Регулирование речного стока и основы эксплуатации водохранилищ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

пруд водохозяйственный плотина нагонный

Введение

Раздел 1. Определение объемов пруда и его водохозяйственный расчет

1.1 Батиграфическая (топографическая) характеристика пруда

1.2 Водопотребление и его режим

1.3 Потери воды из пруда

1.4 Гидрологический расчет пруда

Раздел 2. Установление максимальных расходов и регулирующее влияние прудов и малых водохранилищ на максимальный расход

2.1 Определение максимальных расчетных расходов

2.2 Определение трансформации паводка

Раздел 3. Водосбросы и водовыпуски

3.1 Земляные водосбросные каналы

3.2 Гидравлический расчет каналов

3.3 Водовыпуски и водоспуски

Раздел 4. Плотина

4.1 Высота плотины. Гребень

4.2 Определение высоты плотины с учетом сгонно-нагонных явлений

4.2 Откосы плотины

4.3 Расчет депрессионной кривой

Раздел 5. Технико-экономические показатели регулирования стока

Список использованной литературы

Введение

Местным стоком называется сток ручьев, балок, оврагов и других временных водотоков, несущих запасы воды в период весеннего половодья в течение 15--30 дней, в остальное время пересыхающих.

Представление о величинах местного стока получают на основании его измерений, проводимых на малых водосборах. Воды местного стока наряду с ресурсами крупных рек имеют большое значение для орошения земель.

Наиболее радикальное средство для пополнения водных ресурсов - регулирование местного стока, полное его задержание в балках и лощинах, перегороженных надежными плотинами, с использованием воды для орошения и других нужд.

Работы по использованию местного стока часто осуществляются в виде строительства отдельных прудов и водохранилищ, лиманов и участков регулярного орошения.

Раздел 1. Определение объемов пруда и его водохозяйственный расчет

Главной характеристикой проекта искусственного водоема является его объем. Объем пруда и его составных частей определяется водохозяйственным расчетом. При водохозяйственном расчете пользуются кривыми зависимости объемов и площадей зеркала пруда от горизонтов воды V = f(H) и щ= f(H).

Для этого на плане (рис. 1.1), прилагаемом к проектному заданию, намечаем створ плотины в самом узком месте балки, оврага, водотока, нормального к горизонталям берегов и общему направлению строения русла, что обеспечивает наименьший объем плотины и наименьшие затраты, связанные с ее строительством.

1.1 Батиграфическая (топографическая) характеристика пруда

Для построения кривых зависимостей V = f(Н) и щ= f(H), т.е. площадей зеркала и объемов воды от одних и тех же уровней, определяем площади, ограниченные горизонталями и створом плотины.

Зная отметку дна, отметки горизонталей и площади, заключенные между ними, рассчитываем топографическую характеристику пруда. Расчеты удобно вести в табличной форме (табл. 1).



Среднюю площадь вычисляем по формуле:

, (1.1)

где щi, и щi+1 площади, ограниченные соседними горизонталями.

Элементарные объемы ?V отдельных слоев воды между смежными парами горизонталей вычисляем следующим образом:

?V=щср?H, (1.2)

где ?H - разность глубин между двумя отметками уровня (Hn-h).

Объем воды в водохранилище Vi, при любой отметке уровня получаем путем последовательного суммирования объемов отдельных слоев, начиная с самого нижнего:

Vi = (1.3)

По полученным данным строим на одном графике кривую площадей щ= f(H) и кривую объемов V = f(Н) пруда (рис. 2),

т.е. топографическою характеристику пруда, на которой указываем расчетные объемы и уровни.

Для определения объема пруда (водоема) должны быть установим следующие величины и характеристики:

а)размер водопотребления и его режим;

б)нормы потерь на испарение, фильтрацию и ледообразование;

в)режим стока;

г)расчетную обеспеченность стока.

Рассмотрим каждую из названных величин и характеристик (см. рис.1.2).

1.2 Водопотребление и его режим

В условиях сельского хозяйства вода из искусственных водоемов в основном расходуется на водоснабжение и орошение.

Главное внимание уделяют водоснабжению, и при недостатке воды в первую очередь удовлетворяют его нужды. Обычно потребность в воде из сельскохозяйственного пруда для водоснабжения относительно невелика, при определении объема пруда часто значительно больший удельный вес занимают потери на испарение и фильтрацию, подлежащие учету за весь годовой цикл (при круглогодовом потреблении).

При определении потребного объема воды на водоснабжение используют средние нормы водопотребления. Расходование воды на водоснабжение можно считать равномерным в течение всего периода потребления.

Потребность в воде орошаемых участков принимается по нормам среднесухого года. Ее можно в большинстве районов считать равномерной в течение четырех месяцев: мая, июня, июля и августа. Среднюю оросительную норму рассчитываем по табл. 3. При этом выбираем севооборот и уточняют коэффициент увлажнения (Ку) по карте агроклиматического районирования для Советского района, в котором проектируется пруд

Пруды и водоемы можно использовать также для разведения рыбы и водоплавающей птицы.

Вода из пруда может подаваться для различных целей одновременно. Наиболее часто встречается одновременное использование пруда для орошения и водоснабжения. Потребность в воде для водоснабжения, как уже указывалось, обычно значительно меньше, чем для орошения. Однако использование оросительного пруда для водоснабжения может вызвать существенное увеличение его объема, так как требует круглогодовой эксплуатации пруда и, следовательно, приводит к возрастанию потерь воды.

Определяем среднюю оросительную норму:

Мср=

1.3 Потери воды из пруда

Для правильного определения объема пруда важное значение имеет учет возможных потерь воды из него во время эксплуатации. Эти потери происходят в результате испарения, фильтрации и ледообразования.

Потери на испарение относят к площади зеркала пруда. Величина слоя испаряющейся воды в некоторых степных районах доходит до 1,0-1,2 м в засушливый год. При средней площади поверхности пруда, например 5 га, годовые потери (в основном приходящиеся на весенне-летний период) могут доходить до 50-60 тыс. м3 воды. Относительная величина потерь на испарение, особенно при пологих берегах, достигает в отдельных случаях 30 % и более от всего объема пруда. Особенно значительна роль этих потерь в прудах с многолетним регулированием. Слой испарения определяется по картам изменчивости испарения по годам и внутри года - по таблицам испарения с водной поверхности бассейна площадью 20 м2. Средний многолетний слой испарения с водной поверхности ов за безледоставный период находят по следующему выражению:

= 110?0,96?0,64 ?1 =675,84 м (1.4)

где ов- норма испарения с водной поверхности бассейна 20 м2 Кh - поправочный коэффициент на глубину, который определяем в зависимости от средней глубины водохранилища hср и природной зоны; К3- поправочный коэффициент на защищенность водоема от ветра растительностью и другими препятствиями, его определяем в зависимости от соотношения hср/Lср=0,03

К3=f(hср/Lср)=0,64 (1.5)

hср - средняя высота по периметру водоема, м; Lср - средняя длина разгона воздушного потока над водоемом; Кщ поправочный коэффициент на площадь водоема, для тундровых и северных районов, лесных и лесостепных зон его находят по табл., для остальных зон Кщ =1. По карте районирования России по типу внутригодового хода испарения определяем, к какой зоне относится проектируемое водохранилище. Затем согласно зоне, находим распределение годового испарения В по месяцам.

Таблица 1.4 - Внутригодовое распределение испарения с волной поверхности (в процентах суммы испарения за весь период)

Природная зона	Месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
IV	-	-	-	6	14	20	21	19	12	6	2	-



При проектировании сезонного регулирования стока в качестве расчетной величины потерь на испарение принимают слой дополнительных потерь на испарение расчетной обеспеченности. Расчетная обеспеченность испарения Ре равна:

РЕ=100-Рx=100-85=15% (1.6)

где Рx - обеспеченность осадков.

Расчетный слой дополнительных потерь на испарение за каждый месяц безледоставного периода Ед находят приближенно по формуле:

Ед = (1.7)

Где - месячный слой испарения с водной поверхности расчетной обеспеченности;; -- месячный слой осадков расчетной обеспеченности; и Крх - модульные коэффициенты слоя осадков и испарения с водной поверхности заданной обеспеченности при СVx = 0,24, СVE=0,10 и CS= 2CV:

СVx - коэффициент вариации осадков; СVE - коэффициент вариации испарения; CS - коэффициент асимметрии; X -- средний многолетий слой осадков, мм, приведенных по данным метеостанций.

Расчет сводят в Табл.1.5.



Итог потерь, или слой потерь воды из водохранилища за месяц, складывается из расчетного слоя дополнительного испарения и фильтрации

hпот = Ф + Ед=1043 мм (1.8)

Величину ожидаемых потерь на фильтрацию наиболее правильно определять по аналогии с построенными и эксплуатируемыми прудами, находящимися в сходных гидрогеологических условиях. К настоящему времени число прудов со сроком эксплуатации 3-5 лет весьма значительно почти во всех районах строительства.

В особо тяжелых гидрогеологических условиях устройство прудов без специальных противофильтрационных мероприятий нецелесообразно.

Слой потерь на фильтрацию принимаем равномерно распределенным в течение года. Потери на ледообразование определяем в зависимости от площади водоема при начале ледостава и толщины льда. Данные о продолжительности ледостава и толщине льда можно взять из гидрологических справочников, а также из литературы, содержащей соответствующие таблицы. Слой воды, идущий на образование льда, может приниматься равным 0,9 толщины льда.

1.4 Гидрологический расчет пруда

Как указывалось, пруды и водоемы задерживают и регулируют местный сток, т.е. сток периодически действующих (временных) водотоков. Эти водотоки чаще всего представлены сухими балками, оврагами и лощинами, верховьями рек. Весь годовой сток или подавляющая его часть образуется в результате снеготаяния и проходит за короткий период весеннего половодья. Доля дождевого стока относительно невелика и трудно поддается учету, а в засушливые периоды ничтожна или совершенно отсутствует. Некоторые балки имеют грунтовое питание в течение всего года, образующее так называемый живой ток. Но эту очень незначительную часть годового стока весьма трудно учесть, тем более предвидеть изменения в грунтовом питании после постройки пруда и вызванного этим подпора грунтового потока.

Таким образом, нормой стока для прудов и водоемов можно считать средний сток весеннего половодья. Для определения нормы стока пользуются картами изолиний, на которых показан средний слой весеннего стока в миллиметрах и значения СV весеннего стока).

Коэффициент асимметрии примем равным удвоенному коэффициенту вариации, т. е. CS= 2CV.

Процент обеспеченности определяет то количество лет (из 100), в течение которых гарантируется удовлетворение заданной потребности в воде.

Например, обеспеченность 80 % означает, что заданная потребность удовлетворяется в среднем 80 лет из 100 или 8 лет из 10. В течение 20 лет из 100 или в среднем 1 раз в 5 лет возможно неудовлетворение заданной потребности в воде.

Обеспеченность 90 % означает, что перебои в подаче потребного количества воды можно ожидать в среднем один раз в 10 лет и т.д. Обычно принимается следующая расчетная обеспеченность, %:

при сельскохозяйственном водоснабжении - 90 % и более;

при орошении - 75-80 %

Иногда водоем используют для орошения и водоснабжения одновременно. При этом обеспеченность учитывается как для оросительного водоема, но при эксплуатации принимаются меры к обеспечению прежде всего водоснабжения.

Объем стока любой обеспеченности, в том числе и 80 %, определяется по формуле:

W80%=бУ80%А•1000=0,73 •13•28•1000=265 720 м3 ,(1.9)

где W80%- объем стока, м3 , б- коэффициент, учитывающий уменьшение величины стока в результате агромелиоративных мероприятий в разных природных зонах Поволжья, У80%- сток 80 %-й обеспеченности, мм, определяемый по карте изолиний весеннего стока 80 %-й обеспеченности для Советского района, А - водосборная площадь км2

Регулирование поверхностного стока в искусственных водоемах бывает годичным или многолетним.

Годичное регулирование применяется в тех случаях, когда сток расчетного года по обеспеченности достаточен для удовлетворения заданной потребности в воде с учетом потерь. Если сток расчетного года не покрывает потребности в воде, переходят на многолетнее регулирование. Та часть объема водоема, которая расходуется на покрытие недостатков стока в многолетнем разрезе, называется емкостью многолетнего регулирования (VMH). Объем, забираемый ежегодно из пруда на полезное потребление (водоснабжение, орошение и др.), называется полезной отдачей (U0).

Сумма объемов полезной отдачи и годовых потерь на испарение (EДоп), фильтрацию (Ф) и ледообразование (Vл) называется объемом годового потребления (UT). При годичном регулировании потери на ледообразование учитываются в водоемах, используемых для круглогодового водоснабжения, и не учитываются в водоемах сезонного (летнего) действия (сезонное водоснабжение, орошение). При многолетнем регулировании ежегодных потерь на ледообразование не происходит: лед весной тает, и вода, из которой он образовался, сохраняется в водоеме. Емкость пруда складывается из объема воды, необходимого для орошения и водоснабжения Vплз, т.е. полезного объема Vплз = Wop + Wвод=77 500+25 000=102 500 м3, мертвого объема VM0, объема потерь на фильтрацию и испарение hnот Для подсчета объема воды на орошение надо среднюю оросительную норму брутто умножить на площадь орошения fор, т.е.

Woр = . fор=3100•25=77 500 м3 (1.10)

Объем воды на водоснабжение рассчитывается в зависимости от участников водохозяйственного комплекса и прибавляется к Wop.

Возможную площадь орошения на местном стоке для отдельных водосборов можно определить по следующей формуле:

(1.11)

Где fор - возможная площадь орошения местного стока определенного водосбора, га; А - водосборная площадь бассейна (водосбора), км2; hp - расчетный слой стока заданной обеспеченности; б - коэффициент полезной водоотдачи проектируемых прудов в рассматриваемом бассейне; n - КПД оросительных систем, для закрытых систем n = 0,9-0,95; открытых систем

n = 0,6-0,7; Мср - средняя оросительная норма орошаемого севооборота на среднесухой год, м3/га.

Эрозионная деятельность поверхностного стока, задерживаемого прудами, нередко приводит к отложению в них значительного количества наносов, иначе говоря, к их заилению.

При значительном количестве поступающих в пруд наносов он может в короткий период заилиться настолько, что перестанет обеспечивать необходимый объем водоподачи. Возможен также полный выход из строя пруда в результате заиления. Поэтому при расчете пруда и, прежде всего при определении его мертвого объема, учитывают вероятное поступление наносов. Следует отметить, что существующие данные о твердом стоке с малых водосборов сильно расходятся между собой. Наиболее надежным способом установления объема отложившихся наносов следует считать способ аналогии с данными соседних прудов. Для использования водоема по назначению в течение достаточно длительного срока необходимо предохранить его полезный объем от занесения наносами. Все попадающие в пруд наносы должны откладываться на дне мертвого объема. Поэтому мертвый объем следует проверять на заиление. Срок заиления мертвого объема принимают не менее 50 лет.

Для ориентировочного определения годового стока наносов пользуются формулой:

Wт==0,177 тыс. м3 (1.12)

где с0 - норма годовой мутности, г/м3; W0 - годовой сток наносов, м3; m - 10 % донных наносов от взвешенных; д - транзитная часть наносов, сбрасываемых через водосбросный канал в дно балки, т.е. в нижний бьеф водохранилища, д= 0,3 ;

готл - масса наносов, т/м3.

Зная твердый сток за год, устанавливают срок заиления пруда (Т) по выражению:

Т =Vм.о./ WT=114/0,1773=643 года (1.13)

где Vм.о - мертвый объем водохранилища.

Мертвый объем представляет собой неиспользуемый объем воды пруда. Мертвый объем и горизонт мертвого объема определяются в зависимости от условий и требований.

Командование (пруд, водоем) предназначается для самотечного орошения некоторой площади. В этих случаях горизонт мертвого объема определяется наиболее высокой отметкой орошаемого участка, с учетом уклона самотечного канала.

Работа насосов стационарной насосной установки, располагаемой на берегу. Горизонт мертвого объема следует назначать с учетом высотного размещения насосов и допустимой высоты всасывания.

Рыборазведение. Многие пруды, в которых разводится рыба, каждую осень опорожняют для ее отлова. Если же пруд эксплуатируется круглый год и рыба в нем зимует, то мертвый объем и его глубина с учетом ледообразования должны обеспечивать рыбе достаточную площадь, корм и воздух.

Санитарные и противомалярийные требования. Согласно им глубина воды в прудах у плотины летом должна быть не менее 2-3 м.

Чтобы получить отметку уровня ( 112 м V Умо) к отметке дна на топографической характеристике прибавляют 2-3 м и проводят горизонтальную линию через полученную отметку до пересечения линии УМО с кривой V =f(Н), опускают перпендикуляр на шкалу объемов и отсчитывают по ней УM0 (см. рис. 1.2 ).

Полный объем пруда определяют как сумму полезного и мертвого объемов:



VПОЛ=VПЛЗ +VМО=102,5+118=220,5 тыс м3 (1.14)

По величине полного объема на топографической характеристике (см. рис. 1.2) определяют отметку V НПУ без учета потерь. Затем V НПУ определяют с учетом потерь, прибавляя к НПУ слой потерь. Допустим V НПУ= 112,65 м, hпот = 0,592 м, тогда с учетом потерь V НПУ будет равна 112,65 м + 0,592 = 113,1 м. Полученная НПУ с учетом потерь уточняется расчетом:

Wпот= (1.15)

где щнпу , щумо - площади зеркала при соответствующих отметках, снятые с топографической характеристики (см. рис. 1.2).

Исходя из этого подсчитывают весь объем воды в пруду и окончательно принимают отметку V НПУ и объем, т.е. V HПУ = VМО + VПЛЗ + Wпот =102,5+118+101,074=321,574 тыс. м3

Зная расчетный сток и плановую отдачу, ведем расчет водохранилища сезонного регулирования предварительно без учета потерь, а затем окончательно с учетом потерь на испарение и фильтрацию (табл. 1.5).

При таблично- балансовом расчете водохозяйственный год устанавливаем с максимального притока воды с водосбора (с IV месяца). Плановую отдачу, т.е. объем воды, идущий на орошение и водоснабжение, распределяем по месяцам следующим образом: равномерно Wвод на каждый месяц водохозяйственного года плюс Wop - на вегетационный период.

Распределив отдачу (U) по месяцам, определяем конечные наполнения водоема (пруда). Расчет ведем с момента опорожнения пруда (с начала водохозяйственного года от величины VM0) вперед по ходу времени в году путем прибавления расчетного стока WP и вычисления расходуемой отдачи. В гр. 4 табл. 1.5 при расчете конечных наполнений, если объем получается больше полного Vпол, записываем величину полного объема (Vпол), а излишки, которые составят величину сброса (S), заносим в гр. 5.

Затем ведем расчет с учетом потерь. Для этого определяем средние объемы:

Vср=(Vн +Vк)/2 (1.16)

где VH и VK - объемы пруда на начало и конец месяца (по данным табл. 1.5).

Среднюю площадь зеркала щср (гр. 7) находят по топографической или объемной характеристике, в гр. 10 рассчитывают объем потерь WПOT = щср hпот, слой потерь hпот в миллиметрах по месяцам берут из табл. 1.4. Рассчитанные потери hпот в миллиметрах переводят в метры и получают отдачу с учетом потерь, равную Vплз Дальнейший расчет конечных наполнений ведем аналогично варианту, рассчитанному без учета потерь, с новым полученным полным объемом.

По результатам регулирования строят графики работы водохранилища - конечных наполнений (VК) с учетом и без учета потерь (см. табл. 1.5 и рис. 1.3).



Таблица - Расчёт водохранилища сезонного регулирования

месяцы	Расчётный сток Wp	плановая отдача Up	Наполнение без учёта потерь	Расчёт потерь	Наполнение с учётом потерь
			второй вариант	ср. объём Vср	средняя площадь зеркала wср.	итого потерь VП	сток минус отдача и потери	второй вариант
			Vk	сброс S				+	-	Vk	сброс S
1	2	3	6	7	10	11	12	13	14	15	16
			118	67						118	60
IV	265,72	21,46	199		188	95	0,40	266	22	206
V		21,46	178		188	95	0,40		22	184
VI		21,46	156		167	90	0,38		22	162
VII		21,46	135		145	75	0,52		22	140
VIII		2,10	133		134	73	0,82		3	138
IX		2,10	130		132	72	1,11		3	134
X		2,10	128		129	70	1,18		3	131
XI		2,07	126		127	68	1,08		3	128
XII		2,07	124		125	66	0,69		3	125
I		2,07	122		123	63	0,43		2	123
II		2,07	120		121	61	0,25		2	120
III		2,07	118		119	60	0,25		2	118
		102,49



Раздел 2. Установление максимальных расходов и регулирующее влияние прудов и малых водохранилищ на максимальный расход

В периоды весеннего половодья, а также летних дождевых паводков излишняя вода, превышающая объем пруда, сбрасывается из него через специальные водосбросные устройства. Пропускную способность и размеры устройств определяют расчетными (максимальными) расходами воды, которые возможны в данном створе в естественных условиях (т.е. при отсутствии плотины), с поправкой, учитывающей регулирующее влияние образованного плотиной пруда.

Максимальные расходы возможны от таяния снега (половодные максимумы) и от дождей (ливней).

Значения максимальных расходов зависят от их расчетной обеспеченности, которая устанавливается с учетом класса сооружения по капитальности.

В соответствии со СНиП 2.01.14-83, расчетные максимальные расходы зависят от класса капитальности сооружений. Пруды относятся, как правило, к IV классу капитальности. В практике проектирования гидротехнических сооружений принято рассчитывать пропуск через них максимальных расходов при двух режимах эксплуатации: а) при так называемых нормальных условиях; б) при чрезвычайных условиях. Первый режим (и соответствующий ему расход) называется расчетным, второй - поверочным. Для IV класса капитальности сооружений расчетным является расход 5 %-й обеспеченности, а поверочным - 1 %-й обеспеченности.

Одной из важнейших достаточно сложных задач гидротехники и инженерной гидрологии является расчет наибольшего расхода талых вод, необходимого для установления размеров водопропускных гидротехнических сооружений. Максимальный расход талых вод нередко вызывает разрушение водосбросов прудов и других гидротехнических сооружений. Завышенные расчетные максимальные расходы приводят к излишнему увеличению водосбросных сооружений и повышают их стоимость. Следует отметить, что стоимость водосбросных сооружений в условиях Центрально-Черноземной полосы составляет 20-50 % стоимости плотины.

2.1 Определение максимальных расчетных расходов

Во время весеннего половодья уровень воды в пруду повышается сверх НПУ и кратковременно устанавливается форсированный подпорный уровень ФПУ (максимально подпорный уровень МПУ).

Для расчета максимального расхода воды весеннего половодья Qmaxp ,м3/с, с заданной обеспеченностью при отсутствии наблюдений применяется формула:

Qmaxp =К0 hp м д д1д2 А/(А+А1)n1, (2.1)

где К0 - параметр, характеризующий дружность весеннего половодья, определяется обычно по данным рек-аналогов; hp -расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грунтового питания) обеспеченностью Р, определяется в зависимости от коэффициентов вариации Сv и отношения Сs/Сv а также среднего многолетнего слоя стока h, устанавливаемого по рекам-аналогам или по карте изолиний, мм; м - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды, принимается по таб. 2.1 ; д - коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озер; д1 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных бассейнах; д2 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в заболоченных бассейнах; А -площадь водостока, км2; А1 - дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение редукции, км2; n1 - показатель степени редукции.

Таблица 2 - Значение коэффициента м

Природная зона	Р %
	0,1	1	3	5	10	25	50	75	95
Степная	1,04	1	0,97	0,96	0,93	0,88	0,79	0,64	0,42

Средний многолетний слой весеннего стока h определяется по данным изученных рек-аналогов или интерполяцией с учетом поправок на влияние местных факторов. В степной зоне РФ в значения среднего многолетнего слоя весеннего стока h вводится поправка. Поправка на величину h вводится также при наличии озер.

Коэффициент вариации слоя стока весеннего половодья также устанавливается по рекам-аналогам или интерполяцией. Если площадь водосбора менее 200 км2, в полученное по карте значение Сv следует ввести поправочный коэффициент.

h =43 мм ; Кр1% =3,72 ; Кр5% =2,58 ; Cv=0,81 ; А=28 км2; А1 =10 км2; n1=0,35; K0=0,014.

h1% =43*3,72=159,96 мм; h5% =43*2,58=110,94 мм

Qmax1% =0,014•159,96•1•1•1•28/(28+10)0,35=17,55 м3/с

Qmax5% =0,014•110,94•0,96•1•1•28/(28+10)0,35=11,68 м3/с

2.2 Определение трансформации паводка

С возведением плотины и образованием пруда условия прохождения паводка меняются. Паводок при прохождении через пруд видоизменяет форму своего гидрографа или трансформируется. Трансформация паводка сопровождается, как правило, срезкой его пика, т.е. уменьшением, иногда весьма значительным, максимального расхода незарегулированного стока. Характер трансформации паводка и эффект срезки его пика зависят от конструкции водосбросов.

При расчетах обычно принимают, что к началу паводка пруд был наполнен до нормального подпорного уровня и водосброс вступил в работу с самого начала паводка.

Расчет трансформации проводят для весенних и дождевых максимумов. Основной расчет ведут для нормальных условий эксплуатации (расчетный режим).

Отметка уровня воды, при которой пропускается расчетный расход, называется форсированным подпорным горизонтом (максимальным подпорным горизонтом V МПУр) расчетного режима и обозначается у ФПУр. Отметка уровня воды в пруду, при котором сбрасывается максимальный поверочный расход, называется форсированным подпорным горизонтом поверочного режима и обозначается V ФПУп.

Объем, заключенный между максимальным и нормальным подпорными горизонтами, называют сливной призмой.

Гидравлический расчет входа в водосброс не следует отделять от расчета трансформации паводка. Например, сужение входа приводит к подъему горизонтов в пруду. Но в результа1с этого подъема увеличивается объем сливной призмы, ее трансформирующая способность. Расчетный расход вследствие этого снижается, подпор не достигает того уровня, который получается из простого гидравлического расчета, не учитывающего трансформацию и исходящего из постоянства расхода.

Водосбросные сооружения и устройства открытого типа с входным порогом на отметке НПУ имеют преимущественное распространение на прудах. Благодаря расположению входного порога на уровне НПУ эти водосбросы включаются в работу автоматически, как только уровень воды в пруду начинает превышать V НПУ.

Коэффициент уменьшения максимального расхода (коэффициент трансформации) у определяется по полученной Д И Кочериным простой формуле:

г = 0,85 (2.2)

где Wф- объем сливной призмы (между V ФПУ и V НПУ; Wф= WФПУ -WНПУ); Wp- объем паводка.

Расчетный (трансформированный) сбросной расход равен:

Qm=г Qmax5% (2.3)

Высоту сбрасываемого слоя принимают от 0,4 до 0,8 м, т. е. hф=0,4-0,8 м.

Прибавляем к отметке НПУ имеющегося в пруду слоя форсировки hф получаем отметку ФПУ и снимаем с графика WФПУ .

Wпр5% =б h5% А 1000 (2.4)

Wпр5% =б *91* 26* 1000=0,75*110,94*26*1000=2163330 км3

V ФПУ = V НПУ+hcp

V ФПУ =113,1+0,4=113,5 м

WФПУ=464 тыс. м3

WНПУ=321,6 тыс. м3

Wф= WФПУ -WНПУ=464-321,6=142,4 тыс. м3

в = 0,85*(1-142,4/2163,33)=0,794

Qm=0,794*11,68=9,27 м3 /с

Зная максимальный расчётный расход воды, планируем (проектируем) водосбросное сооружения с входным порогом на отметке НПУ при этом водосброс при повышении отметки НПУ срабатывается автоматически. Зная весенний расход, весенний паводки, рассчитываем зарегулированный сбросной расход. 

Раздел 3. Водосбросы и водовыпуски

в состав сооружений прудов и водохранилищ входят водосбросы и водовыпуски. Первые предназначены для самотечной подачи воды на орошение, водоснабжение или другие цели.

Водосбросный тракт состоит из подводящего канала, шлюза и сбросного канала. В качестве сопрягающих сооружений применяют быстротоки, перепады и консоли. Такие водосбросы требуют большого количества дефицитных материалов, строительство их часто дороже стоимости земляных плотин.

Трудности в строительстве водосброса с сопрягающими сооружениями, особенно в короткий срок, и отсутствие необходимых возможностей и средств побуждают часто применять простейшие водосбросные устройства: земляные каналы, сбросы в параллельные балки, лога и отвершки, боковые сливы и др.

При благоприятных условиях, тщательном надзоре и уходе простейшие водосбросные устройства, как показал опыт, могут служить длительный срок. При достигнутом уровне механизации земляных работ насыпка даже больших плотин не представляет затруднения. Поэтому в последние годы широкое распространение получил способ строительства прудов на полное задержание стока.

3.1 Земляные водосбросные каналы

При строительстве прудов и водохранилищ на полное регулирование стока водосбросы делают обычно в виде земляных каналов или естественных водообходов, для чего используются понижения, ложбины и водообходы. Для устройства водосброса можно рекомендовать седловину между соседними балками или между балкой и ее отвёршком (рис. 9, а). Иногда для сброса воды по естественному понижению строят небольшие водонаправляющие дамбы (рис. 9, б). Часто водосбросы делают в виде земляных каналов вокруг плеча плотины в соседний отвершек балки (рис. 10).

Рис. 1. Водосбросы: а - по естественному понижению местности; б - при помощи водонаправляющей дамбы

У водохранилищ, полностью задерживающих сток, водосбросы работают очень редко, только при больших паводках. Поэтому даже неукрепленные земляные каналы могут служить многие годы. Рассчитывать их рекомендуется на пропуск трансформированного расхода паводка 0,5-2 %-й обеспеченности.

Водосбросные каналы не следует делать глубокими, так как зимой они забиваются снегом и их трудно очищать перед паводком. По этой причине в хозяйствах Заволжья разрушено много плотин.

Кроме того:

а)каналы достигают очень большой длины, так как могут проводиться только с малым уклоном (во избежание больших скоростей, вызывающих размыв);

б)каналы обычно имеют большую ширину при малой глубине, что требует разделения их по ширине на несколько секций;

в)объем земляных работ весьма значителен; из-за большой длины канала основной объем выемки производится на выброс, без использования грунта в тело плотины; поэтому стоимость выполнения сбросного канала часто довольно высока.

Вследствие указанных недостатков земляные водосбросные каналы применяются сравнительно редко, главным образом при небольших напорах на плотине (до 3-4 м). Несмотря на это, следует рассмотреть подробно их расчет и конструирование, так как они аналогичны часто применяемым соединительным земляным каналам.

Проведение сбросных каналов, как правило, допустимо в глинах и суглинках и недопустимо (без креплений) в песчаных и супесчаных грунтах. Для оценки шероховатости канала и русла рекомендуется пользоваться таблицей значений коэффициентов шероховатости каналов и естественных русел по Срибному М.Ф.

Длина водосброса и его очертания в плане определяются рельефом местности. Основными элементами земляного водосброса являются входная воронка и канал. Отметку дна сбросного канала во входной части принимают равной отметке нормального подпорного уровня воды водохранилища. Входная часть крепится одерновкой или иными местными материалами. Превышение максимального горизонта в водохранилище над дном канала рекомендуется принимать 0,5-1 м. Глубину наполнения канала подсчитывают по разности отметок горизонта высоких вод и дна.

Глубину воды в канале при пропуске расчетного расхода (hк) целесообразно принимать от 0,4 до 0,8 м. Чем меньше глубина, тем больший уклон канала может быть допущен и короче получается его длина, но с уменьшением глубины увеличивается ширина канала по дну (bк). В конце канала дно его обязательно должно сопрягаться с дном русла, а не заканчиваться на берегу.

На плане канал проектируют так, чтобы объем работ был минимальный и исключен подмыв плотины. Для этого расстояние от бровки канала до плотины должно быть не менее 15 м, от головы канала до плотины - не менее 30 м, концевая часть канала - не ближе 50 м.

Скорости движения воды в каналах не должны превышать допускаемых, которые зависят от характера материала ложа канала и его способности противостоять размыву. Значение допускаемых наибольших средних скоростей для грунтов и креплений применительно к нормам и техническим условиям на проектирование гидротехнических сооружений рекомендуется брать по таблицам К.А. Михайлова, А.И. Богомолова.

Гидравлическим расчетом определяют ширину земляного канала по дну и его уклон. Для определения ширины земляного канала:

(3.1)

Для определения уклона необходимо вычислить смоченный периметр и гидравлический радиус. Но за смоченный периметр примем среднюю ширину и после определим уклон по формуле гидравлики через коэффициент Шези.

I=QTP2 /wC2R (3.2)

R=w/hcp (3.3)

Принимаю v=1 м/с для суглинков (плотные ) при m=1,5



w= QTP / v (3.4)

C=1/n*R1,5vn (3.5)

w=9,27/1= 9,27 м2 R=9,27/0,4=23,175 м

у=1,5vn=1,5v0,020=0,212

С=1/0,02*23,1750,212=97,35

I=9,272 /(9,27*97,352*23,175)=4,22*10-5

3.2 Гидравлический расчет каналов

Расчет водосбросного канала производят в следующем порядке.

1. Задаваясь глубиной в канале hк, находят напор на входе в канал:

Н = hк -v2 /2g , (3.6)

Н =0,6-1/2*9,8=0,55 м

где v - допустимая скорость.

2. Рассчитывают сбросной расход qсб =г Q max p

Определяют ширину канала по дну bk :

bk = Q max p /v hк -m hк , (3.7)

bk = 11,68/1*0,6-1,5*0,6=18,56 м ~19 м

где m - заложение откоса канала, принимаемое для суглинистых грунтов равным 1,5. По соотношению bk / hк устанавливают необходимость разделения канала на секции и их количество.

bk / hк =18,56/0,6=30,93

Необходимо разделение на секции т. к. bk / hк ?10

Ширина стенки по низу 5 м

По верху 2 м

Откосы 1,5

Ширина секции 7 м

Число секций 2 шт.

bk =7*2+5=19 м

Если разделение необходимо, то расчет повторяют, определяя ширину одной секции при расходе , где N - число секций. Поэтому широкие каналы, как это принято в типовых проектах, приходится делить по ширине на секции земляными раздельными стенками (рис. 2), оставляемыми при выемке канала (стенки из насыпного грунта не следует допускать).

рис.2. Разделение ширины канала на секции

3. Вычисляют требуемый уклон канала

(3.8)

где n - коэффициент шероховатости канала.

i=0,0332*12 /0,63/2 =0,00234

4.Определяют длину канала L=T/i , где T- разность отметок НПУ и дна балки в месте выхода канала. Если длина слишком велика, ее уменьшают, вычисляют уклон и производят перерасчет канала.

L=113,1-111,8/0,0023=554,8

5.Вычисляют глубину воды hб в русле балки у выхода канала, пользуясь формулой Шези:

Q = wСvRip (3.9)

где w - площадь живого сечения, м2; С - коэффициент Шези, C=1/n*Ry n - определяется по табл. из соотношения у=1,5vn при R> 1 м2. R-гидравлический радиус, м; ip - уклон русла на участке непосредственно ниже выхода канала.

Глубина находится подбором.

6.Возвращаются к расчету канала, определяя конфигурацию его выходной части. Если hб ? hк , то дно канала выводят на уровень дна балки без расширения в плане. Если же hб < hк , то концевой участок канала заглубляют относительно дна балки на Дh = hк - hб и ему придается раструб с центральным углом расширения не более 20°. В пределах раструба дно канала повышается до уровня дна балки (рис. 4).

Ширина по дну в конце расширения принимается равной:

bp =hk /hб * bk (3.10)

bp =0,6 /0,5 * 19=22,8 м

где bk - ширина по дну призматической части канала.

Если канал разделен на несколько секций, то ширина bp равна:

bp =N hk /hб bс +(N-1)д

bp=2*0,6/0,5*7+1*5=21,8

где N - число секций в канале; bс - ширина по дну одной секции в призматической части канала; д - ширина, занятая одной раздельной стенкой.

3.3 Водовыпуски и водоспуски

На прудах с полным регулированием стока водовыпуски используют для опорожнения водохранилищ. Полностью пруд опорожняется через водоспуски, частично - через водоспуски и водовыпуски. В конструктивном отношении эти сооружения не имеют существенных различий. В некоторых случаях функции их могут быть совмещены. Под водовыпусками следует понимать устройства, позволяющие осуществлять эксплуатационное назначение пруда - самотечную водоподач>' на орошение, водоснабжение и водопой, попуски воды в нижний бьеф.

Водовыпуск обычно рассчитывают на возможность сработки пруда до уровня мертвого объема. В процессе эксплуатации водоспуски обычно открывают полностью для быстрейшего опорожнения пруда, расход водовыпусков регулируют в соответствии с нуждами потребителя.

Водоспуски на прудах применяются трубчатого типа. Донные водоспуски прокладываются по тальвегу балки с очень небольшим уклоном в сторону нижнего бьефа

Преимуществом донного водоспуска является простота эксплуатации, возможность спуска воды с наиболее низких отметок и использования для пропуска строительных расходов. Недостатки его - возможное разрушение плотины при повреждении труб, недоступность для осмотра и ремонта, опасность образования фильтрационных токов вдоль трубы (этому препятствуют, устанавливая специальные диафрагмы). Донный водоспуск следует укладывать несколько ранее постройки плотины.

Сифонные водовыпуски в основном сваривают из стальных труб диаметром от 100 до 350 мм. Вакуум в сифоне допускается не более 8 м. Поэтому допустимая разность отметок наивысшей точки оси сифона и минимального горизонта воды в водохранилище не должна превышать 6 м. Разница отметок наивысшей точки оси сифона и минимального горизонта воды в нижнем бьефе не должна быть более 7 м. В случае устройства на гребне плотины проезжей дороги трубу сифона следует заглублять под нее не менее чем на 60 см. Сифонные водовыпуски обладают следующими преимуществами перед донными водоспусками: а) они более доступны для осмотра, и повреждение их менее опасно для плотины; б) строительство их возможно после возведения плотины (с погружением напорной ветви под существующий горизонт воды).

Недостатком сифонных водовыпусков является необходимость их зарядки. Для запуска из сифона откачивают воздух при помощи вакуум-насоса или заливают его водой. В первом случае на низовом конце сифона установлена задвижка, которая закрывается в момент откачки воздуха; во втором случае, кроме нижней задвижки, на входной части должен быть дисковый затвор или клапан. Вода заливается через специальное отверстие, закрываемое пробкой после заливки. Выходной конец сифона необходимо удалять от подошвы низового откоса, чтобы не вызывать его подмыва. Входную и выходную части сифона укрепляют на деревянных, железобетонных или других опорах.

Гидравлический расчет сифонного водовыпуска вед>т по формуле:

Q=мw?2gH0 (3.11)

где Q- пропускаемый расход; м - коэффициент расхода сифона, в случае истечения в атмосферу и для трубы постоянного сечения

(3.12)

Q - сумма всех коэффициентов местных сопротивлений и трения по длине трубы; w- площадь сечения сифонной трубы; Но -действующий напор, ; Н - геометрический напор, для сифонов с затопленным выходом равен разности уровней верхнего и нижнего бьефов, а для сифонов с незатопленным выходом - превышению горизонта верхнего бьефа над центром выходного сечения; v0 - скорость подхода.

=3,7мw=3,14*0,22/4=0, 0314 м2

Q=0,62*0,0314v2*9,8*3,7=0,165 м3/с=165 л/с

В Заволжье металлические сифоны установлены на Варфоломеевском и Нахойском водохранилищах, Александровских прудах и др. Из всех типов водовыпускных сооружений в Заволжье широкое распространение получили трубчатые напорные водовыпуски. Они состоят из входного оголовка, трубы, затвора, антифильтрационных устройств и выходного оголовка (рис. 13).

Рис. 13. Трубчатый напорный водовыпуск:

1 - приемный колодец; 2 - металлическая труба; 3 - крепление древесно-кустарниковой растительностью; 4 - уположенные террасы; 5 - металлические диафрагмы; 6 - утрамбованная глина; 7 - биологический дренаж; 8 - задвижка Лудло; 9 - магистральный канал

Для устройства трубчатого водовыпуска используются стальные трубы диаметром 150-600 мм и толщиной от 7 до12 мм. Отдельные звенья соединяются сваркой встык с накладками.

Трубопровод укладывается на грунт основания под подошвой плотины с общим продольным уклоном между входным и выходным сечением 0,005-0,015. Уклон обеспечивает опорожнение трубопровода самотеком. Входное отверстие трубопровода заглубляется под минимальный горизонт воды в водохранилище не менее чем на 30 см.

Для предотвращения фильтрации вдоль поверхности труб на них ставятся специальные диафрагмы, создающие препятствие продольной фильтрации. Диафрагмы представляют собой металлические листы толщиной 5-6 мм, приваренные к трубам сплошным швом на расстоянии 3-5 м одна от другой.

Для приближенного расчета пропускной способности трубчатых металлических водовыпусков можно пользоваться специальной таблицей .

В Заволжье трубчатые напорные водовыпуски построены на регулируемых водохранилищах рек Камышлейки, Сухой Кулажихи, Сокорного пруда и др. Многолетний опыт их использования показал, что трубчатые напорные водовыпуски наиболее надежны и удобны в эксплуатации.

Раздел 4. Плотина

4.1 Высота плотины. Гребень

Основными сооружениями для создания прудов и водоемов являются земляные плотины. В степной и лесостепной зонах плотины возводят преимущественно из однородных грунтов. /1ля этого используют легкие и средние суглинки, обладаю-1цие достаточной водопроницаемостью и стойкостью по отношению к температурным воздействиям.

Для борьбы с фильтрацией возникает необходимость строить плотины с ядром-экраном, замком или экраном и из маловодопроницаемых глинистых грунтов. Для устройства замка роют канаву с таким расчетом, чтобы она врезалась в непроницаемый грунт на 0,5 м и плотно забивают ее глиной, ширина замка по низу зависит от ширины роющего орудия (обычно 2,4 м). Поэтому возведение земляных плотин с неукрепленными, но уположенными верховыми откосами в настоящее время, когда земляные работы полностью механизированы, имеет большое экономическое значение. Если плотину насыпают из разнородных грунтов, то более плотные, маловодопроницаемые грунты укладывают со стороны верхового откоса, а более пористые и легкие - со стороны низового откоса.

Высота плотины в каждом случае определяется необходимым объемом водохранилища и наивысшим уровнем в нем воды. Превышение гребня плотины над максимально подпорным уровнем подсчитывается в зависимости от размеров водохранилища, оно должно быть не менее 0,8-1,5 м. Гребень плотины конструируют в соответствии с условиями производства работ и эксплуатации плотины. Прежде всего необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники. Поэтому ширину гребня принимают в зависимости от категории дороги (табл. 21), но не менее 4,5 м (СНиП 2.06.05-84).

В поперечном направлении дороге придают двусторонний уклон, принимая его равным при асфальтобетонном покрытии 1,5 %, при булыжном или грунтовом покрытии - 3 %. Обочинам обычно придают несколько больший уклон. В пределах обочин в соответствии с ГОСТ 23457-79 устраивают ограждения в виде столбов-надолбов, низких стенок или парапетов (рис. 4.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

4.2 Определение высоты плотины с учетом сгонно-нагонных явлений

Отметку гребня земляной плотины Нпл с учетом сгонно-нагонных ветровых явлений определяют по следующему выражению:

Нпл = Нр.ст+ Zc,(4.2.1)

где Нр.ст - расчетный статический уровень, принимаемый равным ННПУ - превышение гребня над уровнем, рассчитывается по формуле:

Zc=h + б,(4.2.2)

где h - высота нагона на верховой откос плотины, м; -высота наката ветровой волны на верховой откос плотины, м; б - конструктивный запас в зависимости от класса сооружений, согласно СН 2.06.01-86 запас высоты принимается равным:

I класс - б = 0,5 м; II класс - б = 0,3 м; III класс - б = 0.

При отсутствии данных наблюдений высоту ветрового нагона определяют по формуле:

(4.2.3)

где U10 -расчетная максимальная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды, м/с; D - протяженность охваченной ветром акватории водохранилища, м; g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; Н -- глубина водохранилища в расчетной точке (в формуле - разность отметок НПУ и дна), м; бb - угол между продольной осью водохранилища и направлением ветра, град, в расчетах бb = 0, cos бb = 1.

Высоту наката hнк ветровой волны в глубоководной зоне водохранилища при 1 ?m ? 5 можно вычислить по уточненной формуле Б.А. Пышкина:

(4.2.4)

где mb- коэффициент заложения верхового откоса плотины; лгл- средняя длина ветровой волны в глубоководной зоне, м; hгл - расчетная высота ветровой волны в глубоководной зоне, м; Кш = К? Кнп, где К? - коэффициент шероховатости; Кнп -- коэффициент непроницаемости откоса.

Расчетную высоту ветровой волны принимают равной высоте волны 1%-й обеспеченности

hгл = h1% = K1%,(4.2.5)

где hгл - средняя высота волны в глубоководной зоне, м; K1%-коэффициент перехода от средней высоты к волне 1%-й обеспеченности . Среднюю высоту ветровой волны в глубоководной зоне hгл, а также среднюю длину волны лгл определяют но номограмме.

нпу = 113,1 м; Н= 109,5 м; mb = 3; крепление верхового откоса -бетонные плиты; U10 = 19 м/с; D = 1,9 км.

1. Рассчитывают высоту ветрового нагона h:

h=2·10-6м

2. Вычисляют безразмерные величины:

A=, (4.2.6)

где t - продолжительность непрерывного действия ветра, с; при отсутствии данных наблюдений для водохранилищ принимают t= 6 ч. Тогда

3. По верхней огибающей номограммы находят для значений А:

и;

для значений Б:

и

4. Для дальнейших расчетов принимают минимальные значения безразмерных величин:

и

5. По принятым минимальным значениям находят среднюю высоту волны

6. Расчетная высота ветровой волны равная высоте волны 1%-й обеспеченности, определяется по выражению (8.5) находятK1% откуда

h1%= 2,16·0,4 = 0,86 м.

7. По принятому минимальному значению находят средний период волны:

c

8. Среднюю длину волны вычисляют по формуле:

м

9. Подставляя в формулу (8.4) найденные значения, получают величину наката ветровой волны на откос плотины:

м

10. Принимая для сооружений III и IV классов капитальности конструктивный запас б= 0, определяют отметку гребня земляной плотины Нпл:

Нпл = НПУ+ Zc = 113,1+ 0,8735=113,974 м.

Zc =h + hHK+a=0,0135 + 0,86=0,8735

11. Отсюда высота земляной плотины будет равна

Нпл = Нпл -H= 113,974-109,5= 4,474 м.

Таблица 3 - Основные параметры поперечного профиля автомобильных дорог

Категория	Ширина, м
дороги	проезжей части (А)	обочин(Б)	земляного полотна
II III IV V	7.5 7,0 6,0 4,5	3,75 2,50 2,00 1,75	15 12 10 8

4.2 Откосы плотины

При проектировании земляных плотин очень важно определить рациональную крутизну откосов. Их принимают в зависимости от высоты плотины и свойств грунта, из которого насыпана плотина. Верховой откос (мокрый), который находится под воздействием воды, волн и ледяного покрова, делают более пологим, чем низовой откос (сухой).

Откосы плотины должны быть устойчивыми во время ее строительства и эксплуатации при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтраций, капиллярного давления, волн и др. Коэффициенты заложения откосов предварительно назначают по рекомендациям, а также опыту строительства и эксплуатации плотин-аналогов. Ориентировочные значения заложения откосов земляных насыпных плотин при прочности грунтов в основании не меньшей, чем в теле плотины, приведены в табл.

Если на верховом откосе плотины устроен экран из материала, имеющего более низкие значения угла внутреннего трения и коэффициента сцепления, чем грунт основного тела плотины, заложение верхового откоса следует назначать с учетом не только обрушения откоса в целом, но и сдвига экрана по поверхности откоса, а также сдвига защитного слоя по поверхности экрана. Для предварительного назначения заложения откосов некоторых типов намывных плотин средней высоты можно пользоваться данными табл. В каменно-набросных плотинах среднее заложение низового откоса обычно принимают равным котангенсу угла естественного откоса каменной наброски, а верховой откос выполняют более крутым. Крутизну верхового и низового откосов каменно-земляных плотин с ядром принимают одинаковой или верховой откос выполняют более пологим. В плотинах с экраном верховой откос выполняют значительно положе, его уклон определяется прочностными характеристиками грунтов экрана и наброски. Заложения откосов плотин из крупнообломочных материалов предварительно назначают по данным табл.

Приведенные данные характеризуют средние по высоте заложения откосов. Реальные откосы, особенно у плотин значительной высоты, обычно имеют ломаное очертание с постепенным увеличением пологости к подошве, что позволяет запроектировать более экономичный профиль сооружения.

На высоких откосах при необходимости примерно через 10 м устраивают бермы, размеры которых определяются условиями производства работ, эксплуатационного проезда, сбора и отвода ливневых вод на низовом откосе. На верховом откосе берму можно располагать в конце крепления для создания необходимого упора. Ширину берм земляных плотин назначают 1 3 м, а плотин из каменных материалов -- не менее 3 м. При необходимости проезда по берме ее ширину определяют по нормам проектирования дорог. Во всех случаях устройство ,берм не должно приводить к общему уположению откоса по сравнению с расчетным.

Сухой откос крепится сплошной одерновкой в клетку с засевом трав. Тело земляной плотины выполняют из грунта, т. е. материала, обладающего известной водопроницаемостью. Поэтому через земляную плотину и ее основание из верхнего бьефа в нижний под действием образованного плотиной напора фильтруется вода. Поверхность грунтового потока, фильтрующегося через тело плотины, в поперечном разрезе изображается в виде так называемой линии депрессии, или депрессионной кривой.

Когда грунты основания имеют водопроницаемость, меньшую, чем грунты тела плотины, а уровень грунтовых вод стоит низко, линия депрессии может не выходить на низовой откос плотины. При слабопроницаемых грунтах основания и отсутствии дренажных устройств депрессионная кривая выклинивается на низовом откосе (рис. 15, а). Способы построения депрессионных кривых подробно рассматриваются в специальной литературе, поэтому здесь на них можно не останавливаться.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выход депрессионной линии на откос может вызвать разжижение грунта в этом месте и вымывание частиц грунт фильтрационным потоком. Процесс этот, развиваясь и постепенно усиливаясь, может привести к разрушению плотины. Для устранения этой угрозы достаточно устроить в этой части плотины каменную или щебеночную наброску.

4.3 Расчет депрессионной кривой

Ординаты депрессионной кривой определяются по уравнению:

;

где -удельный фильтрационный расход 1 м3 /сут/м ;

-коэффициент фильтрации м/сут; -высота плотины; расстояние от ГП до уровня воды, м;

депрессионной кривой

S=bпл +m2(Hпл -А0)

А0- высота выхода фильтрации потока на низовой откос,м;

...