04=10,46 м Проверяем устойчивость русла канала на размыв, для чего определяем фактическую среднюю скорость в канале:
Так как фактическая скорость
4.2 Конструктивный и гидравлический расчет водосброса
Рис. 4.1 Схема гидравлического расчёта шахтного водосброса
Исходные данные: 1. Расчётный расход Qp=7,0 м3/с 2. Расчётный напор на гребне водослива шахты
3. Расчётный напор на водосбросе
4. Материал труб транзитной части - железобетон 5. Длина трубопровода Lт=26,6 м
Определяем длину водослива шахты:
где 1,25 – коэффициент, учитывающий возможность загрязнения решётки K - коэфициент, учитывающий влияние решётки на входное отверстие шахты:
K=(a+c)/a=(40+9)/40=1,225 где а – расстояние между стержнями решетки; с – толщина стержня решётки;
Назначаем габаритные размеры входной части шахты, приняв очертание прямоугольным.
Рис. 4.2 Размеры входной части шахты l=1,2b l+b=10,14/2=5,07 b=2,30 м l=1,2*2,3=2,78 м Назначаем одну нить труб 0,8
Определяем скорость движения воды в трубопроводе:
Определяем суммарные потери напора на сооружении:
4.3 Статический расчёт шахтного водосброса
Рис. 4.3 К статическому расчёту шахты
P1 – собственный вес шахты и фундамента, кН P2 – вес сороудерживающей решётки и вспомогательного оборудования, кН P3 – сила трения стенок шахты и грунта, кН W – сила взвешивающего давления воды на шахту, кН
Статический расчёт шахты заключается в определении коэффициента устойчивости на всплытие, который равен:
где
P1=Pш+Pф=927 кН Р2 принимаем равной 30% от Р1: Р2 =0,3 Сила трения грунта о стенки шахты определяется величиной действующего активного давления влажного грунта:
где К – коэффициент трения влажного грунта о стенки шахты, выполненные из бетона, К=0,4; l – периметр шахты по наружной стороне: l=(b+2*0,4)*2+(l+2*0,4)*2=13,36 м
h- мощность грунта за стенками шахты, φ- угол внутреннего трения влажного грунта за стенками шахты, φ=26,6ْ γнас=11,2 кН/
К опрокидывающим силам относится действие взвешивающего давления:
Kвспл > [Кдоп] = 1,1 , следовательно, шахта будет устойчива на всплытие. Так как разница этих коэффициентов значительна, то уменьшаем толщину фундамента с 0,6 м до 0,4 м.
5.1 Проектирование и гидравлический расчёт водоподводящего и водоотводящего каналов
Водоспуск относят к водопропускным сооружениям, основным его назначением является полное или частичное опорожнение водохранилища. Это назначение определяет то, что входной оголовок должен располагаться на самой низкой отметке уровня воды. В конструктивном отношении водоспуск аналогичен водозабору. Гидравлический расчёт заключается в расчёте конструкции входной части, трубопровода и выходной части.
Исходные данные: 1. Расчётный расход 2. Продольный уклон i=0,0003 3. Коэффициент шероховатости русла канала n=0,0275 4. Коэффициент заложения откосов канала m=2,0 5. Допускаемая скорость на размыв
Гидравлический расчёт канала выполняем по методу Агроскина. Определяем функцию:
По таблице приложения II
Принимаем глубину наполнения канала h=1,1 м. По
Отсюда находим b=3,09*0,69=2,1 м Проверяем устойчивость русла канала на размыв, для чего определяем фактическую среднюю скорость в канале:
Так как фактическая скорость не превышает допускаемую, то размыва русла канала не происходит.
5.2 Гидравлический расчёт водоспуска
Исходные данные: 1. Расчётный расход: Qопор=2,3 м3/с 2. Расчётный напор: 3. Материал труб: железобетон 4. Длина трубопровода:
Схема к гидравлическому расчёту водоспуска приведена в разделе 4.1 (Рис. 4.1) Назначаем 2 нити труб водоспуска. Определяем расчётный расход воды в трубопроводе:
Дальнейший расчёт проводим в табличной форме.
Таблица 5.1 К гидравлическому расчёту водоспуска
В соответствии с расчётами таблицы принимаем d=0,6 м.
Заключение
В приведенном курсовом проекте мы запроектировали земляную плотину из песка мелкого с отметкой гребня плотины 153,00 м. Из водопропускных сооружений предусмотрено и рассчитано устройство водозабора на полезный расход 1,8 м3/с, проходящий через две нити трубы диаметром 0,8 м. Запроектирован и рассчитан водоспуск на расход опорожнения водохранилища 2,3 м3/с, проходящий через две трубы диаметром 0,6 м. Предусмотрено водосбросное сооружение в виде шахтного водосброса на максимальный сбросной расход 7,0 м3/с, а также отводящий канал с перепадами для гашения кинетической энергии потока. Тело плотины проверено фильтрационным расчётом, откосы тела плотины проверены на устойчивость статическим расчётом, водобойное сооружение водосброса проверено статическим расчётом на всплытие. Литература 1.Волков И.М. Проектирование гидротехнических сооружений.- М., «Колос», 1977.-384с. 2.Ларьков В.М. Водопропускные сооружения низконапорных гидроузлов (с глухими плотинами): Учебное пособие.- Минск, «Ураджай», 1990. - 351с. 3.СНиП 2.06.05-84, М., 1985 4.Железняков Г.В и др.. Гидротехнические сооружения. – М., Стройиздат, 1983. – 543с. 5.Н.Н. Кременецкий, Д.В. Штеренлихт. Гидравлика. – М., Энергия, 1973.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
и низового m 
) при относительно небольшой высоте плотины Н 
= ÑГП - ÑДна=153,0-143,0=10,0 м принимаем в соответствии с таблицей 2[1]: m 
, м (2.10)
– высота волны (при НПУ), м,
(2.11)
(2.12)
(2.13)
при 
при 
при 
< 
(2.14)
(2.15)
где n-относительная пористость данного грунта (n=0,32).
,м
м
(2.16)
(2.17)
;
УМО, которая равна 149,20 м. Необходимое число нитей водозабора устанавливают путем гидравлического и технико-экономического расчётов. Для гашения избыточной энергии потока в конце трубы водозабора устраивают водобойный колодец. Его глубину назначают в пределах половины диаметра трубопровода.
= 
=0,45 
1,80,1=0,48 м/с.
:
и m=2,0 по таблице приложения II 
Откуда находим b=2,19*0,63=1,38 м
где b – ширина плотины по верху b=8,0 м
высота плотины; 
153,00-150,60=2,40 м
8,0+2,40(3,5+3,0)+3=26,6 м
где 
расчётный расход в одной нити трубопровода:
1,5 – 2,0 м/c
8
и 
взяты из справочника 
эквивалентная шероховатость стальных труб, равна 1 мм. 
=1,04 м
и m=2,0 по таблице приложения II 
незначительно превышает допускаемую скорость на размыв 
, то будет наблюдаться размыв русла канала. Поэтому предусматриваем крепление водоотводящего канала сплошной одерновкой.
- коэффициент подтопления водослива, табл.6: 
м/с
=0,3; 
=0,2
- сумма всех вертикально действующих (удерживающих) сил, направление действия которых совпадает с направлением действия силы тяжести;
- сумма всех вертикально действующих (опрокидывающих) сил, направления которых обратные направлению действия силы тяжести.
=24 
;
– объёмная масса грунта за стенками шахты.
=0,4 
41,825*10=418,25 кН
и m=2,0 по таблице приложения II 
