Бетонная водосливная плотина на нескальном основании

Курсовой проект - Геодезия и Геология

Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

По дисциплине: Речные гидротехнические сооружения

Тема: Бетонная водосливная плотина на нескальном основании

1. Компоновка гидроузла

 

Разработка компоновочных решений гидроузлов представляет собой сложную инженерную задачу.

Гидроузел, как правило, представляет собой комплекс гидротехнических сооружений общего (плотина, водосбросы) и специального (здание ГЭС, шлюз, судоприемники т.п.) назначения.

Первый вопрос, который необходимо решить - это размещение сооружений в намеченном створе, компоновка гидроузла. Под компоновкой гидроузла понимается такое взаимное расположение входящих в него сооружений, которое наиболее эффективно обеспечивает решение намечаемых народнохозяйственных задач.

При заданном составе сооружений гидроузла существенное влияние на компоновку оказывают следующие факторы:

  • инженерно-геологические особенности створа;
  • объем земляных и бетонных работ должен быть как можно меньше;
  • возможность пропуска строительных расходов и перекрытия русла;
  • обеспечение условий судоходства в нижнем бьефе (если в составе гидроузла есть шлюз);
  • вопросы организации производства работ.

Поскольку для каждого гидроузла эти факторы имеют свою специфику, то компоновку сооружений гидроузла в реальном проекте также приходится решать индивидуально, руководствуясь конкретными природными и экономическими условиями намечаемого района строительства гидроузла, результатами изысканий, проектных проработок и лабораторных исследований.

Однако в проектах при выборе состава сооружений, их типов и вариантов компоновок проектировщики по возможности анализируют предшествующий опыт проектирования, строительства и эксплуатации существующих гидроузлов и используют имеющиеся проектные решения в качестве аналогов.

В проектируемый гидроузел входят: ГЭС, водосливная бетонная плотина, грунтовая плотина и судоходный шлюз. Располагаем их в заданном створе от левого берега в следующем порядке: ГЭС, водосливная бетонная плотина, грунтовая плотина и судоходный шлюз. Такая компоновка выбрана из экономико-технических соображений. ГЭС удобнее располагать у берега, т.к. туда необходимо привозить тяжелое оборудование. Судоходный шлюз располагают на противоположном берегу от ГЭС, т.к. за ГЭС образуются большие пульсации, что будет мешать нормальной эксплуатации шлюза.

 

  1. Выбор удельного расхода

 

Удельный расход воды через плотину принимается в зависимости от величины максимального расчётного расхода, от напора на сооружении и от инженерно-геологических условий.

Для больших плотин целесообразно принимать большие удельные расходы. В случае нескального основания до 70 м3/(с.м). Для низконапорных плотин при сравнительно небольших максимальных расчётных расходах целесообразно принимать удельный расход меньше - до 7 - 5 м3/(с.м).

Изучение опытных данных показало, что для предварительного определения удельного можно определить по следующему соотношению:

 

q =(2,1 - 2,5) ∙ VH, h=1∙ (2.1)

 

где q - удельный расход воды через плотину, м3/(с.м);

VH, h=1 - неразмывающая скорость потока для грунтов в нижнем бьефе при глубине равной 1,0 метру [л.1; таб.№2.5, стр.67];

h нб - бытовая глубина воды в реке при пропуске максимального расхода, м.

Глубина воды определяется по материалам задания:

 

h нб = ▼УНБmax - ▼дна (2.2)

 

где УНБmax - уровень в нижнем бьефе при максимальном расходе (см. кривую Q=f(Н), по заданию 87,0м.) м;

▼дна - отметка дна реки, м. (по заданию 77,0м).

h нб = 87,0 - 79,0 = 8,0 [м],

q = 2.2 0.7 8,0 1,2 = 18,67 [м3/(с м)] ,

8.67 1.8 = 35.0 [м3/(с м)]

 

3. Определение основных размеров сооружения

 

Для компоновки гидроузла необходимо определить длины составных частей (плотины и ГЭС) по следующим соотношениям:

 

Где (3.1)

ГЭС - расход воды на ГЭС, м3/с;пл - расход воды проходящий через водосливную плотину, м3/с; max - максимальный расход воды, м3/с (см. задание 6050 м3/с)

 

Ν = 8 QГЭС НТ, (3.2)

(3.3)

 

где Ν - мощность ГЭС (по заданию 50 МВт);

НТ - напор на гидротурбинах.

 

НТ = ▼НПУ - ▼УНБср, (3.4)

Где ▼НПУ - нормальный подпорный уровень (по заданию 95,0 м);

▼УНБср - уровень в нижнем бьефе при среднем расходе (см. кривую Q=f(Н) по заданию принимаем 84,0 м.).

НТ = 95,0- 84.0 =11,0 [м], ГЭС =

 

(3.5)

 

где - длина ГЭС, м;

- расход воды на ГЭС, м3 / с;

- удельный расход воды на ГЭС , м3 / (с.м), =(12...16)м3/(с.м). ГЭС =

[м] (3.6)

lпл - длина плотины в створе, м.пл - расход воды через плотину, м/с;

ℓпл - длина плотины в створе, м;max - максимальный расход воды через плотину (по заданию 6050 м3/с)

qпл - удельный расход воды через плотину, (м3/с)

[м3/с]

плотина гидроузел профиль затвор

4. Определение напора на водосливе

 

Для определения напора используется основная формула водослива:

(4.1)

 

где m - коэффициент расхода водослива:

- коэффициент подтопления;

Н0 - полный напор на водосливе, м.

 

; (4.2)

 

где Н - напор на водосливе, м;

- коэффициент Кариолиса, принимаемый равным 1.1;

- скорость потока в верхнем бьефе, м / с;

 

(4.3)

 

Где - глубина в Водохранилище, м.

Коэффициент расхода для водослива практического профиля можно принять равным m=0.48. Полагая в первом приближении = 1 и = О, находим Н и определяем отметку гребня водослива, отнимая Н от отметки нормального подпорного уровня - (НПУ) [л. 9; рис. 1. стр. 5].

 

(4.4)

 

.

 

▼ГВ=▼НПУ-Н, (4.5)

Где ▼ГВ - отметка гребня водослива, м

▼НПУ - отметка нормального подпорного уровня, м;

Н - напор на водослив, м.

▼ГВ=95.0-6.5=88.5

Далее сравниваем уровень нижнего бьефа(УНБ) и отметку гребня водослива (ГВ).

▼УНБ=87.0 [м]

▼УНБ=87.0 м▼ГВ=88.5 м

Так как отметка уровня нижнего бьефа оказалась ниже отметки гребня водослива, то водослив практического профиля будет не подтоплен.

Глубину в нижнем бьефе над креплением принимают несколько большей глубины в реке:

 

(4.6)

 

Следует проверить, обеспечивается ли при этой глубине затопление гидравлического прыжка. Прыжок будет затоплен при условии:

 

(4.7)

 

Где - вторая сопряженная глубина по отношению к сжатой hc.

Для определения - необходимо вычислить критическую глубину воды:

; (4.8)

 

Где - коэффициент Кариолиса, принимаемый равным 1.1;

q - удельный расход воды через плотину, (м3/с);

g - ускорение свободного падения, м/с2;

hкр - критическая глубина.

Далее определяем полный напор относительно дна нижнего бьефа:

 

E0 = ▼НПУ - ▼УНБ + hр, (4.9)

 

Где E0 - полный напор относительно дна нижнего бьефа, м;

▼НПУ - отметка нормального подпорного уровня, м;

▼УНБ - отметка уровня нижнего бьефа, м (см. кривую Q=f(Н) по заданию принимаем 79,0 м.).

hр - глубина в нижнем бьефе над креплением, м.

E0=95.0 - 79.0 + 11.2 = 27.2

Находим относительное значение полного напора:

 

(4.10)

 

Где - относительное значение полного напора;

E0 - полный напор относительно дна нижнего бьефа, м;

hкр - критическая глубина.

Затем по графику связи относительных величин , = и = [л. 3, рис.12-5, стр. 456] определяется =1,85 и =0,48 далее определяем hс и ;

hc = 0,48 5,3 = 2,5 [м]

Так как условие (4.7) выполняется, то в проектировании водобойного колодца нет необходимости.

 

11,2 9,8.

 

Определяем отметку рисбермы:

 

▼Р = ▼УНБ - hр; (4.11)

 

▼Р = 87,0 - 11,2 = 75,6 [м]

 

5. Выбор числа и ширины пролетов плотины

 

Суммарная сжатая ширина всех пролетов водосливной плотины в первом приближении определяется по формуле:

 

(5.1)

Где - суммарная сжатая ширина всех пролетов водосливной плотины в первом приближении, м.

Q - расход воды через плотину, м3/с.

q - удельный расход воды через плотину м3/(с.м).

=

Ширина каждого пролета назначается с учетом возможности пропуска через плотину льда и в соответствии с требованиями норм [л.5; прил. 6, стр. 51]. Рекомендуется назначать ширину так, чтобы соотношение b/Н было в пределах При соответствующем обосновании допускается отступление от размеров отверстий, приведенных в таблице. За пролет отверстий принимается минимальный размер между боковыми вертикальными гранями.

Число пролетов водосливной плотины определяется делением:

 

(5.2)

 

Где п - число пролетов водосливной плотины, шт.

- суммарная сжатая ширина всех пролетов водосливной плотины в первом приближении, м.

b - ширина пролета водосливной плотины, м.

При дробном п принимается ближайшее целое число. Для удобства эксплуата