Водохранилищный гидроузел с грунтовой плотиной на реке Тура Свердловской области (стр. 5 из 5)
r – плечо силы;
R – радиус кривой обрушения.
Находится коэффициент устойчивости:
Расчёты сводятся в таблицу 1.
Таблица 1 – Определение значений F и Т.
| №фр. | sinα | cosα | g1∙h1 | g2∙h2 | g3∙h3 | Gфр | Fтр | Т |
| +9 | 0,90 | 0,44 | 6,50 | 0,00 | 0,00 | 16,00 | 2,51 | 14,40 |
| +8 | 0,80 | 0,6 | 15,72 | 0,00 | 0,00 | 38,67 | 8,35 | 30,93 |
| +7 | 0,70 | 0,71 | 16,80 | 1,96 | 0,00 | 46,16 | 10,22 | 32,31 |
| +6 | 0,60 | 0,8 | 14,63 | 3,49 | 0,00 | 44,58 | 11,06 | 26,75 |
| +5 | 0,50 | 0,87 | 12,47 | 4,58 | 0,00 | 41,93 | 11,26 | 20,96 |
| +4 | 0,40 | 0,92 | 11,38 | 5,23 | 0,00 | 40,87 | 11,61 | 16,35 |
| +3 | 0,30 | 0,95 | 9,21 | 5,01 | 0,44 | 36,07 | 10,67 | 10,82 |
| +2 | 0,20 | 0,98 | 8,13 | 4,14 | 1,09 | 32,87 | 9,98 | 6,57 |
| +1 | 0,10 | 0,99 | 7,05 | 3,27 | 1,53 | 29,13 | 8,99 | 2,91 |
| 0 | 0,00 | 1,00 | 7,59 | 3,71 | 1,74 | 32,07 | 9,94 | 0,00 |
| -1 | -0,10 | 0,99 | 8,67 | 0,00 | 1,53 | 25,09 | 7,74 | -2,51 |
| -2 | -0,20 | 0,98 | 5,42 | 0,00 | 1,20 | 16,28 | 4,95 | -3,26 |
| -3 | -0,30 | 0,95 | 2,17 | 0,00 | 0,55 | 6,67 | 1,97 | -2,00 |
| S | 109,24 | 154,25 | ||||||
w = 72 м2; Yср = 0,21;
W = 72∙0,21∙1,0 = 15,12 т;
т.Сила сцепления определяется следующим образом:
, т/м (23)Где Сi – удельное сцепление грунта;
li – длина кривой обрушения в данном грунте.
Таким образом:
т/м; 
.3.3.4 Оценка устойчивости откоса
Коэффициент устойчивости низового откоса плотины должен удовлетворять следующему условию:
, (24)Где Кс – коэффициент, зависящий от сочетания нагрузок, равный 1;
Кт – коэффициент метода расчета, равный 1,1;
Кн – коэффициент надежности сооружения равный 1,1;
Куст = 1,17;
Отношение
;Таким образом, условие
выполняется: 
.Минимальный коэффициент устойчивости больше нормативного, следовательно, низовой откос обладает устойчивостью.
4. ВОДОСБРОСНОЕ СООРУЖЕНИЕ
На глухих плотинах для пропуска излишних паводковых вод, для полезных попусков из водохранилища, а также для спуска воды с целью полного или частичного опорожнения водохранилища устраивают водопропускные сооружения.
Сооружения, устраиваемые при глухих плотинах для сброса излишних паводковых вод, называют водосбросными или водосбросами. Накопленная вода в водохранилище используется в народном хозяйстве на орошение.
4.1 Трасса водосброса
При проектировании трассы водосброса необходимо учитывать ряд требований:
¾ основание сооружений должен служить естественный грунт. Водосброс не должен лежать на насыпном грунте тела плотины;
¾ общая длина водосбросного тракта проектируется по возможности небольшой и прямолинейной;
¾ ось водосбросного тракта целесообразно трассировать по берегам водотока и по возможности перпендикулярно горизонталям;
¾ трасса водосбросного тракта не должна проходить в глубокой выемке;
¾ необходимо обеспечить плавный вход и выход потока.
Трасса водосброса показана на листе 1.
4.2 Компоновка сооружений водосброса
В качестве водосбросного сооружения принят водосброс ковшовый автоматический водосброс КВАТ-3. Данный водосброс рассчитан на расходы воды от 24 до 36 м3/с. Водоприёмная часть выполняется в виде прямоугольного ковша, разработанного в монолитном и сборно-монолитном исполнении. Трубопровод запроектирован из железобетонных труб диаметром 1,4 м. В зависимости от сбросного расхода водосброс включает от одной до четырёх ниток круглых безнапорных труб. Коэффициент сборности сооружения составляет 48…49%. Сброс максимальных расходов происходит при превышении уровня верхнего бьефа (ФПУ) над отметкой порога оголовка (НПУ) для КВАТ-3 0,75 м.
В зависимости от размещения сооружений, расходов, слоя форсировки и числа водоводов применяют ковши прямоугольного и криволинейного очертания. Периметр оголовка ковша, параметры труб и воронки определяются гидравлическим расчётом.
4.3 Гидравлические расчёты
Гидравлические расчеты водосброса трубчатого автоматического с ковшовым оголовком выполнялись следующим образом:
Сначала определялся пропускной расход по формуле:
, м3/с, (25)где:
- коэффициент расхода трубы, равный 0,5; 
- площадь поперечного сечения трубы, м2; 
- геометрическая высота, м, рассчитывается по формуле: 
м (26)Площадь поперечного сечения трубы, согласно формуле (25):
м2.Далее вычислялся диаметр трубы по формуле:
,мПринимается стандартный диаметр:
мм.5. водовыпуск-водоспуск
Водовыпуск служит:
1. Для полезных санпопусков в нижний бьеф;
2. Для опорожнения водохранилища;
3. Для частичной промывки водохранилища от наносов.
Водовыпуск в водосбросе ковшового типа является отдельно работающим. Водовыпуск также имеет береговую или русловую компоновку. Гидравлическим расчётом определен диаметр трубы, отметка оси трубы и размеры отводящего канала. Гидравлический расчет водовыпуска произведён в следующем порядке:
Отметка оси трубы определяется по формуле:
, (27)где dст – стандартный диаметр трубопровода, определяется по пропускной способности истечения через систему труб, равный 0,6 м;
м;Определена ширина канала по дну В = 0,8 м.
¾ Глубина воды в канале:
, м, (28)где m – заложение откоса канала, равное 1,5.
Таким образом:
Þ h = 0,72 м.¾ Смоченный периметр канала:
мГидравлический радиус:
; (29)Для нахождения гидравлического радиуса найдена площадь живого сечения канала:
(30)Таким образом:
Тогда:
м.Определен коэффициент Шези по формуле Н.Н. Павловского
, (31)гдеn – коэффициент шероховатости; для суглинка n = 0,025;
y – принимается равным 0,2.
Тогда:
.Рассчитан уклон дна канала:
; (32) 
.6. ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ
Водозаборное сооружение устраивают с целью забора требуемых количеств воды для орошения. Проектируют водозаборы в соответствии с требованиями и положениями нормативных документов (СНиП 2.06.01-86 и ВСН II-14-76). При проектировании водозаборных сооружений рекомендуется соблюдать такую последовательность: собрать необходимую исходную информацию для проектирования (по водоисточнику и водозабору); выбрать местоположение, тип и компоновочное решение водозабора; запроектировать элементы водозабора.
Исходная информация по водоисточнику включает гидрологические данные (сведения о расходах и уровнях воды); данные по твёрдому стоку; сведения о режиме источника в осенне-зимне-весенние периоды; топографические и геологические материалы.
Требования к режиму работы водозабора определяется графиком водоподачи и необходимой степенью осветления потока. Тип водозабора (плотинный или бесплотинный) принимают с учётом условий водотока на основе технико-экономического сопоставления вариантов.
Бесплотинные водозаборные гидроузлы проектируют в том случае, когда уровни воды в реке обеспечивают командование над расчётными уровнями магистрального канала и самотечный водозабор не превышает 20% соответствующих расходов реки при благоприятных топографических условиях (устойчивое русло, прочные берега и др.). Если эти условия не выполняются, то строят плотинные водозаборные гидроузлы или забирают воду с помощью насосов.
При проектировании необходимо учесть, что процент водозабора бесплотинных гидроузлов может быть увеличен устройством водозахватной шпоры (на реках с больши́ми уклонами).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гидротехнические сооружения / Волков И.М., Кононенко П.Ф., Федичкин И.К. – М., Колос, 1968.
2. Лапшенков В.С. / Курсовое и дипломное проектирование по гидротехническим сооружениям – М., Агропромиздат, 1989.
3. Розанов Н.П. / Гидротехнические сооружения – М., Агропромиздат, 1985.
4. Справочник по гидравлическим расчетам / под редакцией П.Г. Киселева, М., 1972.