Строительство гидротехнического сооружения (стр. 4 из 6)

(5.6)

где

, - параметры градиента фильтрационного потока в зоне сползающего массива.

Площадь фильтрационного потока Ω определяется суммированием путем насыщенных высот полос по полосам обрушаемого массива (графы 5 - 8 таблицы 5.4) и умножением на ширину полосы.

В ходе графических построений вектор силы гидродинамического давления проводится через центр тяжести фигуры, ограниченной депрессионной кривой и кривой скольжения. Относительно центра скольжения О определяется плечо силы r.

Величину коэффициента запаса на устойчивость определяем по формуле 5.7:

(5.7)

Полученное значение коэффициента запаса удовлетворяет нормальным условиям работы сооружений III класса. Однако, при выполнении единственного расчета нельзя сделать вывод о том, будет ли полученное значение коэффициента устойчивости минимальным. В практике проектирования с допускаемым значением коэффициента запаса сравнивается минимальное значение k_{з мин}, полученное в результате расчетов по нескольким кривым скольжения.

Таблица 5.4 - Расчет действующих сил

Номер полосы	sinα	cosα	hес.пл.	hнас.пл.	hнас.осн. 1	hпр	hпр sinα	hпр cosα	φ	tgφ	hпр cosαtgφ	c	l	cl, m
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
10	0,3	0,94	2,2	-	-	2,2	0,66	2,068	30	0,57	1,18	1	7.36	7,36
9	0,9	0,436	6,6	0	0	6,6	5,94	2,9	30	0,57	1,65
8	0,8	0,6	7	4,2	0	9,1	7,28	5,46	20	0,36	1,97	0,5	17,39	8,695
7	0,7	0,714	6,2	7,2	0	9.8	6,86	6,9	20	0,36	2,48
6	0,6	0,8	5,4	6,6	3	10,2	6,12	8,16	15	0,27	2,2	3	64,8	194,4
5	0,5	0,866	5,2	6,2	4,8	10,7	5,35	9,3	15	0,27	2,5	3	64,8	194,4
4	0,4	0,917	4	6	6,4	10,2	4,08	9,36	15	0,27	2,53	3	64,8	194,4
3	0,3	0,954	3,4	4,4	7,4	9,3	2,79	8,97	15	0,27	2,42	3	64,8	194,4
2	0,2	0,980	2,8	4,8	8,4	9,4	1,88	9,2	15	0,27	2,48	3	64,8	194,4
1	0,1	0,995	2,2	4,2	8,8	8,7	0,87	8,7	15	0,27	2,35	3	64,8	194,8
0	0	1	0	0	9	4,5	0	4,5	15	0,27	1,2	3	64,8	194,8
-1	-0,1	0,995	0	0	8,8	4,4	-0,44	4,38	15	0,27	1,18	3	64,8	194,8
-2	-0,2	0,980	0	0	8,4	4,2	-0,84	4,12	15	0,27	1,11	3	64,8	194,8
-3	-0,3	0,954	0	0	7,4	3,7	-1,11	3,53	15	0,27	0,95	3	64,8	194,8
-4	-0,4	0,917	0	0	6,4	3,2	-1,28	2,93	15	0,27	0,79	3	64,8	194,8
-5	-0,5	0,866	0	0	4,8	2,4	-1,2	2,08	15	0,27	0,56	3	64,8	194,8
-6	-0,6	0,8	0	0	3	1,5	-0,9	1,2	15	0,27	0,33	3	64,8	194,8
-7	-0,7	0,9	0	0	2	1	-0,4	0,9	15	0,27	0,22	3	64,8	194,8

∑h_нас.пл=43,6 ∑ h_{нас.осн. и пл.}=132,2 ∑ l=89,55

∑ h_{нас.осн. 1}=88,6 ∑ h_прcosαtgφ=28,1

∑ h_прsinα=35,66 ∑cl=210,455

6 ТРУБЧАТО-КОВШОВЫЙ ВОДОСБРОС

Трубчато-ковшовый водосброс состоит из входной части, напорных труб и устройства гашения энергии в нижнем бьефе. Рекомендуется проектировать при Q=20 -30 м³/с.

Входная часть представляет собой водослив практического профиля большой ширины с подходом с торца и с боков. Если верх водослива находится на отметке нормального подпорного уровня, то сооружение работает как водосброс автоматического действия.

За водосливным порогом устраивают ковш, в нижней части которого размещаются входные отверстия труб.

Для водосброса обычно применяют железобетонные или асбестоцементные трубы. Трубы укладывают на подготовку из тощего бетона толщиной 0,2 - 0,4 м. Для предупреждения сосредоточенной фильтрации вокруг труб укладывают глину или глинобетон.

Водосброс трассируется по пойме водотока (не по насыпному грунту плотины).

Гидравлический расчет сводится к определению ширины водослива, потерь напора в трубах и определению размеров водобойного колодца.

Ширина водослива:

(7.1)

где с - коэффициент подтопления (рисунок 7.1);

т- коэффициент расхода;

Н₁, - напор на пороге водослива.

Коэффициент подтопления

определяется в зависимости от отношения:

где h_n - высота подтопления;

Н₀- напор на водосливе с учётом скорости подхода.

Общая ширина водослива складывается из торцевой и боковых частей водослива. Ширина торцевой части должна быть больше или равна входному фронту раструба ковша водосброса.

Рисунок 7.1 - График для определения коэффициента подтопления

Задаваясь количеством труб и их размерами, определяют скорость в трубах:

Полные потери напора определяются по зависимости:

(7.2)

Коэффициент сопротивления на входе определяется с учетом скорости в трубе υ:

где υ_вх- средняя скорость во входном сечении, м/с

При острых кромках

=0,5; при плавном входе =0,2; при очень плавном =0,05.

Коэффициент сопротивления на выходе из водовода в нижний бьеф определяют по зависимости:

(7.4)

где ω₁ - площадь потока в трубе, м²;

ω₂ - площадь выходного сечения (площадь живого сечения потока в водобойном колодце при выходе), м².

Коэффициент сопротивления по длине:

Для круглых труб

(7.5)

Для прямоугольных труб

(7.6)

Значение коэффициента сопротивления по длине λ определяют по таблице 7.1 в зависимости от п и d. Значение коэффициента шероховатости принимают по данным.

Если полные потери равны напору на сооружении, то сечение труб достаточно для пропуска расчётного расхода. Если суммарные потери напора значительно меньше напора на сооружении, то необходимо уменьшать расчетный диаметр труб водовода.

В конце трубопровода устраивают гаситель энергии - водобойный колодец или водобойную стенку.

Таблица 7.1 - Значения коэффициента λ для круглых труб

d, м	Коэффициент шероховатости п
	0,01	0,012	0,013	0,014	0,015
0,20	0,021	0,026	0,033	0,039	0,050
0,30	0,019	0,024	0,029	0,035	0,044
0,40	0,017	0,022	0,026	0,033	0,039
0,50	0,016	0,020	0,025	0,030	0,036
0,60	0,016	0,019	0,024	0,028	0,034
0,70	0,015	0,019	0,023	0,027	0,032
0,80	0,015	0,018	0,022	0,026	0,031
0,90	0,014	0,017	0,021	0,025	0,029
1,00	0,013	0,017	0,02	0,023	0,028
1,20	0,013	0,016	0,019	0,022	0,026
1,50	0,012	0,015	0,018	0,021	0,025
2,00	0,011	0,014	0,016	0,019	0,022
2,50	0,011	0,013	0,015	0,018	0,021
3,00	0,010	0,012	0,014	0,017	0,020

Расчёт:

Q= 22м³/с; Н₁ = 1 м ; НПУ = 107,5 м; ; УНБ =99 м;

ФПУ = 108,5 м; n_труб= 0,013; (n=0.О125, n=0.012-0.018); l=110 м.

В период сброса паводка принимаем, что водослив подтоплен. Уровень воды в ковше на 0,25 м выше порога водослива h_п=0,25м разность уровней в конце и НБ составляет:

Определяем ширину водослива:

находим