Земляные плотины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

плотина дамба строительство

Введение

1. Общие характеристики плотин и дамб

2. Земляные плотины

2.1 Заложение откосов

2.2 Построение профилей и плана земляной плотины руслового пруда

2.2.1 Построение продольного профиля

2.2.2 Построение поперечных профилей

2.3 Расчет объема земляных работ по возведению плотины

3. Дамбы прудов

4. Крепление откосов плотин и дамб

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Рыбоводные пруды образованы с помощью разнообразных гидротехнических сооружений, от правильности устройства и эксплуатации которых во многом зависит выполнение всего технологического процесса производства рыбной продукции в прудовом хозяйстве.

В рыбоводных хозяйствах в зависимости от типа строят следующие группы гидротехнических сооружений:

1. Плотины, дамбы.

2. Водосбросные сооружения.

3. Сооружения для водоснабжения рыбоводных прудов.

4. Сооружения для осушения прудов.

5. Рыбозащитные сооружения: механические, гидравлические и физиологические.

6. Рыбозаградительные сооружения.

7. Сооружения для пропуска рыбы из нижнего бьефа в верхний.

8. Комплекс гидротехнических сооружений с механической подачей воды.

9. Специальные сооружения рыбоводных заводов.

Цель реферата: рассмотреть гидротехнические сооружения, а именно плотины и дамбы.

Задачи реферата:

Рассмотреть общие характеристики плотин и дамб;

Дать характеристику земляным плотинам;

Рассмотреть особенности возведения земляных плотин;

Дать характеристику дамбам и ознакомиться с особенностями их возведения.

1. Общие характеристики плотин и дамб

Плотиной называют земляную насыпь трапецеидального поперечного сечения, преграждающую естественное или искусственное русло водного потока.

Дамбой называют такое же сооружение, но отделяющее часть водного потока (разделение прудов на отдельные части, отделение от русла реки части ее поймы, отделение залива от основного водоема).

У плотин и дамб различают следующие элементы: тело; гребень; верховой, или мокрый, откос; низовой, или сухой, откос; подошва, или основание как показано на рисунке 1. У некоторых дамб (разделительных) оба откоса мокрые.

Рис. 1. Основные элементы земляной плотины

Все встречающиеся земляные плотины по высоте делят на низконапорные, средненапорные и высоконапорные. Напором называют разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов плотины. Поток воды выше плотины называют верхним бьефом, ниже плотины - нижнем бьефом.

При напоре до 10 м земляную плотину считают низконапорной, от 10 до 25 - средненапорной, более 25 м - высоконапорной.

По способу пропуска воды плотины разделяют на глухие, водосливные и комбинированные.

Глухая плотина не имеет каких-либо сооружений для сброса лишней воды и полного осушения водоема. Лишняя вода в весеннее время может сбрасываться через отводной канал.

Водосливная плотина имеет сооружение для сброса паводковых вод.

Комбинированная плотина имеет паводковый водосброс и сооружения для полного осушения водоема.

По способу производства работ по возведению плотин их подразделяют на насыпные, или укатанные, намывные и полунамывные. В насыпную плотину грунт насыпают слоями и тщательно укатывают. Намывную плотину строят путем подачи грунта из карьеров гидромеханическим способом (земснаряды). В полунамывных плотинах внутреннюю часть возводят гидромеханическим способом, а остальные части - из сухого грунта с укатыванием.

В зависимости от состава грунтов, из которых строят тело плотины, их делят на однородные и разнородные. Однородные плотины сооружают из какого-либо одного грунта (суглинок, супесь). Разнородные плотины подразделяют на ядровые, экранные, диафрагмовые и смешанные в соответствии с рисунком 2.



Рис. 2. Типы земляных насыпных плотин:

а - из однородного грунта; б - из разнородных грунтов; в - с экраном из грунта или негрунтовых материалов; г - с экраном и понуром; д - с ядром; е - с диафрагмой; ж - из торфа; 1 - экран; 2 - понур; 3 - ядро; 4 - жесткая диафрагма; 5 - защитный слой

Ядровые плотины имеют в средней части, по ее оси, ядро из маловодопроницаемого грунта (глина, суглинок). У экранных плотин по верхнему (мокрому) откосу укладывают экран из водонепроницаемого материала (глина, бетон, железобетон). Диафрагмовые плотины имеют в их середине жесткую стенку (бетон, железобетон). Ядро, экран, диафрагму применяют в том случае, когда в тело плотины насыпают водопроницаемые грунты.

Смешанные плотины строят в том случае, если одного какого-либо материала недостаточно.

Разрушение земляных плотин происходит в результате перелива воды через гребень, усиленной фильтрации сквозь тело плотины, просачивания воды вдоль внешней стороны трубы донного водоспуска и под полом и стенками водосброса. В связи с этим к проектировании и строительству земляных плотин предъявляют следующие требования:

1. Пропускную способность водосбросных сооружений рассчитывают так, чтобы при максимальных расходах воды через них не происходило затопление гребня.

2. Просачивание воды через тело плотины не должно вызывать опасных явлений вымывания грунта. Фильтрующуюся через тело плотины воду собирают специальными дренажными устройствами.

3. Сопряжение тела плотины с основанием, берегами, водосливными и водосбросными сооружениями должно быть надежным.

4. Грунты тела плотины должны быть надлежащего качества и уплотнены укаткой или намывом.

5. Откосы плотины должны быть устойчивы к оползанию грунта и защищены от волнобоя, ливней, быстрой сработки верхнего бьефа.

В прудовых хозяйствах в основном применяют однородные плотины. Они проектируются согласно утвержденным строительным нормам и правилам.

2. Земляные плотины

При проектировании земляных плотин устанавливают размеры ширины гребня, высоту напора, крутизну откосов, превышение гребня над нормальным или максимальным уровнем воды в верхнем бьефе и другие.

Ширина гребня плотины зависит от ее высоты и вида проезда по нему. В том случае, когда гребень не служит проезжей дорогой, его ширина при высоте плотины до 6 метров должна быть не менее 2,5 метров, а при высоте плотины 6-10-3-4 метра.

При наличии по гребню проезжей дороги его ширину рассчитывают по нормам дорожных организаций и создают согласно классу дороги в соответствии с рисунком 3.

Рис. 3. Расчет ширины гребня плотины

В том случае, когда дорога предназначена для внутрихозяйственных передвижений, гребень обрабатывают по типу грунтовых дорог с приданием ему скатов по 3-5% в обе стороны, что обеспечивает скат воды вдоль оси гребня. При проезде по гребню межхозяйственного транспорта гребень замащивают камнем на песке с тщательной утрамбовкой или покрывают асфальтом.

По обеим сторонам гребня устанавливают ограждение в виде деревянных или бетонных столбиков толщиной 16-18 сантиметров. Их устанавливают на расстоянии 2-2,5 метра один от другого. В некоторых случаях столбики соединяют друг с другом толстыми металлическими прутьями.

Глубина воды перед плотиной зависит от ряда условий. Прежде всего, от назначения и рельефа. В головном пруде при постоянном дебете воды в водоисточнике высота напора должна обеспечивать самотечную подачу воды в магистральный канал. Высота его зависит от уровня воды в зимовальных прудах, которые строят вблизи плотины головного водоема.

При пересыхающем водоисточнике после прохождения паводка напор рассчитывают таким образом, чтобы создать в головном пруду запас воды, необходимый для снабжения прудов рыбопитомника в течение всего года. При этом учитывают потери на фильтрацию воду сквозь ложе водоема и водоподающие каналы, испарение, ледяной покров.

Для нагульных прудов при постоянном дебете воды в водоисточнике напор зависит в основном от проектируемой средней их глубины согласно виду выращиваемой рыбы. В нагульных же прудах, построенных на временном водоисточнике, напор перед плотиной определяют с учетом их средней глубины, фильтрационных процессов и наличия других потребителей воды, например для орошения сельскохозяйственных угодий.

Превышение гребня плотины над нормальным (НПУ) или максимальным (МПУ) уровнем воды в верхнем бьефе.

Превышение гребня над расчетным уровнем воды в водоеме определяют по выражению, приведенному З.П. Орловой:

d = h_H + Дh + a,

где h_н - высота наката ветровой волны на откос, метры;

Дh - высота ветрового нагона волны, метры;

а - запас высоты плотины над высотой наката волны (не менее 0,5 метров).

Вследствие сложности определения h_н и Дh для практических целей превышение назначают в 1,5-2 метра. Превышение гребня над максимальным горизонтом воды в водохранилище можно определять по табличному материалу, который показан на рисунке 4.

Рис. 4. Превышение гребня над максимальным горизонтом воды в водохранилище

При определении превышения гребня над МПУ учитывают строительный запас на осадку плотины (5-6%).

2.1 Заложение откосов

В зависимости от характера грунтов, из которых насыпают тело плотины, и от ее высоты определяют заложение откосов. Заложение откоса плотины - это отношение высоты плотины к длине основания откоса.

Для плотин высотой до 10 метров основание верхового откоса в зависимости от характера грунтов превышает высоту плотины не менее чем в 3 раза, а для плотин большей высоты - в 4-7 раз. Низовой откос назначают более крутым. Заложение его принимают не менее 1:2 в соответствии с рисунком 5.



Рис. 5. Заложение откосов земляной плотины

Земляные работы при строительстве плотин и дамб занимают основную их стоимость при наличии простейших водосбросных сооружений. В связи с этим важным является определение объема земли, насыпаемой в тело плотины или дамбы.

Вычисления производят на основании построений продольного разреза плотины, поперечных сечений в каждой точке и плана плотины.

2.2 Построение профилей и плана земляной плотины руслового пруда

На основании топографического материала находят наиболее узкое место долины ручья, реки и так далее. Определяют отметки высот гребня проектируемой плотины по обеим сторонам поймы реки, ручья. Для этого сначала определяют точки высот зеркала воды по обеим сторонам реки, ручья. Зеркало воды пруда проходит по одинаковым по высоте горизонталям.

Напор воды должен отвечать назначению водоема. Превышение гребня над зеркалом воды пруда рассчитывают согласно принятым показателям. Полученные точки высот гребня по обеим сторонам поймы соединяют прямой линией как показано на рисунке 6. Эта линия и есть створ плотины пруда. Створ плотины проводят перпендикулярно горизонталям участка строительства плотины.



Рис. 6. Створ и назначение отметок земляной плотины

После определения створа плотины приступают к назначению отметок высоты плотины на всех горизонталях, пересекаемых створом. Для этого на топографическом материале находят известную по высоте горизонталь. Например, на рисунке 6 выделяется горизонталь с надписью 142. На карте масштаба 1:25 000 сечение горизонталей идет через 2,5 метра. Таким образом, следующая возрастающая горизонталь будет иметь высоту 144,5, последующие - 147; 149,5 и так далее Понижающие к руслу реки и ручья горизонтали уменьшаются на 2,5 метра: 139,5; 137; 134,5 и так далее. На горизонталях, пересекаемых линией створа плотины, находят отметки их высот. На примере (см. рис. 6) горизонталь зеркала воды имеет высоту 147,0. Для определения высоты гребня плотины к высоте зеркала воды в водоеме прибавляют расчетное превышение, например 1 метр. Значит, высота гребня плотины составит 148 метров. Находят отметки гребня плотины по обеим сторонам поймы речки. Для этого сечение между горизонталями 147,0 и 149,5 делят на 5 частей, т.е. на 0,5 метра, 1 метр составит 2 части. Отметка гребня плотины будет находиться на высоте 148,0 метров. Расстояние между точками 148,0 метров по ширине поймы речки и составит длину земляной плотины.

Отметку дна русла речки определяют следующим образом. Линейкой или циркулем отмеряют расстояние от горизонтали 139,5 до линии свора плотины (см. рис. 6), обозначают это расстояние буквой «А». Затем измеряют расстояние от линии створа до горизонтали 142,0. Обозначают это расстояние буквой «Б». С помощью циркуля определяют, сколько раз уложится расстояние «А» в расстоянии «Б». В нашем примере - 4 раза. Всего же отрезков «А» между горизонталями 139,5 и 142,0 будет 5. Сечение горизонталей идет через 2,5 метра. Значит, одно расстояние «А» будет равно 0,5 метра. Согласно этому, отметка русла речки составит 140,0 (139,5+0,5 или 142,0-2,0).

После назначения отметок створа плотины их обозначают арабскими цифрами. Отсчет делают слева направо, находясь лицом к водохранилищу.

На основании полученных отметок створа плотины строят ее продольный, поперечный профили и план, необходимые для расчета объема земляных работ при ее возведении. Профили строят на миллиметровой бумаге.

Начинают с построения продольного профиля плотины. Для наглядности горизонтальный масштаб принимают 1:5000, вертикальный 1:200.

2.2.1 Построение продольного профиля

На бумаге наносят сетку высот и расстояние.

Отсчеты по вертикальной линии начинают с отметки 139,5, а заканчивают отметкой 149,5. Значит, общая высота линейки составит 10 метров. При масштабе 1:200 в 1 сантиметре будет 2 метра, следовательно, в 10 метров укладываются при таком масштабе 5 сантиметров. Деление вертикальной линейки производят через 2,5 метра, или при указанном масштабе через 1,25 метра.

На линейках снизу вверх пишут: номер сечения, расстояние между сечением в метрах, отметку земли, отметку гребня плотины и высоту плотины в каждой точке сечения.

Для определения расстояний между точками сечений горизонталей створом плотины на карте линейкой или циркулем определяют, сколько миллиметров занимают эти расстояния, переводят в масштаб карты 1:25 000, а затем в масштаб 1:5000. При масштабе 1:25 000 в 1 миллиметре 25 метров. Например, между 1-й и 2-й точками укладывается 10 миллиметров, значит, фактическое расстояние 250 метров. При переводе в масштаб 1:5000 это расстояние составит 2,5 сантиметра. Затем подобные расчеты делают между следующими точками.

Отметку земли получают согласно высотам в точках сечения. Поскольку отметка гребня плотины находится на одной высоте в каждой точке сечения, несложно вычислить высоту плотины в каждой точке.

2.2.2 Построение поперечных профилей

Для построения поперечных профилей в каждой точке сечения необходимо знать ширину гребня плотины, высоту плотины в каждой точке и заложение откосов плотины. Например, ширина гребня условно равна 4 метра. Заложение верхнего откоса условно составляет 1:3, а сухого - 1:2. Согласно рисунку 6, поперечное сечение плотины, например, в точке 2, будет равно: ширина гребня 4 метра, высота плотины 1 метр, основание верхнего откоса 3 метра, основание низового - 2 метров, общая ширина оснований плотины 9 метров. В масштабе 1:200 высота плотины равна 1,5 сантиметра, ширина гребня - 0,8 сантиметров. Общая ширина основания плотины в масштабе 1:200 равна 2,6 сантиметра. Затем, на миллиметровой бумаге строят профиль в точке 2 как показано на рисунке 7.

Подобные расчеты производят по каждой точке сечения горизонталей линий створа плотины.

На основании продольного и поперечных профилей плотины строят ее план как показано на рисунке 8.

Рис. 7. Поперечный профиль плотины (масштаб 1:200)

Рис. 8. План плотины (продольный масштаб 1:5000, поперечный - 1:500)

В каждом сечении определяют длину основания верхового и низового откосов на основании высоты плотины в данном сечении и заложений откосов.

Зная расстояние между точками сечения горизонталей, линии створа плотины и площадь поперечных сечений, определяют объем земляных работ.

2.3 Расчет объема земляных работ по возведению плотины

Расчет производят следующим образом. Сначала вычисляют площадь поперечных сечений в каждой точке. Поперечное сечение напоминает трапецию, а площадь ее определяют как произведение полусуммы оснований на высоту.

Верхним основанием является ширина гребня, а нижним - ширина подошвы плотины. Ее складывают из ширины оснований верхового и низового откосов и ширины гребня.

Поскольку тело плотины в каждой точке сечений разное, то находят среднюю площадь между двумя соседними точками и умножают на расстояние между этими точками. Это и будет объем земли между данными точками сечений. Затем все объемы суммируют и вычисляют общий объем земли необходимый для возведения проектируемой плотины.

При постройке плотин из супеси или суглинка на таких же подстилающих грунтах для надежности соединения тела плотины с подстилающими грунтами достаточно удалить кустарник, деревья, снять растительный слой и взрыхлить основание. Для большей надежности соединения тела плотины с грунтом по средней его линии делают зуб в виде трапеции, заполненной глиной или суглинком. Глубина трапеции до 1 метра. При наличии в основании прослойки из водопроницаемых грунтов толщиной 2-3 метра вместо зуба устраивают замок. Он в виде трапеции перекрывает всю толщину водопроницаемого грунта, заполнен глиной. Замок врезают в водонепроницаемый грунт на глубину до 0,5 метров.

При залегании водонепроницаемых грунтов на боль-шей глубине (3-6 метров) для предотвращения фильтрации воды через основание плотины применяют комбинацию из зуба со шпунтовым рядом. Верхняя часть водопроницаемого грунта на глубину до 3 метра перекрывается зубом, а нижняя - шпунтом.

В том случае, когда водопроницаемый грунт имеет толщину более 6 метров, для уменьшения фильтрационных процессов устраивают понур. Понур - это продолжение верхового откоса по всей длине плотины шириной от 2 до 4 напоров. Понур делают из водонепроницаемого грунта. В понуре устраивают 2 зуба: один в начале глубиной 0,5, второй - в месте сопряжения с откосом глубиной 1,0-1,5 метра.

После заполнения пруда водой она насыщает тело плотины, в результате чего возможна фильтрация воды сквозь тело плотины. Верхняя граница фильтрационного потока носит название кривой депрессии. Выше ее грунт тела плотины водой не насыщается. Высота кривой депрессии зависит от напора. Кривая депрессии может выходить на сухой откос или упираться в основание плотины в соответствии с рисунком 9.

Рис. 9. Положение депрессионной кривой в плотине на слабопроницаемом основании

При выходе кривой депрессии на низовой откос возможно вымывание грунта тела плотины с последующим ее разрушением. Поэтому при проектировании плотины проводят расчет фильтрационных процессов таким образом, чтобы кривая депрессии упиралась в ее основание. Расчеты сложные и описаны в специальной литературе.

В некоторых случаях в низовом откосе по всей длине плотины устраивают дренаж для предотвращения ее деформации и разрушения. Дренажное устройство отводит фильтрующуюся воду без выноса частиц грунта. Чаще применяют дренаж из песка, гравия, щебня и гальки: нижний слой из песка, верхний - из гальки как показано на рисунке 10.



Рис. 10. Типы дренажных устройств:

а - насклонный дренаж; б - дренажная каменная призма; в - трубчатый дренаж; 1 - снятый растительный слой; 2 - берма; 3 - обратный фильтр; 4 - продольная дренажная труба; 5 - поперечная дренажная труба

3. Дамбы прудов

Часть прудов рыбоводных хозяйств образуют с помощью контурных и разделительных дамб. Контурные дамбы образуют внешние стороны прудов, а разделительные отделяют один пруд от другого.

Наиболее ответственными являются контурные дамбы. При устройстве прудов в поймах рек контурные дамбы отгораживают пруды от остальной части поймы, по которой проходит паводок, и одновременно выполняют роль водонапорных сооружений, предохраняющих пруды от затопления паводком.

Контурные дамбы имеют один мокрый откос, разделительные дамбы - оба.

Контурные дамбы пойменных нагульных прудов устраивают наподобие однородных земляных плотин с соответствующими расчетами в соответствии с рисунками 11-18.

Рис. 11. Сечение разделительных дамб нагульных пойменных прудов размером до 50 гектар

Рис. 12. Сечение контурных дамб зимовальных прудов



Рис. 13. Сечение разделительных дамб зимовальных прудов

Рис. 14. Сечение контурных дамб выростных прудов

Рис. 15. Сечение разделительных дамб выростных прудов

Рис. 16. Сечение дамб на проницаемом основании



Рис. 17. Сечение контурных дамб нерестовых прудов

Рис. 18. Сечение разделительных дамб нерестовых прудов

Контурные и разделительные дамбы прудов рыбопитомника возводят в зависимости от категории прудов (нерестовые, выростные, зимовальные и др.), принимая во внимание их площадь и нормативную среднюю глубину.

4. Крепление откосов плотин и дамб

В целях предохранения откосов плотин и дамб от разрушительного действия волн, ледяного покрова, атмосферных осадков и колебаний уровня воды их крепят различными материалами. Низовой откос для плотин высотой до 6 м при отсутствии воды в нижнем бьефе крепят засевом трав или одерновкой. В тех случаях, когда низовой откос подвержен воздействию волнобоя, его крепят камнем, бетонными плитами. Для дамб достаточна защита низового откоса засевом трав и покрытие дерном.

Верховой откос плотин в небольших прудах, в которых высота волны очень небольшая, крепят засевом трав или одерновкой. В больших прудах верховой откос крепят каменной наброской, укладкой железобетонных плит или монолитным железобетоном. Мощение камнем проводят на подготовке из гравия.

Бетонные крепления осуществляют обязательно на песчано-гравийной подготовке, которая играет роль своеобразного фильтра.

Крепление верхового откоса производится по всей длине плотины, иногда включают и небольшие участки берегов. Нижнюю границу крепления обычно принимают на 1 м ниже отметки минимального рабочего горизонта воды; верхняя граница - на 0,5-1 метра от гребня. Возможно крепление и по всей высоте откоса.

Заключение

Дамбы, как и плотины ? гидротехнические сооружения, создающие водоем и удерживающие воду с одной стороны на более высоком уровне, чем с другой, либо с обеих сторон на одном и том же уровне.

Дамбы сооружают при напорах воды от 1 до 4 м. Таким образом, можно считать, что дамбы ? это как бы небольшие плотины. Дамбы бывают контурными, которые проходят по внешним границам прудов, и разделительные, проходящие между прудами. При этом уровень воды в соседних прудах может располагаться на разных отметках. По конструкции дамба, как и плотина, представляет собой насыпь трапециидального сечения. Минимальная ширина гребня 1-3 м. Если дамба проезжая, то ширина гребня должна быть не менее 4,5 м. Превышение гребня дамбы над уровнем воды в прудах (сухой запас) составляет 0,5-1,0 м.

Главное отличие дамбы от плотины заключается в том, что дамбы насыпаются из камня, земли и гравия (в то время как плотины сооружают из бетона или железобетона). Нижнюю часть дамбы делайте очень толстой, так как она должна выдерживать давление воды. Для того чтобы предотвратить проникновение воды сквозь стены дамбы, ее сердцевину делайте из очень плотного материала, например, из глины. Фундамент обязательно укрепляйте и уплотняйте до самых глубин, потому что в противном случае есть риск подмыва дамбы и утечки воды по подземному пути.

Список использованной литературы

1. Моисеев Н.Н., Белоусов П.В. Рыбохозяйственная гидротехника с основами мелиорации. Новосибирск: 2010.

2. Орлова З.П. Рыбохозяйственная гидротехника. - М.: Пищ. пром-сть, 1978.

3. Орлова З.П. Гидротехнические сооружения в рыбоводных прудовых хозяйствах. - М.: Росвузиздат, 1963.

4. Попов К.В. Гидротехнические сооружения. - М.: Сельхозиздат, 1956.

Размещено на Allbest.ru

...