Головной гидроузел с каменно-земляной плотиной и водосбросным сооружением (стр. 8 из 15)
T1 = 6,28x62,24/1,3x450 =0,668 c; T1 = 6,28x62,24/5,26x450 =0,167 c;
T1 = 6,28x62,24/8,4x450 =0,103 c;
Коэффициенты динамичности по формулам (2-8) - (2-10): b (T1) =2,7; b (T2) = 2,5; b (T3) =2,2; не изменились по сравнению с ранее полученными.
В соответствии с линейно-спектральной теорией (ЛСТ) приведенное сейсмическое ускорение от ПЗ определится в точке k плотины как:
P*ik =kf kH kyаППЗ 
=0,5x0,8x0,7x0,3 ,
=0,065 
Коэффициенты hikj первых трех собственных форм колебаний при расчете по методу сдвигового клина (МСК) определяются по таблицам 5 и 8 [9] с учетом влияния податливости основания (ko=1,6).
Табл.5. Коэффициенты hikj первых трех собственных форм
колебаний плотины (ko=1,1)
| x/H | ko=1,6 | ||
| i=1 | i=2 | I=3 | |
| 0,0 | 1,22 | - 0,74 | 0,74 |
| 0,1 | 1,18 | - 0,7 | 0,64 |
| 0,2 | 1,18 | - 0,58 | 0,37 |
| 0,3 | 1,16 | - 0,43 | 0,05 |
| 0,4 | 1,14 | - 0,23 | - 0,21 |
| 0,5 | 1,09 | -0,05 | - 0,29 |
| 0,6 | 0,99 | 0,04 | - 0,21 |
| 0,7 | 0,99 | 0,23 | -0,03 |
| 0,8 | 0,93 | 0,29 | 0,14 |
| 0,9 | 0,87 | 0,30 | 0,22 |
| 1,0 | 0,70 | 0,32 | 0,17 |
x/H - относительная координата 10 горизонтальных сечений плотины, считая от гребня.
Расчет приведенного сейсмического ускоренияP*ikот воздействия ПЗи МВЗ и его распределение по высоте плотины приведены в таблице 6.
Табл.6. Распределение сейсмического ускорения P*ikот ПЗи МВЗ по высоте плотины.
| x/H | η1 | η2 | η3 | βη1 | βη2 | βη3 | Σ (8+9+10) | P | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| 0 | 1,22 | -0,74 | 0,74 | 1,4884 | 0,5476 | 0,5476 | 4,01868 | 1,369 | 1, 20472 | 6,5924 | 2,567567 | 0,215676 |
| 0,1 | 1,18 | -0,7 | 0,64 | 1,3924 | 0,49 | 0,4096 | 3,75948 | 1,225 | 0,90112 | 5,8856 | 2,426026 | 0, 203786 |
| 0,2 | 1,18 | -0,58 | 0,37 | 1,3924 | 0,3364 | 0,1369 | 3,75948 | 0,841 | 0,30118 | 4,90166 | 2,213969 | 0,185973 |
| 0,3 | 1,16 | -0,43 | 0,05 | 1,3456 | 0,1849 | 0,0025 | 3,63312 | 0,46225 | 0,0055 | 4,10087 | 2,02506 | 0,170105 |
| 0,4 | 1,14 | -0,23 | -0,2 | 1,2996 | 0,0529 | 0,0441 | 3,50892 | 0,13225 | 0,09702 | 3,73819 | 1,93344 | 0,162409 |
| 0,5 | 1,09 | -0,05 | -0,3 | 1,1881 | 0,0025 | 0,0841 | 3, 20787 | 0,00625 | 0,18502 | 3,39914 | 1,843676 | 0,154869 |
| 0,6 | 1,04 | 0,15 | -0,2 | 1,0816 | 0,0225 | 0,0361 | 2,92032 | 0,05625 | 0,07942 | 3,05599 | 1,748139 | 0,146844 |
| 0,7 | 1 | 0,23 | -0 | 0,990025 | 0,0529 | 0,0009 | 2,673068 | 0,13225 | 0,00198 | 2,807298 | 1,675499 | 0,140742 |
| 0,8 | 0,94 | 0,29 | 0,14 | 0,874225 | 0,0841 | 0,0196 | 2,360408 | 0,21025 | 0,04312 | 2,613778 | 1,616718 | 0,135804 |
| 0,9 | 0,88 | 0,28 | 0,22 | 0,765625 | 0,0784 | 0,0484 | 2,067188 | 0, 196 | 0,10648 | 2,369668 | 1,539372 | 0,129307 |
| 1 | 0,71 | 0,225 | 0,17 | 0,497025 | 0,050625 | 0,0289 | 1,341968 | 0,126563 | 0,06358 | 1,53211 | 1,237784 | 0,103974 |
2.5 Пропуск строительных расходов
Комплекс сооружений для пропуска расходов в строительный период включает в себя строительный туннель и верховую и низовую перемычку. Туннель предназначен для отведения воды в строительный период из верхнего бьефа в нижний и осушения котлована. Отводящий туннель находится на отметке 1130. туннель имеет длину 438 м. площадь сечения туннеля полуциркульная 8,5х8,5 м. Для предотвращения воды к месту строительства плотины устраиваем верховую и низовую перемычку. Они представляют собой насыпи трапециидального сечения. Отметка гребня верховой перемычки 1135,5 а низовой 1136,8.
2.6 Водосбросное сооружение
2.6.1 Выбор водосброса
Основные типы водосбросов, используемых в гидроузлах с глухими грунтовыми плотинами, имеют определенные области применения (рис1). Эти области показаны в зависимости от мощности сбросного потока:
N=0,0098∙Q∙H=0,0098∙6500∙43.7=2783,7 (МВт)
где Q - расчетный расход водосброса, м3/с; H - перепад между уровнем ВБ и отметкой уровня воды в русле в НБ при пропуске расчетного паводка Q.
и относительной ширины речной долины L/H, где Lи Н - соответственно длина плотины по гребню и ее высота тогда 297/60=4,95 принимаем береговой открытый водосброс по графику В.М. Семенкову.
Рис 4. Области применения различных водосбросов в гидроузлах с глухими плотинами (по В.М. Семенкову): I - туннельные водосбросы; II - береговые открытые и глубинные водосбросы: III - русловые водосбросные плотины с поверхностным переливом и глубинными отверстиями.
Открытые береговыеводосбросы устраивают на гидроузлах с грунтовыми и бетонными глухими плотинами. Располагают их обычно на одном берегу (рис.5). Расположение водосбросов на двух берегах применяют редко: при высоких сбросных расходах и возможности их размещения по топографическим и геологическим условиям и с учетом компоновки гидроузла. Обычно эти береговые водосбросы применяют при расходах 500-12000 м3/с на одно сооружение. Их выполняют в виде открытых водосбросных каналов, быстротоков и разных сочетаний водослива с ними. Водосбросной тракт (быстроток) водосбросов обычно имеет большую длину.
По типу оборудования эти водосбросы подразделяют на регулируемые (с затворами и механизмами для их подъема и опускания) и нерегулируемые (автоматического). Последние не имеют затворов (открытый водослив, сифон) или имеют их, когда подъем затворов происходит по достижению заданного уровня ВБ.
Регулируемые водосбросы с затворами при глухих плотинах обычно на 20% дешевле подобных нерегулируемых водосбросов.
Ось водосбросного тракта чаще всего трассируют по водораздельным участкам склона, по возможности перпендикулярно горизонталям. С особой осторожностью относятся к вариантам трассировки оси водосброса по понижениям эрозионного происхождения (балкам и оврагам), так как это говорит о неблагоприятных геологических и гидрологических условиях. При трассировке оси водосброса перпендикулярно горизонталям объемы земляных работ меньше, чем при трассировке под углом к горизонталям. При трассировке по крутым косогорамширина транзитной части водосброса должна быть наименьшей. Поэтому быстротоки часто делают сужающимися по течению, что предупреждает также образование катящихся волн.
Открытые береговые водосбросы состоят из трех основных частей: а) подводящего канала; б) водослива фронтального типа, регулирующего сбрасываемый расход; в) водоотводящего тракта.
Рис.5. Схема открытого берегового водосброса: 1 - подводящий канал; 2 - водослив; 3 - отводящий промежуточный канал; 4 - быстроток; 5 - концевая часть; 6 - грунтовая плотина; 7 – русло
Входные части открытых береговых водосбросов
а - сужающаяся с прямолинейным водосливным порогом; б - с циркуль-ным порогом; в - с зигзагообразной тонкой стенкой по гребню циркуль-ного порога практического профиля; г - со струйным течением; д - с искусственной шероховатостью; е - с полигональным (лабиринтным) водосливным порогом; ж, з - план и разрез мексиканского водосброса
Особенностью водослива берегового водосброса является отсутствие ниже его устройств для гашения энергии воды, поступающей в водоотводящий тракт, состоящий из промежуточного канала, сопрягающего сооружения (быстротока) или многоступенчатого перепада и устройства для гашения энергии потока.
Быстроток.
Быстроток представляет собой канал, уклон которого намного превышает критический. Обычно уклон задают в пределах 0,05-0,25, но он может быть больше, например, в скальных грунтах. Ширина быстротока бывает постоянной или переменной уменьшающейся или возрастающей книзу (рис.6).
Рис.6. Быстротоки: а - расширяющийся; б – сужающийся
Изменение ширины быстротока вызывается условиями гашения энергии в НБ и возможностью сокращения объема работ. Быстротоки выполняют в виде железобетонного лотка с прямоугольным, трапецеидальным или полигональным сечением Сужающиеся в плане быстротоки (рис.7, а) позволяют уменьшить объем земляных работ по трассе, обеспечить плановое сопряжение развитых входных частей с быстротоками постоянной ширины и создать благоприятный гидравлический режим работы концевой части. Однако на длинных быстротоках возникает необходимость устройства в его конце расширяющегося участка (рис.7, а) с рассеивающим носком-трамплином.
Рис.7. Средства борьбы с волнообразованием на быстротоках: а - сужение в плане быстротока; б, в, г - гасители в конце быстротока, соответственно, типа зигзаг, ребра и решетчатый трамплин; 1 - водовыпуск;.2 - плотина; 3 - водосброс; 4 - ребра нарастающей высоты; 5 - быстроток; 6 - растекатель; 7 - прорезная водобойная стенка
2.7 Гидравлический расчет открытого берегового водосброса-быстротока
Обусловлены наличием в его составе трех основных частей (головной, сбросной и концевой) и заключаются в следующем: определение параметров головного участка (очертания подводящего канала, число и ширина водосливных пролетов, отметка порога), обеспечивающих заданную пропускную способность;