Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Октября 2013 в 19:34, курсовая работа
Основная задача гидротехники - приспособление (а в необходимых случаях и изменение) существующего естественного режима водного объекта - реки, озера, моря, подземных вод - к нуждам народного хозяйства при обеспечении минимума отрицательных экологических последствий.
Исходные данные
Результаты компоновки сооружений на генеральном плане
Введение
1. Грунтовая плотина
1.1 Определение высоты грунтовой плотины
1.2 Конструирование тела плотины
1.3 Фильтрационный расчёт тела плотины. Депрессионная кривая
1.3.1 Фильтрация в теле плотины с ядром на водонепроницаемом основании
1.3.2 Фильтрация в теле плотины с экраном на водонепроницаемом основании
1.4. Расчёт устойчивости низового откоса грунтовой плотины методом
круглолиндрических поверхностей скольжения
1.5 Окончательное проектное решение
2. Водосбросные сооружения при грунтовой плотине
2.1 Выбор варианта водосброса
2.2 Гидравлический расчёт сооружения
2.2.1 Расчёт входного оголовка водослива
2.2.2 Расчёт водопропускной части водослива
2.2.3 Устройство нижнего бьефа в виде консольного сброса
2.3 Окончательное проектное решение
3. Бетонная плотина
3.1 Проектирование тела бетонной плотины
3.2 Расчёт пропускной способности
3.3 Устройства нижнего бьефа водосливной плотины
3.4 Пространственный гидравлический прыжок за водосливной плотиной
3.5 Устойчивость бетонной плотины
3.6 Окончательное проектное решение
4. Конструирование плоского затвора
4.1 Описание конструкций затвора
4.2 Расчетно-графическая схема
4.3 Окончательное проектное решение
Заключение
Список используемой литературы
Конструкция крепления откоса |
r/h1% |
KD |
Kнп |
Бетонные или железобетонные плиты |
- |
1.00 |
0.90 |
Гравийно-галечниковые, каменные или бетонные (железобетонные) блоки |
Менее 0.002 |
1.00 |
0.90 |
0.005…0.010 |
0.95 |
0.85 | |
0.02 |
0.90 |
0.80 | |
0.05 |
0.80 |
0.70 | |
0.10 |
0.75 |
0.60 | |
Более 0.2 |
0.70 |
0.50 |
Из таблицы (1.2.) при креплении откоса железобетонными плитами коэффициенты КD и Кнп принимаем равными: КΔ = 1.0; Кнп=0.9.
Коэффициент Кс зависит от скорости ветра и коэффициента заложения верхового откоса (m1 = 3). определяется по таблице 1.3.
Табл. 1.3. Значения коэффициента Кс
|
Скорость ветра, м/с |
Заложение откоса | |||
0.4 |
0.4…2 |
3…5 |
5 | |
>=20 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1.6 |
<=10 |
1.1 |
1.1 |
1.1 |
1.2 |
а) так как при НПУ скорость ветра W=20 м/с., то по таблице находим Кс=1.5;
б) так как при ФПУ W=10 м/с, следовательно по таблице находим Кс=1.1
Значение коэффициента Кb принимается в зависимости от угла b подхода фронта волны к плотине.
Табл. 1.4. Значения коэффициента К
b, град |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
Кb |
1 |
0.98 |
0.96 |
0.92 |
0.87 |
0.82 |
0.75 |
Примем его равным 0,84.
Коэффициент КНГ определяется по графикам. Для того, чтобы его определить, рассчитаем величину :
при НПУ:; , Кнг = 1.30;
при ФПУ: , Кнг = 1.53.
Коэффициент КHJ учитывает вероятность превышения J (%) по накату. Как уже упоминалось ранее, по СНиП для третьего класса сооружений J принимается равным 4%. Соответственно, КHJ = 0,93.
Табл. 1.5. Значения коэффициента КHJ
|
j, % |
0.1 |
1 |
2 |
5 |
10 |
30 |
50 |
КHJ |
1.1 |
1.0 |
0.96 |
0.91 |
0.86 |
0.76 |
0.68 |
Подставим все найденные коэффициенты в формулу (5) и определим высоту наката волны 4%-ной вероятности превышения:
при НПУ:
при отметке ФПУ:
По зависимости (1) вычисляем требуемое превышение гребня плотины над расчётным уровнем:
при НПУ:
при ФПУ:
Отметка гребня плотины соответственно должна быть равна:
при НПУ:
при ФПУ:
В качестве расчетного значения отметка гребня плотины принимаем Zгр ср = 15,0 м.
Т.к. отметка берега равна 0 м относительно Балтийской системы, можно определить расчётную высоту плотины:
Нпл = 0 + 15,0 = 15,0 м.
В конструктивном отношении гребень выполняют, как дорогу в насыпи, которая состоит из проезжей части, обочины, ограждения и дренажных устройств. Проезжая часть имеет основание и покрытие. На песчаную подушку укладывают покрытие в зависимости от категории дороги. Покрытие имеет двусторонний поперечный уклон. С обеих сторон дороги на расстоянии м от бровки ставят ограждения: столбики через 4…6 м, низкие стенки.
1.2 Конструирование тела плотины
Грунтовая плотина представляет собой насыпь трапецеидального сечения. Общий вид плотины показан на рис. 1.
Один из основных вопросов проектирования грунтовой плотины - определение устойчивого и экономически выгодного её профиля. Размеры поперечного профиля зависят от типа плотины, её высоты, характеристик грунта тела плотины и её основания, а также условий строительства и эксплуатации.
При конструировании гребня плотины руководствуются условиями производства работ и эксплуатации плотины. Т.к. необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники, то назначаем его ширину в соответствии с нормами на проектирование дорог. По СНиП 2.06.05-84 ширина гребня плотины должна быть не менее 4,5 м. Принимаем её равной 7,0 м по таблице (в зависимости от категории дороги) /1/.
Так как в нашем случае гребень плотины состоит из глинистого грунта, то во избежание его пучения при морозах необходимо предусматривать защитный слой из песчаного грунта или щебня.
Отметку гребня плотины мы определили в разделе 1.1.
При выборе коэффициентов заложения откосов руководствуются тем, что они должны быть устойчивыми при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтрации, капиллярного давления, волн и прочих нагрузок.
Верховой откос устраивают более пологим, чем низовой, так как он больше насыщен водой.
Заложение откосов назначают в зависимости от рода грунта, высоты плотины и свойств основания. В соответствии с таблицей 1.6. для однородных плотин из глинистого грунта при высоте менее 15 м коэффициент заложения верхового откоса m1 = 3, коэффициент заложения низового откоса m2 = 2,5.
Табл. 1.6. Среднее заложение откосов земляных плотин
Высота | |||||
|
|
5 |
5…10 |
10…15 |
15…50 |
50 |
Верховой откос m1 |
2.0…2.5 |
2.25…2.75 |
2.5…3.0 |
3.0…4.0 |
4.0…5.0 |
Низовой откос m2 |
1.75…2.0 |
1.75…2.25 |
2.0…2.5 |
2.5…4.0 |
4.0…4.5 |
Следует отметить, что в данном курсовом проекте используются средние по высоте заложения откосов. Реальные откосы, особенно у плотин значительной высоты, обычно имеют ломаное очертание с постепенным увеличением пологости к подошве, что позволяет запроектировать более экономичный профиль сооружения.
Для предохранения низового откоса от размыва сосредоточенным потоком дождевых и талых вод через 10 - 15 м по высоте устраивают горизонтальные площадки - бермы шириной 2 - 3 м, а при необходимости проезда по ним - шириной до 6 м. У внутреннего края бермы устраивают кювет для перехвата дождевых и талых вод и отводу их в общую систему дренажа плотины.
Однако в данном курсовом проекте мы не будем предусматривать устройство берм.
Противофильтрационные устройства проектируют из грунтовых и негрунтовых материалов. Конструктивно их выполняют в виде экрана, понура, ядра, диафрагмы, зубьев, шпунтовых стенок и др.
При проектировании противофильтрационных устройств необходимо обеспечить их сопряжение друг с другом, с основанием по подошве и в береговых примыканиях, то есть создать противофильтрационную завесу, конструкцию которой принимают на основе технико-экономического сравнения различных вариантов /1/.
В соответствии со СНиП 2.06.05-84 фильтрационные расчёты следует выполнять для определения фильтрационной прочности тела плотины; расчёта устойчивости низового откоса плотины; обоснования необходимости противофильтрационных устройств.
В ходе выполнения расчётов определяют положение депрессионной кривой, фильтрационный расход воды через тело плотины и её основание, место выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф.
Способы и схемы фильтрационных расчётов с большой надёжностью разработаны для плотин, расположенных на водонепроницаемом основании. Под водонепроницаемым понимают такое основание, коэффициент фильтрации которого по сравнению с коэффициентом фильтрации плотины настолько мал, что может быть приравнен к нулю.
Рассчитаем фильтрацию через тело плотины методом эквивалентного профиля для основных типов плотин. В этом методе реальный поперечный профиль плотины заменяют эквивалентным в фильтрационном отношении профилем. В соответствии со СНиП предполагают два допуска:
1) фильтрация в теле плотины не зависит от вида грунта, а только от геометрических размеров;
2) трапецеидальный профиль плотины условно превращают в призму.
Строим кривую депрессии по уравнению:
(7)
где: у - ордината кривой депрессии;
Н - глубина воды в верхнем бьефе;
q - расход фильтрационного потока через тело плотины:
(8)
где: Кф - коэффициент фильтрации тела плотины. Кф = 0,3 м/сут.
Lp - ширина эквивалентного профиля плотины по основанию:
(9)
Величину ΔL определяем по формуле:
(10)
где β - коэффициент, учитывающий крутизну верхового откоса, определяемый по формуле Г.К. Михайлова:
(11)
где: m1 - коэффициент заложения верхового откоса. m1 = 3
;
Величину L определяем по следующей зависимости:
, (12)
где: m2 - коэффициент заложения низового откоса. m2 = 2,5
bгр - ширина гребня плотины. bгр = 7 м
d - превышение над расчётным уровнем воды. d = 2,96 м
;
.
Рассчитаем высоту выхода депрессионной кривой на низовой откос над уровнем основания плотины в нижнем бьефе:
, (13)
Рассчитаем расход фильтрационного потока через тело плотины:
В формуле (7) х - абсцисса кривой депрессии. Задаём величину х в пределах от 5 м до 55 м.
Для каждого значения хп определяем величину уп по формуле (7). Расчёт ведём в табличной форме (табл. 1.7).
Табл. 1.7. Координаты кривой депрессии
|
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
9,52 |
9,02 |
8,49 |
7,92 |
7,31 |
6,64 |
5,90 |
5,05 |
4,03 |
2,64 |