Земляная плотина с русловым бетонным водосливом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

Задание на курсовое проектирование

Гидрологические и водохозяйственные расчеты

1. Общие данные об объекте проектирования

1.1 Кривые обеспеченности

1.2 Расчётный гидрограф маловодного года заданной обеспеченности

1.3 Интегральная кривая бытового стока расчётного года

1.4 Выбор створа плотины и расчет батиграфических характеристик водохранилища

1.6 Основные параметры водохранилища

1.7 Кривая связи бытовых расходов и уровней реки

2. Расчёт и конструирование флютбета

2.1 Ширина водослива

2.2 Профиль водослива

2.3 Параметры водобойного колодца

2.4 Параметры понура и рисбермы

3. Расчёт устойчивости бетонной плотины

3.1 Вертикальные силы, действующие на водосливную часть плотины

3.2 Горизонтальные силы, действующие на водосливную часть плотины

3.3 Напряжение в грунте под подошвой водосливной части плотины

3.4 Устойчивость на сдвиг

4. Расчёт земляной плотины

4.1 Размеры основных элементов плотины

4.2 Дренаж

4.3 Депрессионная кривая

4.4 Устойчивость откоса плотины

Заключение

Список использованной литературы и документов

1. Общие данные об объекте проектирования

Створ плотины расположен в районе водомерного поста №107, река - Хабык.

1.1 Кривые обеспеченности

плотина створ водослив флютбет

Эмпирическая кривая распределения строится непосредственно по данным многолетних наблюдений. Значения среднегодовых расходов Q за 25 последовательных лет взяты из гидрологических ежегодников для данного водомерного поста. Данные заносим в таблицу 1 графы 1 и 2. Затем в графу 3 значения среднегодовых расходов заносим в убывающем порядке. Порядковый номер m, проставленный в графе 4, относится к перестроенному ряду Q_m, т.е. к данным графы 3.

Эмпирическая ежегодная вероятность превышения средних годовых расходов вычисляется по формуле:

,

где m - порядковый номер числа ряда,

n - общее число членов ряда, равное числу лет наблюдений, n = 25.

Вычисленные значения P вносятся в графу 5. Если данные граф 3 и 5 нанести на график, то получим эмпирическую кривую распределения ежегодных вероятностей превышения средних годовых расходов. Эта кривая имеет вид ломанной и не охватывает непрерывного ряда значений, которые может принять случайные величины Q.

Таблица 1.

Расчет координат эмпирической кривой обеспеченности среднегодовых расходов

Среднегодовой расход, м3/с	P, %	km	km-1	(km-1)2
Хронологический порядок	Убывающий порядок
год	Q	Qm	m
1	2	3	4	5	6	7	8
1980	4,45	34,7	1	3,85	1,88	0,88	0,77
1981 1982 1982	11,0	33,0	2	7,69	1,79	0,79	0,62
1982	6,1	30,8	3	11,54	1,67	0,67	0,44
1983	25,9	26,6	4	15,38	1,44	0,44	0,19
1984	18,1	25,9	5	19,23	1,40	0,40	0,16
1985	22,8	24,3	6	23,08	1,31	0,31	0,10
1986	15,4	24,1	7	26,92	1,30	0,30	0,09
1987	9,7	22,9	8	30,77	1,24	0,24	0,06
1988	12,2	22,8	9	34,62	1,23	0,23	0,05
1989	26,6	22,0	10	38,46	1,19	0,19	0,04
1990	13,2	21,0	11	42,31	1,14	0,14	0,02
1991	24,3	18,7	12	46,15	1,01	0,01	0,00
1992	17,1	18,1	13	50,00	0,98	-0,02	0,00
1993	14,7	17,1	14	53,85	0,93	-0,07	0,01
1994	11,0	15,4	15	57,69	0,83	-0,17	0,03
1995	18,7	14,7	16	61,54	0,80	-0,20	0,04
1996	34,7	14,0	17	65,38	0,76	-0,24	0,06
1997	21,0	13,2	18	69,23	0,71	-0,29	0,08
1998	22,9	12,2	19	73,08	0,66	-0,34	0,12
1999	22,0	11,0	20	76,92	0,60	-0,40	0,16
2000	8,3	11,0	21	80,77	0,60	-0,40	0,16
2001	30,8	9,7	22	84,62	0,52	-0,48	0,23
2002	24,1	8,3	23	88,46	0,45	-0,55	0,30
2003	33,0	6,1	24	92,31	0,33	-0,67	0,45
2004	14,0	4,45	25	96,15	0,24	-0,76	0,58
	У 462,05			У25,00	У0	У 4,76

м³/с;

Аналитическая кривая распределения определяется тремя параметрами: средним многолетним значением среднего годового расхода Q_o, коэффициентом вариации .

Эти параметры находятся путем обработки табличных данных.

Коэффициент вариации характеризует изменчивость величины Q по отношению к Q_o. Расчетный коэффициент вариации определяется методом моментов по формуле:

,

.

Смещенный коэффициент вариации , вычисляется по формуле:

.

Коэффициент асимметрии принимаем равным: .

Определяем модульный коэффициент по формуле:

_.

Вычисляем значения расходов данной вероятности превышения P по формуле:

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

Расчет координат аналитической кривой обеспеченности среднегодовых расходов

CS=0,9	Вероятность превышения (обеспеченность) P, %
	0,1	1	5	20	50	80	95	99	99,9
ФP	4,38	2,96	1,86	0,77	-0,15	-0,85	-1,35	-1,66	-1,9
kP	2,98	2,34	1,84	1,35	0,93	0,62	0,40	0,26	0,15
QP	55,15	43,18	33,95	24,88	17,23	11,41	7,34	4,76	2,85

1.2 Расчётный гидрограф маловодного года заданной обеспеченности

Выбираем расчетное значение обеспеченности P% = 99,1%, ему на аналитической кривой соответствует значение расхода Q = 4,45 м³/с. Для выбранного расчетного года выписываем значение среднедекадных бытовых расходов (таблица 3) и строим график их изменения во времени. На полученный гидрограф накладываем график заданного расхода Q_U = 9,2 м³/с потребления.

По графику находим соотношение объемов:

V_изб/V_деф = 172/72=2,38>1,

следовательно необходимо регулирование речного стока. Принимаем сезонное (годовое) регулирование.

Таблица 3

Расход Q, м3/с	Декады	Месяцы
		I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Средне-декадный	I	0.40	0.31	0.46	0.42	7.1	14.4	3.0	4.6	2.4	2.5	0.88	0.47
	II	0.34	0.32	0.42	5.3	33.3	11.2	2.1	4.4	14.2	1.8	0.65	0.43
	III	0.32	0.39	0.37	12.8	30.2..	5.5	3.2	4.0	20.2	1.6	0.55	0.40
Среднемесячный	Q	0,35	0,33	0,42	6,17	23,7	10,4	2,8	4,3	1,95	1,9	0,69	0,43
	Н	1.96	1.88	1.80	2.43	2.95	2.54	2.01	2.16	1.93	2.01	1.93	2.03

1.3 Интегральная кривая бытового стока расчётного года

Регулирование речного стока сводится к его перераспределению во времени и практически осуществляется путем создания водохранилища. Полезный объем нетто V_U,nt последнего включает в себя ту часть аккумулированного количества воды, которая целиком используется для водоснабжения. Если к величине V_U,nt прибавить объем потерь, то получим полезный объем брутто V_U,br =1,15V_U,nt.

Расчет полезного объема производим графическим способом с помощью интегральных кривых стока и потребления.

Интегральная кривая бытового стока расчетного маловодного года строится на основе ступенчатого подекадного гидрографа.

Для систематизации расчетов целесообразно использовать табличную форму расчета (таблица 4). По данным граф 1 и 5 этой таблицы строим график кривой V(t). На этом графике строим интегральную кривую потребления, при постоянном в течении года расходе потребления Q и эта линия будет иметь вид наклонной прямой U(t).

Таблица 4

Расчет ординат интегральной кривой бытового стока расчетного маловодного года

Месяц	Среднемесячный расход, м3/с	Интервал времени Дt, с	Объем стока в интервале ДW, млн.м3	Суммарный объем стока W, млн.м3
1	2	3	4	5
янв.	0,35	2678400	0,94	0,94
февр.	0,33	2419200	0,80	1,74
март	0,42	2678400	1,12	2,86
апр.	6,17	2592000	15,99	18,85
май	23,7	2678400	63,48	82,33
июнь	10,4	2592000	26,96	109,29
июль	2,8	2678400	7,50	116,79
авг.	4,3	2678400	11,52	128,30
сент.	1,95	2592000	5,05	133,36
окт.	1,9	2678400	5,09	138,45
нояб.	0,69	2592000	1,79	140,24
дек.	0,43	2678400	1,15	141,39
янв.	0,35	2678400	0,94	142,33
февр.	0,33	2419200	0,80	143,12
март	0,42	2678400	1,12	144,25
апр.	6,17	2592000	15,99	160,24
май	23,7	2678400	63,48	223,72

Для графического расчета объема V_U через точку перегиба кривой стока нужно провести касательную, параллельную линии U(t): наибольшее расстояние по вертикали между кривой бытового стока и касательной есть в выбранном масштабе объемов полезный объем нетто V_U,nt = 102 млн.м³, тогда V_U,br =57,52 • 1,15 = 66,148 млн.м³.

1.4 Выбор створа плотины и расчет батиграфических характеристик водохранилища

Кривые объемов и площадей водохранилища определяются на основе заданного топографического плана местности (№8) и выбранного на плане положения плотины.

Обрабатываем выбранный план: наилучшая отметка дна будущего водохранилища условно принимаем равной геодезической отметке нуля графика расчетного водопоста (НГ = 292,21 м), соответственно определяем отметки имеющихся на плане горизонталей (они выражаются целым числом метров).

По обработанному топографическому плану планиметрированием определяем площади зеркала воды. В нашем курсовом проекте мы используем другой метод: разбиваем поверхность зеркала на квадраты размером 5x5 мм, тогда этот квадрат имеет площадь 62500 м² и умножаем количество квадратов, вмещенных в каждую поверхность зеркала. Результат вносим в таблицу 5. Объем слоя воды V, заключенный между двух смежных горизонталей вычисляется по формуле:

V = H_1-2 • 0,5 • (₁+₂).

Таблица 5

Расчет кривых объемов и площадей водохранилища

Отметка уровня воды, м	Площадь зеркала , млн.мІ	Толщина H слоя воды, м	Объем V воды в слое, млн.мі	Объем V воды в водохранили-ще, млн.мі
абсолютная	относительная
1	2	3	4	5	6
292,21	0	0	2,79	0,96	0
295,00	2,79	0,69			0,96
			3,00	9,00
298,00	5,79	5,31
					9,96
			3,00	28,31
301,00	8,79	13,56			38,27
			3,00	58,79
304,00	11,79	25,63			97,05
			3,00	97,98
307,00	14,79	39,69			195,03

По данным граф 2, 3 и 6 строим кривые объектов V=V(H) площадей =(H) водохранилища. Полученные графики позволяют решить три задачи. Первая: по заданному уровню H₁ воды в водохранилище находим исходные величины ₁ и V₁. Вторая: по известному объему V₂ на оси H находим искомое значение H₂, а затем и ₂. Третья: по площади ₃ находим соответствующие значения H₃ и V₃.

1.5 Основные параметры водохранилища

Мертвый объем водохранилища предназначен для накопления речных наносов за период эксплуатации водохранилища и для обеспечения нормальной работы водозабора при минимальных уровнях воды в водохранилище. Объем наносов V_all (м³) вычисляется по формуле:

V_all = W₀ • _m • T/_all ,

Здесь W₀ = Q_o • 31,5 • 10⁶ - норма стока воды, м³/год,

где Q_o - норма среднегодового расхода, м³/с; _m - среднемноголетняя мутность, кг/м³; T - срок эксплуатации водохранилища, годы; _all - плотность наносов с учетом взвешивающего действия воды, кг/м³.

Принимаем _all = 1100 кг/м³, _m= 0,035 кг/м³.

W₀ = 18,48 • 31,5 • 10⁶ = 582,12 • 10⁶ м³/год

V_all = 582,12 • 10⁶ • 0,047 • 70/1100 = 1,7 • 10⁶ м³.

По вычисленной величине V_all с помощью графика V=V(H) находим высоту слоя наносов H_all =2,75 м. Полную высоту Н_DZL мертвого объема получим, если к H_all добавим некоторый запас h = 1,3 м.

Н_DZL = H_all + h = 3,3 + 1,3 = 4,6 м.

По известной величине Н_DZL из графика V=V(H) определяем некоторый мертвый объем V_DZL водохранилища.

V_DZL = 4,95 млн.мі.

Полный объем V_full водохранилища равен сумме полезного (брутто) и мертвого объемов, а соответствующая ему высота H_NPL нормального подпорного уровня NPL находим из графика V=V(H).

V_full = V_DZL + V_U,br = 4,95 + 66,148 = 71,09 млн.мі,

Н_NPL = 10,7 м.

При заданной отметке дна водохранилища у плотины LBL, отметки уровня мертвого объема и нормального подпорного уровня находится суммированием:

DZL = LBL+ Н_DZL = 292,21 + 4,6 = 296,81 м,

NPL = LBL+ Н_NPL = 292,21 + 10,7 = 302,91 м.

Форсированный подпорный уровень HWL назначаем на 1 метр выше нормального:

HWL = NPL + 1 = 302,91 + 1 = 303,91 м.

1.6 Определение кривой связи и бытовых расходов реки

Кривая связей бытовых расходов и уровней реки строится по данным наблюдений, приведенным в ежегоднике. Для этого из таблицы ежедневных расходов воды ежегодника выписываем для водомерного поста №107 значения максимального, минимального и десяти промежуточных значений среднесуточных расходов Q_i и соответствующие им даты. Затем из таблицы ежедневных уровней воды для того же водонапорного поста и для упомянутых выше дат выписываем значения уровней H_i. Полученные таким образом двенадцать пар величин Q_i и H_i наносим на график QчH и через эти точки проводим визуальную среднюю плавную кривую. Полученная линия H=H(Q) позволяет найти уровень воды в реке, соответствующий заданному значению расхода (и наоборот).

Таблица 6

Дата	20/V	17/V	21/V	22/V	23/V	24/V
Qi	75,6	63,8	55,9	40,2	28,7	27,5
Hi, мм	3,79	3,70	3,64	3,45	3,26	3,24
Дата	27/V	15/V	10/V	8/V	4/V	5/IX
Qi	23,3	18,1	10,4	7,20	4,97	1,19
Hi, мм	3,13	2,94	2,57	2,40	2,22	1,82

2. Расчёт и конструирование флютбета

2.1 Ширина водослива

Расчет водосливного отверстия производится по формуле для прямоугольного безвакуумного водослива практического профиля:

.

Отметку порога водослива назначаем соответствующей уровня NPL. Расчетным для водослива является значение максимального расхода Q_max=42м³/с. В упомянутой выше формуле принимаем коэффициент водослива m = 0,49;

b - ширина водослива;

H₀ - полный напор,

,

Где H - напор над гребнем водослива;

- коэффициент Кариолиса, =1,1;

- подходная скорость, ,

где P = Н_NPL = 10,7 м;

Примем H₀ =Н = 1 м,

, принимаем 21 м, т.к. b должен быть кратным 3.

Вычисляем:

= 0,17м/с;

м.

Так как полученное значение H₀ равно использованному в расчете H₀, то окончательно принимаем b = 21 м.

м;

м.

H =Н_sp - это расчетное значение статического напора над водосливом, позволяющий уточнить отметку уровня форсировки:

HWL = NPL + Н_sp = 302,91 + 1 = 303,91 м.

2.2 Профиль водослива

Профиль водослива рекомендуется выбирать безвакуумный практический профиль с вертикальной напорной гранью. Для его построения следует воспользоваться координатами Кригера - Офицерова [4]. Данные этой таблицы нужно умножить на полученное выше расчетное значение динамического напора H над порогом водослива (Н_sp = 1).

Таблица 7

Значения координат x и y криволинейного безвакуумного профиля плотины (по Кригеру - Офицерову) при Н₀ = 1 м

x	y	x	y	x	y	x	y
0	0,126	1,1	0,321	2,2	1,508	3,3	3,405
0,1	0,036	1,2	0,394	2,3	1,653	3,4	3,609
0,2	0,007	1,3	0,475	2,4	1,804	3,5	3,818
0,3	0	1,4	0,564	2,5	1,96	3,6	4,031
0,4	0,006	1,5	0,661	2,6	2,122	3,7	4,249
0,5	0,025	1,6	0,764	2,7	2,289	3,8	4,471
0,6	0,06	1,7	0,873	2,8	2,462	3,9	4,698
0,7	0,1	1,8	0,987	2,9	2,64	4	4,93
0,8	0,146	1,9	1,108	3	2,824	4,5	6,22
0,9	0,198	2	1,235	3,1	3,013	-	-
1	0,256	2,1	1,396	3,2	3,207	-	-

2.3 Параметры водобойного колодца

Расчет водобойного колодца сводится к определению глубины d и длины l колодца, обеспечивающего сопряжение бьефов в виде затопленного гидравлического прыжка.

Глубина колодца определяется разностью . Вторая сопряженная глубина прыжка в нижнем бьефе рассчитывается по формуле:

,

Где - первая сопряженная глубина, определяемая по формуле:

,

Где - расчетное значение удельного (на 1 пог.м ширины) расхода через водослив; коэффициент скорости =1;

глубина определяется по кривой связи уровней и расходов для расчетного значения расхода.

Расчет проводится методом последовательных приближений.

Порядок вычислений:

1. расчетное значение через водослив Q_max = 42 м³/с;

2. вычислим м³/с;

3. зададим предварительное значение = 1 м;

4. по формуле для подбором вычисляем значение этой глубины:

м,

м;

5. определяем м;

6. вычислим м;

7. повторим расчет:

м,

м,

Длину l водобойного колодца (плиты) можно назначить равной , с округлением в большую сторону до ближайшего цлого числа метров.

м.

Толщину водобойной плиты определяем в 1 м [1].

На водобое гасится значительная часть энергии потока, в связи с чем он подвергается большим нагрузкам. Поэтому его выполняют в виде массивной бетонной плиты, защищаемой от истирания наносами, плавающими телами, слоем особо прочного бетона, сталебетона или пластобетона. В швы между телом плотины и водобоем устанавливают гидроизоляционные шпонки, предохраняющие от выноса частиц грунта основания. Для снятия фильтрационного давления на плиты водобоя, под ними устраивают дренаж с обратным фильтром. Размеры в плане дренажных колодцев, расположенных в пределах рисбермы рекомендуется принимать от 2,5x0,25 до 1,0x1,0 в зависимости от толщины рисбермы и условий производства работы. В плане колодцы располагают в шахматном порядке через 5 - 10 метров.

2.4 Параметры понура и рисбермы

Одним из эффективных противофильтрационных элементов подземного контура плотин на нескальных основаниях является понур. Его назначение - снижать фильтрационное противодавление в основании плотины путем удлинения путей фильтрации. В низконапорных плотинах целесообразно принимать понур из глинистых грунтов. Длину понура назначают по условию недопущения фильтрационных деформаций при выходе потока в нижний бьеф и в зависимости от допущенных фильтрационных расходов.

Длина понура: l _п = (P+H-h₀ )*4= (10.7+1-3.48)*4 = 32,88 33 м.

По конструктивным соображениям толщина грунтового понура в конце его должна быть не менее 0,75 м, принимаем 0,8 м, а в конце, в месте примыкания к плотине - не менее 2 м. Торец фундаментной плиты для надежного сопряжения с телом понура следует проектировать с наклонным переходом. Грунт укладывают в понур слоями толщиной 15 - 20 см с обязательным уплотнением. Сверху понур засыпают местным грунтом на высоту, близкую к расчетной глубине промерзания. По засыпке устраивают крепления.

Рисберма предназначена для защиты грунта основания плотины от размыва бурным потоком, сбрасываемым через плотину. В пределах рисбермы скорости потока снижаются до допустимых для неукрепленного русла значений.

Длину рисбермы устанавливают модельными исследованиями.

м.

В конструктивных отношениях рисберма должна быть гибкой, способной приспособляться к возможным деформациям дна без нарушения ее прочности, и достаточно проницаемой для отвода фильтрационных вод. Наиболее надежным креплением являются бетонные плиты толщиной 0,5 - 1,0 м, укладываемые по слою обратного фильтра, со сдвинутыми продольными швами. Для снижения влияния гидромеханического потока плиты в них делают отверстия и сглаживают верховые грани.

3. Расчёт устойчивости бетонной плотины

3.1 Вертикальные силы, действующие на водосливную часть плотины

Из вертикальных нагрузок, действующих на плотину, учитываем давление воды W₁ и W₂ на уступы плотины, соответственно в верхнем и нижнем бьефах, давление грунта и наносов G₃ на уступы плотины в верхнем бьефе, собственный вес плотины G₁ и вес оборудования G₂. Эти нагрузки действуют на плотину сверху вниз. Кроме того, снизу вверх действуют равнодействующие силы взвешивающего W_wei и фильтрационного W_fill противодавления. Все нагрузки определяются для 1 пог.м длины водосливной части плотины. Для каждой силы устанавливаем: а) ее численное значение; б) место ее приложения.

Значения сил W₁ и W₂ определяются массой воды, соответствующей объемам тел давления на выступы плотины.

Чтобы посчитать объем, площадь умножаем на 1 пог.м, на g = 9,81 м/с² и на удельный вес воды:

кН,

кН.

Аналогичным способом определяем и G₃, но ва этом случае вес грунта берется с учетом взвешивающего действия воды кг/м³:

кН.

Вычислим значение силы G₁ с учетом плотности гидростатического бетона равной кг/м³:

кН.

Вес оборудования G₂ назначаем сами в пределах 150ч300, точка приложения условно выбирается в верхней части поверхности водослива:

G₂= 200 кН.

Кроме того снизу действуют силы взвешивающего W_wei и фильтрациионного W_fill противодавления:

,

где - расстояние от подошвы плотины до уровня в нижнем бьефе: м; - длина основания плотины.

кН

Эпюра взвешивающего противодавления определяется по закону Архи-меда: на каждую точку подошвы водослива действует выталкивающее давле-ние, соответствующее столбу воды высотой, равной глубине погружения дан-ной точки под расчётный уровень воды в нижнем бьефе. Сила W_wei является равнодействующей этого давления, место её приложения находится по эпюре.

Эпюра фильтрационного противодавления строится по результатам фильтрационного расчёта одним из методов. По эпюре определяются сила W_fill, и точка её приложения к подошве плотины.

кН.

3.2 Горизонтальные силы, действующие на водосливную часть плотины

При расчете горизонтальных сил нагрузок на плотину обязательно учитывают гидростатическое давление на плотину со стороны верхнего V₁ и нижнего V₂ бьефов, волновое давление V₃. Активным и пассивным давлениями пренебрегаем. Силы V₁, V₂ рассчитываются по эпюре гидростатического давления, точки их приложения находятся на уровне 1/3 высоты соответствующих треугольных эпюр.

V₁ = 0,5h₁² · g · 1000 = 0,5 · 12,6² · 9,81 · 1000 = 778,71 кН;

V₂ = 0,5h₂² · g · 1000 = 0,5 · 5,38² · 9,81 ·1000 = 141,97 кН;

V₃ =0,5 · g · с_w · [(H_NPL + h + h₀)( H_NPL + a) - H_NPL²],

где h₀ - возвышение средней волновой линии над горизонтом спокойной воды, м; a - удельное волновое давление на дне водохранилища;

,

где h - высота волны; - коэффициент, учитывающий влияние мелководья; , - коэффициент нарастания волны вдоль линии разгона и крутизна волны: = 1,93, = 0,0525; - расчетная скорость ветра над поверхностью воды равная 20 м/с; - длина волны по топографическому плану, = 2413,5 м;

м;

м - длина волны;

;

;

;

;

;

;

м;

V₃ = 0,5 · 9,81 · 1000 · [(10,7 + 1,0002 + 0,16)( 10,7+ 0,052) - 10,7²] = 63,86 кН.

Момент силы V₃ относительно дна водохранилища вычисляется по формуле:

M₃=1/6 · g · с_w · [(H_NPL + h + h₀)І · (H_NPL + a) - H_NPLі] =

= 1/6 · 9,81 · 1000 · [(10,7 + 1,0002 + 0,16)І · (10,7 + 0,052) - 10,7і]= 450,88 кН•м

3.3 Напряжения в грунте под подошвой водосливной части плотины

Таблица 8

Обозн.	G1	G2	G3	W1	W2	V1	V2	V3	Wfill	Wwei
Сила, кН	2403,15	200,0	133,26	443,21	106,92	778,71	141,97	63,68	49,99	944,72
Плечо,м	0,2	0,4	4,7	4,3	4,9	2,7	1,1	5,1	0,1	0,3
М, кН.м	480,63	80	626,32	1905,8	523,9	2102,5	156,1	324,7	4,99	283,4
Знак	-	-	-	-	+	+	-	+	+	+

УN = G₁ + G₂ -G₃ + W₁ + W₂ - W_wei - W_fill = 2291,83 кН/пог.м;

УM = - G₁ - G₂ - G₃ + W₁ + W₂ +V₁ - V₂ + V₃ + W_fill = 4771,48 кН·м.

3.4 Устойчивость на сдвиг

В=17,9

Проверим условие:

- условие выполнено;



b - ширина подошвы водослива, м;

- максимальное нормальное напряжение в угловой точке подошвы, кПа;

- угол внутреннего трения, = 36⁰;

с - удельное сцепление на поверхности скольжения, с = 1,9 кПа;

4. Расчёт земляной плотины

4.1 Размеры основных элементов плотины

В курсовом проекте применили земляную плотину с грунтовым экраном и понуром на водонепроницаемом основании, с низовым дренажом в виде дренажной призмы [1].

Определим высоту ветровой волны в водохранилище по формуле:

м,

где - коэффициент, учитывающий влияние мелководья, равный 1;

- расчетная скорость ветра, 20 м/с;

- длина волны по генплану, 2413,5м;

- коэффициент нарастания волны, равный 0,0525;

- крутизна волны, равная 2.

Назначим высоту ветрового нагона:

= 0,007 м.

Вычислим ориентировочную высоту h_н наката ветровой волны на верховой откос плотины по формуле:

м.

Вычислим превышение d гребня плотины над расчетным уровнем НWL воды в водохранилище:

м.

Определим высоту P плотины и отметку _гр гребня плотины:

м;

_гр = LBL + P = 292,21 + 13,787 = 305,997 м;

Ширину b_пл гребня плотины выбираем равной 3 м;

Заложение откосов плотины: верховой m₁ = 2,5, низовой m₂ = 2.

4.2 Дренаж

Назначим высоту дренажной призмы (банкета):

м;

Отметка гребня призмы:

_пр= LBL+ Р_пр=292,21 + 4,48 = 296,69 м;

Заложение откосов призмы: m = 1,5;

Ширину b_пр гребня призмы выбираем равной 1м.

4.3 Депрессионная кривая

Фильтрующийся через тело плотины поток приводит к существенным потерям воды в водохранилище и существенно влияет на общую устойчивость сооружения. Фильтрационный расчет позволяет определить положение депрессионной кривой в теле плотины и фильтрационный расход.

Т=15

Т- водоупорный слой

L₁=48,66

L=27,83

H_NPL=10,7

H₂=3,48

K_осн=10^-7=К_т

К_п=К_э=10^-8

б_н=б_э=1

м;

м;

Координаты кривой депрессии:

При Х=L=27,84

Координаты точек заносим в таблицу 9.

Таблица 9

Координаты кривой депрессии

x, м	0	5	10	15	20	25
h, м	7,1	6,64	6,11	5,42	4,72	3,99

От точки О кривую выводят в сторону верхнего бьефа по направлению нижнего конца отрезка до пересечения с нижней поверхностью экрана плотины.

4.4 Устойчивость откоса плотины

Расчет производим методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения [6].

P_пл = 13,787 м

R₁= 1,75 · 13,787 = 24,12 м

R₂ = 0,75 · 13,787 = 10,34 м

b=2 м;

= 36⁰;

' = 1510 кг/м³; '' = 2710 кг/м³; ''' = 1850 кг/м³; _w = 1000 кг/м³;

C - удельное сцепление = 1,9 кПа

G_i = b · g · ('· h' + '' · h'' + ''' · h''');

N_i = G_i · cos;

T_i = G_i · sin;

W_i = _w · g · (h'' - h''') ·b/cos;

S_i = (N_i - W_i) · tgц;

C_i= C ·b/cos_I;

;

- условие выполнено,

где P_пл - полная высота земляной плотины (от подошвы до гребня);

b - ширина отсеков равный 0,1R каждый;

R - радиус дуги сползающего массива;

h' - высота грунта тела плотины с плотностью ';

h'' - высота грунта плотины с плотностью '';

h''' - высота грунта основания с плотностью ''';

G_i - собственный вес отсека, действующий по вертикали на соответствующий отрезок линии сползания. Этот отрезок кривой в пределах i-го отсека можно заменить прямой, наклонненой к горизонту под углом _i.

N_i - нормальная составляющая G_i;

T_i - касательная составляющая G_i;

W_фi - сила давления находящейся в порах грунта воды.

S_i - сила трения, сопротивляющая сползание отсека;

- угол внутреннего трения грунта;

C_i - сила сцепления

Все значения сводим в таблицу 10.

Список использованной литературы и документов:

1. Гидрология, гидрометрия и гидротехнические сооружения: Методичес-кие указания к курсовому проектированию для студентов специальности 290800 «Водоснабжение и водоотведение» / КрасГАСА. - Красноярск, 2005. 24 с. Составил Юрий Евгеньевич Гавриш.

2. Гавриш Ю.Е. Гидрология, гидрометрия и гидротехнические сооружения: конспект лекций / Ю.Е. Гавриш. - Красноярск: КрасГАСА, 2001. - 57 с.

3. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик (Взамен СНиП 2.01.14-83^*.// Свод правил по проектированию и строительству / Госстрой РФ - М., 2003. - 88 с.

4. Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика / Под общ. Ред. В.П. Недриги. - М.: Стройиздат, 1985. - 543 с.

5. Гидрология, гидрометрия и гидротехнические сооружения: Методические указания к курсовой работе для студентов заочной формы обучения специальности 290800 «Водоснабжение и водоотведение» / КрасГАСА. -Красноярк, 2004 г. 40 с. Составил Юрий Евгеньевич Гавриш.

6. Гидрология, гидротехнические сооружения: Учебник / Г.Н. Смирнов, Е.В. Курлович, И.А. Витрешко, И.А. Мальгина. - М.: Высш. шк., 1988. - 472 с.

7. СТП 5055012-3-94. Проекты дипломные и курсовые. Правила оформления: стандарт предприятия. - Красноярск: КИСИ, 1997. - 35 с.

Размещено на www.allbest.ru

...