Головной гидроузел с каменно-земляной плотиной и водосбросным сооружением (стр. 13 из 15)

Коэффициент К_sp в формуле (3-6), зависящий от расчетной скорости ветра и крутизны верхового откоса, может быть определен по формуле (6.20):

К_sp =0,11 [0,15 - V_w (l+0,4m₁) - 0,6m₁ + 8_,5] =

0,11 [0,15х25 (1+0,4х0,7) - 0,6х0,7+8,5] =1,4

в которую при скорости ветра V_w>20 м/с и V_w<10 м/с следует подставлять, соответственно V_w=20 м/с и V_w =10 м/с, а при заложениях верхового откоса m₁>5 величину К_sp=1,6 для значений V_w >20 м/c и K_sp =1,2 для значений V_w <10 м/с. Коэффициент пологости волны K_run в формуле (6.6) зависит от крутизны (заложения m₁) верхового откоса и может быть определен при глубине воды перед сооружением H₁

2 h_d1% по следующим зависимостям: при m₁ 1,5

K_run = l,25 + lg (l + 6

) = 1,25 + lg (l + 6 ) =1,7 (6.21)

при m₁>1,5

(6.22)

При глубине воды перед сооружением H₁<2 h_d1% и при значениях m₁>l,5 вместо формулы (3-22) действует формула:

(6.23)

Полученные по формулам (6.22) и (6.23) значения K_runследует ограничивать величиной K_run

2,6 - 2,7. Коэффициент K_β в формуле (3-6), учитывающий угол β подхода фронта волны к плотине (угол β можно принять равным углу α_wмежду продольной осью водохранилища и направлением ветра, β=α_w), определяется по зависимости:

= (1+90^1,82х10^-4) - ¹=1,6 (6.24)

где β =90 - угол подхода фронта волны, град. Высота наката на откос волн, произвольной обеспеченности i,% по накату определяется по формуле:

(6.25)

где К_{нi -} коэффициент, учитывающий обеспеченность по накату, значения которого определяют по формуле:

(6.26)

в которой i - заданная обеспеченность по накату,%.

В случае мелководной зоны (H₁

) для определения высоты наката волны пользуются формулой (6.6), а высоту и длину волны корректируют по зависимостям:

(6.27)

(6.28)

где

и - средние значения высоты и длины волны;

и - коэффициенты, определяемые по формулам:

= 1,06 { [2-H₁/ ] H₁/ ] }^0,38 (6.29)

= { [2,15 - H₁/ ] H₁/ }^0,42 (6.30)

3.4 Гидравлический расчет водосбросного сооружения

Расчет водосливного фронта плотины и напора на плотине

Дано: Q =

, = 100 м

Определение напора на гребне без учета бокового сжатия:

где m = 0,48- коэффициент для регулируемой плотины

Задаем ширину отверстий:

Ширина одного бычка:

Количество отверстий:

Число бычков:

n_б=n_отв- 1 =5 - 1 =4 бычка

Уточним окончательную ширину фронта:

Форма бычка: ξ=0,95 (ξ - коэффициент бокового сжатия плотины);

Эффективная ширина фронта водослива с учетом бокового сжатия в первом приближении:

принимаем 96 м

Уточняем напор на гребне:

Определение скорости воды на подходе:

где:

Расчетный напор на гребне:

- коэффициент кинетической энергии

Определение удельного расхода

Определим глубину воды в сжатом сечении в первом приближении:

принимаем

Во втором приближении:

В третьем приближении:

Принимаю

Прогноз местных размывов

Основными параметрами, характеризующими местный размыв, являются его глубина и форма, которые зависят от типа сооружения, кинематических характеристик потока в конце крепления, особенностей грунта и соотношения между шириной водосливного фронта и шириной русла.

Задачами прогноза местных размывов являются определение максимальной глубины размыва, ширины, длины и заложения откосов воронки размыва.

Донный режим сопряжения бьефов - основной гидравлический режим сопряжения бьефов, который наблюдается при устойчивом нахождении струи у дна и характеризуется значительными и медленно затухающими по длине донными скоростями (это недостаток режима), а также вращением в вальце гидравлического прыжка плавающих тел. Режим является наиболее распространённым и часто реализуемой схемой гашения энергии. Транзитная струя может быть не затоплена (незатопленный или отогнанный гидравлический прыжок, обычно такой режим не допускается) и затоплена (затопленный прыжок).

Для низко и средненапорных сооружений обычно рекомендуется донный режим с применением гасителей энергии и растекателей потока, которые улучшают режим сопряжения бьефов, увеличивают интенсивность гашения энергии и приводят к перераспределению скоростей потока. Следует отметить, что наибольшая эффективность гашения энергии (до 65÷75%) происходит в затопленном гидравлическом прыжке.

Определение дальность отлета струи

Дальность отлета струи L, отброшенной с трамплина водослива, до встречи со свободной поверхностью нижнего бьефа определяется по формуле:

Здесь

- угол наклона струи к горизонту в створе уступа ( );

g- ускорение силы тяжести;

,

q- удельный расход на носке трамплина;

- коэффициент скорости, который для водослива с трамплином находится по формуле

- превышение носка над уровнем нижнего бьефа ( = 2,71 м);