Файл: Дисциплина Гидротехнические сооружения Расчетнографическая работа проектирование водохранилищного гидроузла (.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФГБОУ ВО

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет природообустройства
Кафедра: геодезии, физики и инженерных сооружений
Дисциплина: Гидротехнические сооружения

Расчетно–графическая работа
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОХРАНИЛИЩНОГО ГИДРОУЗЛА»
(Вариант 17)
Выполнил: студент 682 группы

Некрасов Дмитрий Евгеньевич

Шифр зачетной книжки 186056

Проверил: Шишкин Александр Викторович


Барнаул 2022 г.

Задание

к расчетно-графической работе теме: «Проектирование водохранилищного гидроузла»

Исходные данные:

1. Грунт тела плотины и основания: Суглинок тяжелый

2. Глубина воды в ВБ при НПУ Н₁=7,1 м при ФПУ Н1=8,1 м

3. Глубина воды в НБ Н₂= 0 м

4. Уровень мертвого объема, 3,4 м

5. Мощность водопроницаемого слоя основания Т= 3,5 м

6. Коэффициент фильтрации тела плотины и основания Кф= 0,005 м/сут

7. Угол между осью водоема и направлением ветра αω = 30

8. Длина разгона волны при НПУ L= 4,0 км при ФПУ L= 4,2 км

9. Скорость ветра расчетной обеспеченности при НПУ V= 23 м/с, при ФПУ V= 16 м/с

10. Ширина гребня плотины b_гр= 8,0 м)

11. Коэффициент заложения верхового откоса m₁= 2,5

12. Коэффициент заложения низового откоса m₂= 1,75

13. Расход сбросного сооружения Qс= 15,0 м³/с

14. Расход водоспуска Qв= 1,8 м³/с

15. Глубина воды в начале подводящего канала h₁= 1,0 м

16. Глубина воды в конце подводящего канала h₂= 1,2 м

17. Тип дренажа - трубчатый
Ф.И.О. студента Некрасов Дмитрий Евгеньевич
Задание выдал______________ доцент кафедры геодезии, физики и инженерных сооружений А. В. Шишкин

---

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Состав и рациональная схема компоновки сооружений гидроузла 5

1.1. Створ гидроузла 5

1.2. Состав гидроузла и назначение его сооружений 5

2. Конструирование профиля земляной плотины 7

2.1. Выбор типа и конструкции земляной плотины 7

2.2. Конструирование поперечного профиля земляной плотины 7

2.2.1. Ширина гребня плотины 7

2.2.2. Очертание откосов 8

2.2.3. Определение отметки гребня плотины 8

2.2.4. Крепление откосов 17

2.2.5. Дренажные и противофильтрационные устройства 20

2.2.6. Конструкция плотины 23

2.2.6.1. Построение плотины в плане и продольном профиле 24

3. Расчеты плотин 26

3.1. Фильтрационный расчет грунтовой плотины 26

3.2. Оценка суффозиозной устойчивости низового откоса плотины 30

3.2. Фильтрационный расчет через основание плотины 30

3.3. Расчет величины осадки земляной плотины 32

3.4. Расчет устойчивости откосов 36

4. Водопропускные сооружения при плотинах из грунтовых материалов 44

4.1. Общие сведения о водопропускных сооружениях 44

4.2. Проектирование водосбросного сооружения 46

---

4.2.1. Выбор трассы и построение продольного профиля по оси водосбросного сооружения 46

4.2.2. Гидравлический расчет подводящего канала 48

4.2.3. Расчет отводящего канала 50

4.2.4. Проектирование и расчет сопрягающих сооружений 50

4.2.4.1. Конструктивные особенности 50

4.2.4.2. Гидравлический расчет быстротока 53

Список литературы 58

---

введение

Целью расчетно-графической работы является составление и расчетное обоснование в соответствии с действующей нормативной литературой проекта водохранилищного гидроузла с земляной плотиной и паводковым водосбросом, а также закрепление знаний, полученных студентами при изучении соответствующих разделов курса, приобретение опыта и навыков проектирования.

В работе требуется осуществить выбор типа и конструкции плотины, выполнить фильтрационные и статические расчеты, разработать конструктивные решения основных элементов плотины, предложить вариант компоновки гидроузла, подобрать конструкцию паводкового водосброса и водоспуска.

Для образования водохранилища возводят комплекс специальных гидротехнических сооружений называемых гидроузлом. Часть водохранилища или водотока, примыкающая к водоподпорному сооружению гидроузла, называется бьефом; бьеф, расположенный вверх по течению от напорного сооружения, называется верхним, а вниз по течению - нижним.

Главная цель создания водохранилищ - регулирование стока. Для этого в водохранилищах аккумулируется сток в одни периоды года и отдается накопленная вода в другие периоды. Период аккумуляции стока называется наполнением водохранилища, а процесс отдачи - сработкой водохранилища. Как наполнение, так и сработка водохранилища производится всегда до более или менее определенных уровней. Высший проектный уровень водохранилища (верхнего бьефа плотины), который подпорные сооружения могут поддерживать в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного времени, называется нормальным подпорным уровнем (НПУ). Минимальный уровень воды в водохранилище до которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации, называется уровнем мертвого объёма (УМО). Объём воды, заключенный между НПУ и УМО, называется полезным, т.к. именно этим объемом и можно распоряжаться в различных целях. Объем же воды, находящийся ниже УМО, называется мертвым, т.к. использование его в нормальных условиях не предусматривается.

Пропускная способность гидроузла по экономическим и реже техническим соображениям ограничена. Поэтому когда по водохранилищу идет расход очень редкой повторяемости (раз в сто, тысячу, а то и десять тысяч лет), гидроузел не в состоянии пропустить всю массу воды, идущую по реке. В этих случаях уровни воды на всем водохранилище и у плотины повышаются, увеличивая его объем иногда на значительную величину. Такой подъем уровня выше НПУ в период прохождения высоких половодий редкой повторяемости называется

---

форсированием уровня водохранилища, а сам уровень - форсированным подпорным (ФПУ).

1. СОСТАВ И РАЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА

КОМПоНОВКИ СООРУЖЕНИЙ гидроузла

1.1. Створ гидроузла

Компоновка гидроузла включает в себя выбор расположения створа плотины, трасс и местоположения всех водопропускных сооружений. Расположение сооружений в гидроузле зависит от назначения, типа и конструкции отдельных сооружений, от топографических условий и т.п. Поэтому вопрос компоновки решается параллельно с выбором створа и типов всех сооружений и в каждом случае имеет индивидуальное решение. Основная цель при компоновке гидроузла - добиться наиболее простой и удобной для возведения и эксплуатации схемы расположения сооружений при минимальных затратах.

Поскольку топографический план местности студенту задается руководителем курсового проектирования, то первой задачей является выбор расположения створа плотины и оси водосбросного сооружения с учетом топографических, инженерно-геологических условий, а также требований охраны окружающей среды.

При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать тому варианту компоновки сооружений, который дает минимальную длину плотины и водосбросного тракта, а также исключает возможность опасных размывов берегов и подмыва плотины при сбросе воды в нижний бьеф.

С целью получения минимальных объёмов земляных работ по устройству плотины, её створ стараются расположить в наиболее узкой части долины перпендикулярно горизонталям поймы. Желательно, чтобы водохранилище в выбранном створе имело минимальную площадь зеркала воды, что сокращает площади затопления и потери воды на испарение. На выбор оси плотины большое влияние оказывает водосбросное сооружение, поэтому целесообразно выбор створа плотины и назначение типа и трассы водосброса производить одновременно.

1.2. Состав гидроузла и назначение его сооружений

В настоящее время проектируют и строят гидроузлы комплексного назначения, в состав которых входят сооружения общие (плотины, водосбросы) и специальные (здания ГЭС, судоходные шлюзы, водозаборы и др.).

---