Файл: Курсовой проект Водосбросная плотина в составе средненапорного гидроузла.doc

Московский государственный строительный университет

Кафедра гидротехнических сооружений

Курсовой проект:

«Водосбросная плотина в составе
средненапорного гидроузла»

Выполнил:

Факультет: ГСС

Курс: 4

Группа: 5

Студент:

Консультант:.

Москва 2004


СОДЕРЖАНИЕ:

Глава I. Описание района строительства

Для проектирования комплексного гидроузла получены исходные данные: план в створе плотины, геологический разрез по створу плотины, характеристики грунта основания и берегов, кривая расхода, расчетные расходы воды

---

, отметки НПУ и УМО, характеристики ГЭС и шлюза.

Расчетный максимальный расход воды через гидроузел задан с учетом расчетной ежегодной вероятности превышения максимальных расходов воды в соответствии со СНиП 2.06.01-86. Расчетный расход Q_расч = 10000 м³/с, поверочный расход Q_max = 11400 м³/с. При расчетном расходе уровень реки равен 129.0 м. Отметка нормального подпорного уровня НПУ=140.0 м, отметка дна реки дна = 113.7 м.

В составе гидроузла находится здание ГЭС длиной L_ГЭС =280 м и удельным расходом q_ГЭС=18 м³/(спог.м). Для обеспечения движения судов в гидроузел включен шлюз с параметрами: 290305.5 м.

Стратиграфическая колонка данного района строительства состоит из одного грунта – песка мелкозернистого. Угол внутреннего трения  = 32, коэффициент фильтрации К_ф = 4.110^-4 см/с.

В холодное время года в водохранилище образуется ледяной покров, но его сразу же сбрасывают в нижний бьеф.

Глава II. Гидравлические расчеты водосливной плотины

II.1. Выбор удельного расхода на рисберме

Выбор удельного расхода через водосбросные и водопропускные сооружения выполняется путем технико-экономического сравнения вариантов с учетом геологического строения основания, скоростей течения, допускаемой глубины размыва, условия гашения энергии и растекания потока в нижнем бьефе.

Для определения удельного расхода на предварительных стадиях проектирования воспользуемся следующими способами.

1) По допустимым скоростям за рисбермой

Задаемся допустимой средней скоростью на рисберме в зависимости от вида грунта, на котором располагается рисберма:

• 
  для песчаных грунтов: 2.5  3.0 м/с;
  

Принимаем допускаемую не размывающую скорость V_доп = 2.5 м/с, т.к. основание песчаный грунт.

Принимаем отметку поверхности воды на рисберме, равной отметке поверхности воды в реке в естественных условиях. И по кривой Q = f(h) находим отметку уровня воды в нижнем бьефе при расчетном расходе. Расчетный расход равен Q_расч = 10000 м³/с, отметка нижнего бьефа равна НБ = 129.0 м. Зная отметку дна реки 

---

дна = 113.7 м, находим глубину потока в нижнем бьефе .

Определяем удельный расход:

.
2) По способу Б.И. Студеничникова

Яма размыва русла в песчаных грунтах обычно составляет:

h_яр = (2.03.0)h_нб;

Принимаем яму размыва:

.

Используя формулу удельного расхода Б.И. Студеничникова:

, где

1.15 – коэффициент размывающей способности (зависит от длины крепления в нижнем бьефе);

g – ускорение свободного падения, g = 9.81 м/с²;

d_эквив. – эквивалентный диаметр агрегатов (для глинистых грунтов зависит от );

K_р – коэффициент размывающей способности потока, зависящий от коэффициента кинетической энергии и условий схода потока с рисбермы;

 - коэффициент неравномерного распределения удельного расхода .

Формула Студеничникова – самая точная. Она позволяет учесть расстояние до конца крепления и оценить размер при укороченном креплении.

.
3).По способу К.И. Россинского

, где

Uо₁ – не размывающая скорость при глубине потока 0.5 м. Для песка имеем Uо₁ = 0.5 м/с;

h_рисб. – высота на рисберме, принятая равной глубине в нижнем бьефе.

.

Принимаем удельный расход на рисберме q_рисб = 30.0 м²/с.

---

II.2. Определение ширины водосливного фронта

Водосливная грань состоит из быков и пролетов, через которые производится пропуск воды.

Расход, который должен быть пропущен через водослив, будет равен расчетному расходу минус расход, который пропускает здание ГЭС.

Q_вс = Q_р – Q_гэс = 10000 – (280 ∙ 18) = 4960 м³/с



b – ширина пролёта;

d – ширина быка;

n – количество пролётов;

n-1 – количество быков.
Удельный расход на водосливе:

, где

q_р – удельный расход на рисберме;

d/b – отношение ширины быка к ширине пролёта, принимаем d/b=0.2.

.

Длина водосбросного фронта:

, где

Q_вс – расход через водослив;

q_в – удельный расход через водослив.

.

Принимаем 10 пролётов по 14 м и ширину быка равной 4.0 м.

По стандарту: ,

.

Уточняем удельный расход через водослив:

, где

Q_вс – расход через водослив;

n – число пролётов;

b – ширина одного пролёта.

.

Ширина рисбермы:

, где d – ширина быка.

.

Удельный расход на рисберме:

---

.

Схема 1

Окончательно принимаем 10 пролётов по 14 м и 9 быков шириной 4.0 м (Схема 2).

II.3. Определение отметки гребня водослива

Методом последовательных приближений находим напор на водосливе и отметку гребня водослива.

,где

 – коэффициент бокового сжатия, снижающий пропускную способность за счёт неравномерного подхода струи;

m – безразмерный коэффициент расхода, зависящий от типа водосливной плотины и от специфики условий её работы;

_n – коэффициент подтопления со стороны нижнего бьефа, учитывающий пропускную способность водослива (если УНБ выше отметки гребня, то _n < 1.0 и пропускная способность снижается);

H_o – напор на водосливе, складывающийся из статического напора H и скоростного напора , где V₀ – скорость подхода воды к плотине в верхнем бьефе.

Таким образом имеем:

, где

P – высота плотины;

H – статический напор;

b – ширина одного пролёта;

B – ширина потока перед пролетом (b+n).

, где

– постоянная величина, показывающая зависимость профиля водослива от величины горизонтальной вставки.

, где

 - площадь живого сечения реки по створу.

Для вычисления скоростного напора необходимо знать скорость подхода потока воды к плотине в верхнем бьефе. Для её вычисления определяем площадь живого сечения реки:

,

тогда скорость подхода воды равна:

---