По способу производства работ земляные плотины делятся на насыпные, полунамывные и намывные. В большинстве случаев на водохозяйственных объектах строят низконапорные земляные плотины высотой до 10 м из однородных и разнородных грунтов.
Основные требования, предъявляемые при проектировании и строительстве низконапорных земляных плотин.
1. Размеры тела плотины выбираются с таким расчетом, чтобы фильтрация воды через тело плотины не вызывала суффозии*. Примечание: Суффозии - оседание тела плотины в результате вымывания частиц грунта.
2. Профильтровавшаяся через плотину вода должна собираться и отводится в нижний бьеф специальными дренажными устройствами.
3. Нельзя допускать перелива воды через гребень, поэтому водосбросные сооружения должны быть рассчитаны на максимальный пропуск паводковых вод.
4. Сопряжение тела плотины с основанием, берегами и бетонными сооружениями должно быть плотным и надежным.
5. Откосы плотины должны быть устойчивыми, хорошо защищенными от размывания и механических повреждений.
6. Гребень плотины должен быть укреплен в соответствии с классом дороги, которая будет по нему проходить.
7. Грунты для плотины должны быть определенного качества и хорошо уплотнены.
8. Грунты в основании плотины должны быть всесторонне изучены.
9. При проектировании плотины руководствуются правилами, изложенными в СНиП 115373 "Плотины из грунтовых материалов.
Основные элементы земляных плотин.
Земляная плотина представляет собой трапецию ограниченную сверху гребнем, с боков откосами, снизу подошвой. При проектировании земляных плотин устанавливают размеры основных элементов насыпи, заложение и крепление откосов, сопряжение с основанием и берегами и тип дренажа.
Ширина гребня назначается исходя из условий эксплуатации сооружения. При отсутствии специальных дорог минимальная ширина Зм, а если устраивают по гребню плотины автомобильную дорогу, в соответствии с нормами, назначают 6-8 м. Полная высоты плотины определяется как суммарная величина напора плотины (Н) и сухого запаса. На практике сухой запас назначают 1,5-2 м. Напор плотины разность отметок верхнего и нижнего бьефа. Откосы земляных плотин делают различными. Верховой (мокрый откос) более пологий, низовой откос более крутой. Заложение откосов назначают из условий устойчивости грунтов.
VI. Гидравлический расчет открытого паводкового водосброса.
Паводковые водосбросные сооружения строят в глухих плотинах нагульных (русловых) и головных прудов. Водосбросные сооружения (водосбросы) служат для сброса излишка паводковых вод из головного пруда или водохранилища в нижний бьеф. При помощи таких сооружений регулируют уровень воды в головном пруду, в котором вода должна находится на определенной расчетной отметке.
Через водосбросные сооружения сбрасывают излишки весенних и летне-осенних паводковых вод и воду из головного пруда в нижний бьеф.
Паводковые водосбросные сооружения проектируют двух основных типов: автоматические и управляемые с затворами. Тип водосброса и место расположения его в головном гидротехническом узле выбирают в зависимости от величины пропускаемого расхода, топографических и геологических условий и наличия местных строительных материалов.
При проектировании и строительстве паводковых водосбросов широко используют типовые проекты. Паводковые водосбросы проектируют, руководствуясь гл. 50 Сни П П-50-74.
Конструкции автоматических и управляемых водосбросов различаются тем, что у автоматических водосбросов порог (дно) сооружения располагается на отметке НПУ, при повышении уровня воды над этой отметкой вода автоматически сбрасывается из верхнего в нижний бьеф; у управляемых водосбросов порог сооружения располагается ниже отметки НПУ (вплоть до дна), и отверстие этого сооружения перекрывается затворами, при помощи которых и регулируется уровень воды в водохранилище.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ.
Гидравлическим расчетом водосбросных сооружений определяются размеры отверстий сооружений, которые должны обеспечивать пропуск максимальных расходов воды.
Расчет отверстий водосбросных сооружений производится на основании величин вероятных наибольших расходов воды в период снегового половодья и дождевых паводков.
Величины максимальных расходов воды талых вод необходимы гидротехникам при проектировании плотин и водосбросных сооружений.
Расчет максимальных расходов воды можно вести по данным гидрометрических наблюдений.
Опах-37,5
НПУ=25м
ПВС=22 м
Уровень нижнего бьефа равен 23 м
Периметр живого сечения перед водосбросом -\у = 30 м2
Количество стоек т1 = 2
Ширина стоек С = 0,2м
Коэффициент скорости (р = 0,936 у плавного входа и (р = 0,9 - неплавный вход;
Коэффициент расхода для плавного ц = 0,35, неплавный ^ = 0,32;
Гидравлический расчет водосбросного сооружения производят исходя из условий работы прямоугольного водослива с широким порогом в котором водослив может быть затопленный и незатопленный.
Порядок расчета:
1. Определяем напор на пороге водослива.
Н= Зм Н=НПУ
2. Определяем скорость течения воды на подходе к водосливу.
Уо = О =37.5 =1,25 м/с
уу 30 где 0 расход м^с расчетный расход,
Уо = 1,25 м/с
3. Определяем действующий напор.
Но=Н+У!= Цб = 0,08+3 = 3,08 м
2§ 2-9,8
4. Определяем глубину воды под напором водослива в нижнем бьефе. п=1м
5. Условия работы водослива.
Ь= -1=0,32<0,7 3,08
6. Ширина потока воды в сжатом сечении.
В. с. = 0 37,5 б,5м (рп-2-ё(Но-п) 0,9129,82,08
7. Количество сжатий.
8. п=2т1+2=б
8. Определение строительной величины водосбора. В. с. = 6,5+0,07 -1 +0,2 2 = 7 м
Вывод: Строительная величина водосбора равна 7 м, вход неплавный, водосброс незатопляемый.
VII. Рыбопропускные сооружения и прочие элементы гидроузла.
Проходные и полупроходные рыбы для размножения идут из моря в реки. Нередко места нереста рыб расположены на большом расстоянии от моря и на пути к ним рыба встречает плотины, преграждающие ей путь вверх по реке.
На таких реках как Дон, Волга, Днепр, Обь, Тулома, Кура, Енисей, Даугава и др., имеющих рыбохозяйственное значение, построено по несколько гидротехнических узлов, через которые рыба должна пройти к местам размножения.
Для обеспечения прохода промысловых рыб из нижнего в верхний бьеф к нерестилищам в плотинах гидротехнических узлов строят рыбопропускные сооружения.
Рыбопропускные сооружения различаются по конструкции и бывают двух типов: рыбоходы и рыбоподъёмники.
Рыбоход. Рыбоход - сооружение в виде лотка, устраиваемое в обход плотины или в теле плотины. В рыбоход из верхнего бьефа постоянно подаётся поток воды со скоростями течения, которые может преодолеть рыба при проходе по рыбоходу из нижнего в верхний бьеф.
Особым видом рыбохода является сооружение, пропускающее молодь угря вверх по реке, - угреход.
Рыбоподъемники. Рыбоподъемники- сооружения располагаемые в теле платины и пропускающие рыбу из нижнего бьефа в верхний при помощи подъемных механизмов или методом шлюзования.
Особым типом рыбопропускных сооружений является рыбопропускной шлюз и плавучая установка для привлечения и транспортировки рыбы.
Для обеспечения нормальной работы рыбопропускных сооружений необходимо соблюдать следующие условия.
1. Для привлечения рыбы к входу в рыбоход из верхнего бьефа в нижний необходимо подавать значительный расход воды, а скорости воды в этом месте должны быть равны скорости течения воды в реке. Вход в рыбоход следует располагать с таким расчетом, чтобы рыба могла легко его обнаружить.
2. Скорость течения воды по рыбоходу следует назначать в зависимости от вида рыбы, идущей по рыбоходу, чтобы рыба могла ее преодолеть.
3. Размеры отдельных конструктивных частей рыбоходов необходимо выбирать в зависимости от вида рыб, которые будут проходить по этому рыбоходу. Так, ширину, длину отдельных бассейнов (ступеней), уклон дна, расстояния между бассейнами для отдыха рыб, размеры вплывных отверстий и т. д. следует назначать в каждом отдельном случае специально.
4. При устройстве рыбоподъемников размеры подходного лотка и камер рыбоприемника необходимо назначать с учетом исключения травмирования рыбы при подъеме ее из нижнего бьефа в верхний.
5. Работа подъемных и других механизмов должна быть по возможности бесшумной, чтобы не отпугивать рыбу от сооружения.
Обеспечение интенсивного пропуска рыбы из нижнего бьефа в верхний во многом зависит от удачного расположения рыбопропускного сооружения в теле плотины и от его размеров. Размеры рыбопропускных сооружений зависят от напора, созданного плотиной, рельефа местности в створе плотины и конструктивных решений всего комплекса сооружений, входящих в состав гидротехнического узла.
Выбор типа рыбопропускного сооружения зависит от напора гидротехнического узла, в котором предполагается его строительство, а также вида и количества рыбы, которая должна быть пропущена через рыбопропускное сооружение из нижнего бьефа в верхний.
На гидротехнических узлах с напором до 30 м рекомендуется применять рыбоходы лестничного типа, при больших напорах лучше устраивать рыбоподъемники и рыбопропускные шлюзы, так как лестничные рыбоходы будут иметь большие размеры и следовательно, дорого стоить.
Для пропуска лососевых рыб пригодны рыбоходы, в которых создаются условия, близкие к природным. Для пропуска осетровых и сельдевых рыб лучше применять рыбоподъемники и рыбопропускные шлюзы, так как крупным осетровым рыбам трудно подниматься по рыбоходу и преодолевать скорости в вплывных отверстиях до 2 м/с; сельдевые же рыбы, идущие на нерест в больших количествах, будут травмироваться в рыбоходах.