В результате весеннего снеготаяния, выпадающих длительных ливней с водосборной площади в пруд может поступать большое количество воды. В этом случае объем притока будет превышать расход воды, и вода в пруду может подниматься над НПГ. Объем форсировки (резервный объем) располагающийся выше НПГ служит для сохранения паводковых вод, пропускаемых через водосбросные сооружения. Наивысший горизонт при пропуске наибольшего весеннего паводка называют максимальным подпорным горизонтом высоких вод (ГВВ).
Увеличение отметки ГВВ над НПГ повышает высоту, а, следовательно, стоимость сооружения плотины. Однако при этом снижается стоимость водосбросного сооружения (за счет уменьшения его размеров, рассчитываемых на меньший расход). Уменьшение сбросного расхода объясняется регулирующим влиянием пруда, так в пруду между НПГ и ГВВ временно задерживается часть объема паводка. Так как объём пруда 252120 м3 возьмём на форсировку 1,55м.
По батиграфическим кривым определяют площадь и объем пруда на ГВВ.
Sгвв = 560000м2 Vгвв= 268400м3
ГЛАВА II
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОТИНЫ
2.1.Вы бор и обоснование типа плотины
Для насыпи плотины в качестве строительного грунта будет использоваться средний суглинок с ближайшего карьера, поэтому целесообразно выбрать однородную плотину с дренажем и защитным покрытием откосов, так как плотина возводится на водопроницаемом грунте глубиной 0,9 м, следовательно, необходимо предусмотреть противофильтрационное устройство под плотиной. Поскольку водоупор расположен на глубине до 2 м для предотвращения фильтрации проектируем замок.
2.2. Выбор и расчет параметров плотины
Для того чтобы правильно запроектировать плотину необходимо рассчитать ее основные параметры. К ним относятся высота плотины, ширина гребня, коэффициенты откосов, ширина основания плотины.
Высота плотины
Высота плотины рассчитывается с учетом глубины пруда в самом глубоком месте у плотины (Hгвв), добавляется запас на осадку и запас на волнобой.
Нпл = hГВВ + hволн + hoc
где Нпл – высота плотины, м;
hГВВ– губина пруда у плотины на ГВВ, м;
hволн– запас на волнобой, м;
hос– запас на осадку плотины (5-10 % от hГВВ)-
Глубина пруда определяется по топографической характеристике пруда (см. рис. 2) от дна пруда у плотины до горизонта высоких вод (ГВВ).
Гребень плотины должен быть выше ГВВ настолько, чтобы волны, поднятые ветром, не набегали на него. Запас на волнобой рассчитывается по формуле Е.А.Замарина или по таблице (табл. 4).
hволн = 0,7+0,1·Z= 0,7+0,1 · 0,915=0,80м (13)
где Z- длина по оси пруда, км.
Длина по оси пруда определяется на плане балки с горизонталями от оси плотины до горизонтали уровня ГВВ.
Нпл = 6,0+ 0,80 + 0,05·6,0 = 7,1м
Ширина гребня
Ширина плотины по гребню принимается в зависимости от высоты плотины и от того, проезжая ли будет плотина. Плотина не проезжая высотой 7,1м следовательно выбираем ширину гребня плотины из таблицы 5, для нашей плотины эта величина равна 4м.
Таблица 3
Ширина гребня плотины
| Высота плотины, м | Ширина гребня, м |
| до 6 | 3-4 |
| 6-10 | 4-5 |
| 10 и более | 5-7 |
Гребень плотины делается выпуклым с уклоном 0,03-0,05 в обе стороны для стока дождевой и талой воды. Дорожное полотно покрывается асфальтом, мостовой, гравием; вдоль по краям ставят ограждения.
Коэффициенты откосов
Крутизна откосов плотины характеризуется коэффициентом откоса. Коэффициент откоса - это отношение заложения откоса к высоте плотины или ctgα.
| m= | l |
| Hпл |
Нпл=7,1м
Коэффициенты откосов выбираем по таблице 4.Строительный грунт плотины средний суглинок, а высота 7,1м, поэтому откосы равны: верховой 2,75 низовой 2,0
Таблица 4
Коэффициенты заложения откосов низконапорных земляных плотин
| Грунты | Коэффициенты откосов при высоте плотины | ||
| до 5 м | 5-10 м | 10-12 м | |
| Суглинистые верховой низовой | 2,5 1,75 | 2,75 2,0 | 3,0 2,25 |
| Супесчаные верховой низовой | 3,0 2,0 | 3,25 2,25 | 3,5 2,5 |
| Песчаные верховой низовой | 3,5 2,5 | 3,75 2,75 | 4,0 3,0 |
А = а + Нпл(mв+mн)
где А - ширина основания плотины, м;
а - ширина гребня плотины, м;
mв - коэффициент верхового (мокрого) откоса;
mн — коэффициент низового (сухого) откоса;
Нпл - высота плотины, м.
А=4+7,1(2,75+2,0)=37,7м
Расчет замка
В=b+2mТ
B– Ширина по верху у траншеи;
b– Ширина по дну у траншеи принимается 1 м;
m– Коэффициенты откосов 0,5;
Т– глубина траншеи 1,4м.
В=1+2·0,5·1,4=2,4м
2.3. Поперечный профиль плотины
l=m·Hпл
для верхового откоса l=2,75·7,1=19,53м
для низового откоса l=2,0·7,1=14,2м
2.4. Продольный профиль пруда
2.5. Продольный профиль плотины
ГЛАВА III
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОСБРОСНОГО СООРУЖЕНИЯ
3.1.Расчет максимального расхода водосброса
Наибольшие расходы воды получаются от снеготаяния или дождей (ливней). Часто ливневый расход превышает расход снеготаяния. В связи с этим водосбросные сооружения рассчитывают на ливневый расход.
Сбросное сооружение (водоспуск) лесохозяйственных прудов, как правило, рассчитывают на расход 10%-ной обеспеченности.
Приближённо максимальный ливневый расход можно определить по формуле Д.Л.Соколовского
Q10%=B10%√F
где B10%– районный параметр, зависящий от географического положения водосбора и обеспеченности; принимается при обеспеченности 10% равным 6 для лесостепной зоны;
F–площадь водосбора, км2; F=2,30км2
Q10%=6√2,30=9,10м3/с
С учетом регулирующего влияния пруда расчетный расход водосбросного сооружения (Qрасч) может быть меньше Q10%.
| Qрасч = Q10%(1- | Vф | )м3/с |
| Vпав |
где Vф объём форсировки пруда между горизонталями ГВВ и НПГ,м3;
Vпав –объём воды поступающей в пруд во время паводка, м3.
Объём форсировки
Vф =Vгвв -Vнпг =560000-252120=307880м3
Объём паводковых вод
Vпав=1700 B10% F=1700·6·2300000=23460000000м3
| Qрасч = 9,1·(1- | 307880 | )=9,1м3/с |
| 23460000000 |
Регулирующим влиянием пруда можно пренебречь.
3.2.Гидравлический расчёт водосбросного сооружения
Ширину отверстия водоспуска определяют по формуле водослива с широким порогом
| b= | Q | м |
| mh√h |
где Q–максимальный расход воды
m– коэффициент, равный 1,42
h– напор на пороге водоспуска 1м
Q=qmax·F
qmax=2,78·а·α·σ
где – а среднемаксимальная интенсивность снеготаяния, 4мм/г;
σ – коэффициент стока, 0,2;
α –коэффициент редукции, 0,96.
qmax=2,78·4·0,2·0,96=2,14л/с га
Q=230·2,14=491л/с=0,49м3
| b= | 0,49 | =0,35м |
| 1,42·1√1 |
3.3.Расположение водосброса на плане
Водоспуск проектируется в теле плотины. Место расположения и размеры водоспуска отмечены на плане балки красным цветом.
ГЛАВА IV
СТРОИТЕЛЬСТВО ПЛОТИНЫ
4.1. Технология строительства плотины
Для строительства плотинного пруда необходимо провести следующие виды работ.
1. Вынос проекта в натуру (разметка на местности).
2. Подготовка ложа пруда:
а)удаление из зоны затопления древесно-кустарниковой растительности;
Vраб=Sгвв=264800
3. Строительство плотины:
а)устройство по всей длине замковой канавы;
Vраб=((2.4+1)·0.5)·1.4·420=1705.2
б)насыпка тела плотины с послойным уплотнением грунта; дренажа;
Vраб=Vпл
в) укрепление откосов плотины;
Одерновкой в клетку с подсыпкой растителньой земли и посевом трав
Vраб=2100м2
4. Облесение территории вокруг пруда, прогулочной зоны, зоны отдыха.
Посадка деревьев и кустарников по уровню ГВВ шириной 150м.
Vраб=32,7га
4.2. Расчет объема земляных работ
В объем земляных работ входит расчет насыпи тела плотины и выемки грунта под водосбросный канал (водослив).