Эти сооружения могут входить также в состав гидроузлов с глухими плотинами в качестве открытых береговых во
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Вопрос 17 СОПРЯГАЮЩИЕ СООРУЖЕНИЯ НА КАНАЛАХ
Сопрягающие сооружения возводят для подачи воды с высоких отметок трассы канала на низкие и гашения большого количества кинетической энергии, возникающей при падении потока. Эти сооружения могут входить также в состав гидроузлов с глухими плотинами в качестве открытых береговых водосбросов.
По условиям движения потока сопрягающие сооружения подразделяются на две основные группы: быстротоки и перепады. Каждая из них, в свою очередь, делится на подгруппы.
Быстротоки бывают: гладкие и с искусственной повышенной шероховатостью; постоянной и переменной ширины, прямолинейные в плане и с виражами; прямоугольные и трапецеидальные; бутобетонные, бетонные, железобетонные.
Перепады по условиям работы бывают: одно- и многоступенчатые, трубчатые, полунапорные и консольные. По материалам их можно классифицировать аналогично быстротокам.
В сопрягающих сооружениях для гашения кинетической энергии устраивают водобойные колодцы, различные гасители, растекатели, пороги, шашки, стенки, носки-трамплины, консоли, обеспечивающие изменение общего направления движения потока с отбросом его на расстояние, безопасное для работы сооружения.
Эти устройства подробно рассмотрены в работе [13] и в главе 4.
5.3.1. БЫСТРОТОКИ
Входной участок быстротока (рис. 5.17) представляет собой переход от канала к более узкому участку сооружения - лотку-водоскату. Это в плане сужающийся конус с обратными стенками. Чтобы на подходном к быстротоку участке канала при прохождении расхода менее расчетного ослабить влияние кривой спада, приводящее к местному увеличению скоростей в канале и размыву его дна, если оно не закреплено, входную часть выполняют в виде щелевого или гребенчатого водослива. Длина
Рис. 5.17. Бетонный быстроток:
1 и 3 - входной и выходной участки; 2 - лоток; 4 - отводящий канал; 5 - водобойный колодец; 6 - разгрузочные отверстия; 7 - деформационные швы
входного участка зависит от условий его сопряжения с подводящим каналом, она может быть принята в первом приближении (2...3) Н, где Н - глубина в канале.
Форма поперечного сечения быстротока может быть прямоугольной или трапецеидальной (реже). В прямоугольном лотке гидравлические характеристики потока стабильнее. При проектировании быстротока предусматривают меры, предотвращающие образование в нем катящихся волн [11].
В плане быстроток делают прямолинейным, а при необходимости и с поворотами. На повороте дно выполняют с поперечным уклоном, а лоток разделяют продольными стенками для улучшения условий протекания. Плита и боковые стенки лотка могут отделяться друг от друга швами или представлять единую секцию докового типа длиной 6...20 м в зависимости от температурных условий района строительства. Швы герметизируют профилированной резиной, металлическими пластинами, просмоленными досками, полимерными профилями. Лоток можно оснащать застенным дренажем, снимающим фильтрационное давление на дно.
Выходной участок - это наиболее ответственная часть быстротока, здесь гасится основная часть кинетической энергии потока. На нем обычно располагают водобойный колодец.и рисберму. На водобойной плите можно размещать различные гасители энергии и растекатели потока, предотвращающие образование сбойных течений. Рисберму выполняют из каменной наброски или в виде плиты с отверстиями для выхода фильтрационного потока.
Ширину бетонных быстротоков со средними расходами принимают такой, чтобы удельный расход на водоскате был порядка 10 м3/(с-м).
5.3.2. ПЕРЕПАДЫ
Это сооружения ступенчатой конструкции (рис. 5.18), по которым вода движется частично с отрывом от стенок падения. Их применяют при уклонах местности более 0,25, когда быстротоки нецелесообразны и экономически невыгодны.
Перепады бывают одно- и многоступенчатыми, открытыми и закрытыми, без- и полунапорными, консольными.
Многоступенчатые перепады выполняют из бутобетона, бетона, железобетона с прямоугольным (преимущественно) или трапецеидальным поперечным сечением.
Входную часть проектируют так же, как входную часть быстротока. При необходимости делают щелевые или гребенчатые входные участки.
Выходная часть представляет собой водобойный колодец и рисберму. Водобойный колодец может быть, как в быстротоках с расщепителями, растекателями, прорезными порогами, криволинейной в плане водобойной стенкой.
Фильтрационное давление на боковые стенки и основание снижается при устройстве застенного дренажа.
Каждая ступень перепада состоит из горизонтальной плиты и стенки падения, которые заключены между боковыми стенками. Стенку
1-1
Рис. 5.18. Многоступенчатый перепад:
1 и 5 - входной и выходной участки; 2 - мостик; 3 - ступень; 4 - трубка для слива;
6 - подготовка; 7 - плита водобоя; в - стенка (подступенок); 9 - зуб; 10 - смотровой
колодец; 11 - застенный дренаж; 12 - продольная стенка
Рис. 5.19. Консольный перепад:
I - входная часть; 2 - мостик; 3 - лоток-водоскат; 4 - воронка размыва; 5 - опора консоли; 6 - подготовка; 7 - крепление склона; 8 - зуб; 9 - дренаж склона; 10 -
трамплины
падения (подступенок) выполняют в виде вертикальной или лежачей подпорной стенки в зависимости от грунтов основания. Боковые стенки и плиты отделяются друг от друга швами или представляют единую конструкцию докового типа в железобетонных перепадах.
Расчет многоступенчатого перепада показан в работе [11].
Консольный перепад представляет собой быстроток, в котором концевая часть выполнена в виде не водобойного колодца, а лотка-консоли (рис. 5.19). Водный поток отбрасывается на определенное расстояние, а избыточная энергия гасится в воронке размыва. По сравнению с многоступенчатым перепадом и быстротоком это самое дешевое сопрягающее сооружение. На слабых грунтах основания фундаменты опорных частей консоли закладывают на большую глубину, что ведет к удорожанию сооружения. Сооружение может быть бетонным (входная часть и лоток) с железобетонной консолью или железобетонным полностью. Откос под консолью крепится с целью защиты его от подмыва.
Входную часть и лоток для консольного перепада рассчитывают так же, как и для быстротока, параметры воронки размыва приведены в работе [11].
Тип сопрягающих сооружений выбирают на основе технико-экономического сопоставления вариантов. Необходимо учитывать также механические свойства грунтов основания, глубину залегания грунтовых вод и эксплуатационные затраты. Кроме того, при эксплуатации консольных перепадов требуются постоянные наблюдения, контроль за воронкой размыва, устойчивостью опор и др.
Вопрос 16 Открытые нерегулируемые (автоматические) береговые водосбросы
Водосбросы с фиксирующим порогом. На нерегулируемом открытом поверхностном тракте отсутствует шлюз-регулятор. Такие водосбросы включаются в работу автоматически, как только уровни воды в водохранилище поднимаются выше НПУ. Автоматичность работы водосброса обеспечивается фиксирующим порогом, расположенным в подводящем канале на отметке НПУ. Конструктивно он выполняется как водослив с подтопленным или неподтопленным истечением. В последнем случае длина порога будет меньше и дно канала за порогом располагается на более низких отметках.
Необходимо отметить, что автоматические водосбросы имеют некоторые преимущества перед управляемыми: при эксплуатации они не требуют наблюдения за изменениями уровня воды в верхнем бьефе и регулирования величины сбрасываемого расхода, т.е. за счет того, что водосливной порог сбросного сооружения расположен на отметке нормального подпорного уровня ВБ перелив воды происходит автоматически при превышении уровня в водохранилище – уровня порога.
Пропуск паводка сопровождается повышением верхнего бьефа обычно в пределах величины форсировки равной 0,60…1,20 м. Величина форсировки принимается на основании технико-экономических расчетов (возможной дополнительной площади затопления в ВБ, длины сливного фронта, увеличения высоты грунтовой плотины, интенсивности паводка и др.)
Однако автоматические водосбросы имеют и недостатки – это временное дополнительное затопление прибрежной полосы водохранилища, также несколько увеличивается высота грунтовой плотины.
Автоматические водосбросы экономичны, просты в устройстве и эксплуатации, но требуют форсировки уровней в водохранилище. Для устранения указанного недостатка прибегают к созданию развитой водоприемной части, что в некоторых случаях трудно осуществимо или требует значительных затрат. Имеющиеся конструктивные решения таких водосбросов в основном различаются по конструкции водоприемной части или входного оголовка. Выделяют сооружения с боковым и фронтальным забором воды, с криволинейными, полигональными, ковшовыми и траншейными входными оголовками. Наиболее эффективно применение таких водосбросов в водохранилищах малой ширины.
Траншейный водосброс (рис. 4.20). Это разновидность открытого автоматического сбросного тракта, в состав которого входят боковой водослив (с широким порогом, практического профиля) с отметкой порога на НПУ, сборная траншея, к бровке которой примыкает водослив, сбросной канал, сопрягающее сооружение, а за ним отводящий канал. В плотинах с незначительной разностью уровней воды в бьефах возможно дно траншеи расположить на отметке русла водотока, и тогда сопрягающее сооружение исключается. При коротких водосбросных трактах сопрягающее сооружение примыкает к концу траншеи, и тогда отсутствует сбросной канал. Траншею размещают в верхнем бьефе гидроузла и располагают вдоль уреза воды нормально (или близко к этому) к продольной оси плотины, на расстоянии 20…40 м от плотины.
Рис. 4.20. Траншейный водосброс:
1 – траншея; 2 – сбросной канал; 3 – сопрягающее сооружение; 4 – отводящий канал;
5 – плотина; 6 – мост; 7 – водосливной порог
Траншейные водосбросы выгодно применять при небольших напорах на водосливе, крутых склонах долины и больших сбросных расходах. Они более экономичны в скальных породах, использовать их в нескальных грунтах возможно, но при этом стоимость сооружений возрастает из-за крепления водослива и траншеи; при крутых откосах в ней приходится устраивать подпорные стенки.
Следует отметить, что ввиду малых удельных расходов на водосливе длина сливного фронта траншейного водосброса имеет значительную протяженность.
Гидравлический расчет траншейного водосброса сводится к определению длины водосливного порога L и построению кривой свободной поверхности воды по приближенному методу, предложенному проф. Е. А. Замариным. Расчет следует выполнять при пропуске расходов Q; 0,5 Q и 0,25 Q.
Длину водосливного порога определяют по формуле неподтопленного или подтопленного водослива в зависимости от характера сопряжения потока в нижнем бьефе.
Если hп ≥ nH0, то водослив подтопленный, если hп ≤ nH0, то водослив неподтопленный, где hп – превышение уровня воды нижнего бьефа над порогом водослива, м; n – коэффициент подтопления, принимаемый от 0,75 до (0,83÷0,87);
При неподтопленном водосливе длину водосливного фронта вычисляют по формуле
(4.6)
где L – длина водосливного порога, м;
Q – расход, сбрасываемый через траншею, м3/с;
m – коэффициент расхода, принимаемый приближенно равным 0,36;
Н – напор на пороге водослива, м.
При подтопленном водосливе длину водосливного порога находят по формуле
(4.7)
где φ – коэффициент скорости;
h – глубина воды на пороге водослива в конце входного участка (глубина подтопления), м;
z – разность уровне воды в водохранилище и в траншее, т.е. z = H-h.
Разность уровней воды перед порогом и на пороге водослива можно найти из зависимости
(4.8)
Глубину наполнения и средние уклоны на отдельных участках траншеи определяют, задаваясь шириной траншеи по дну и средней скоростью течения воды.
Вопрос 20 Назначение водоспусков. Водоспускные сооружения (водоспуски) служат для полезных попусков воды из водохранилища в русло нижнего бьефа плотины, а также для полного освобождения водохранилища от воды.
Полезные попуски воды в русло нижнего бьефа необходимы в следующих случаях: для подачи воды потребителям, которые до возведения плотины снабжались водой из водотока (реки); для подачи воды потребителям, появившимся после возведения плотины в связи с развитием промышленности и водоснабжения населенных пунктов, расположенных ниже по течению водотока (реки); для подачи воды на орошаемые поля, расположенные за плотиной.
Графики водоподачи водоспускными сооружениями зависят от потребителей и устанавливаются при водохозяйственных и гидрологических расчетах в процессе проектирования водохранилища.
Освобождение водохранилища от воды необходимо при очистке его от отложившихся наносов, ремонте плотины и сооружений с низко расположенными порогами. Водоспуски – это обязательные сооружения в прудовом хозяйстве, где освобождение от воды некоторых видов водохранилищ необходимо по условиям выращивания рыбы.
Водохранилища на местном стоке, запасы воды которых используются для орошения, в большинстве случаев не имеют водоспускных сооружений. Таким образом, надо иметь в виду, что водоспуски не всегда обязательны при плотинах из местных материалов.
Трубчатые водоспуски. В плотинах небольшой высоты распространены трубчатые водоспуски, по конструкции аналогичные водозаборным сооружениям. Особенность водоспусков состоит в том, что при расположении затворов с вязовой стороны площадку для управления затворами (задвижками) поднимают выше максимального уровня воды в нижнем бьефе.
Они предназначены для полного или частичного опорожнения водохранилища при ремонте со стороны верхнего бьефа, для промывки наносов, а также для освежения воды в рыбоводных прудах.
Трубчатые водоспуски предназначаются для пропуска небольших расходов. Устраиваются они из стальных сварных или чугунных раструбных железобетонных труб. Трубы водоспуска работают в напорном режиме. Входная часть трубы водоспуска делается уширенной и перекрывается металлической решеткой. В выходной части устанавливается задвижка. Выходная часть водоспуска заканчивается в отводящем канале, где строится водобойный колодец или другие устройства для гашения энергии воды, выходящей из труб.
В зависимости от пропускаемого расхода могут быть уложены одна или несколько труб. Если укладывается несколько труб, расстояние между ними принимается не меньше диаметра трубы.
Трубы водоспуска располагают непосредственно в основании плотины в наиболее пониженной части тальвега или вблизи него.
Рис. 4.47. Трубчатый водоспуск:
1 – металлическая решетка; 2 – стальная или чугунная труба; 3 – крепление верхового откоса; 4 – слой глины; 5 – диафрагма; 6 – задвижка; 7 – водобойный колодец
Исходными данными для проектирования водоспуска служат проект грунтовой плотины, включающий план участка ее размещения в горизонталях, продольный и поперечный разрезы, отметки расчетных уровней воды в верхнем бьефе (УМО, МЗУ, НПУ), конструктивные решения противофильтрационных устройств, креплений, откосов, дренажа; инженерно-геологические данные по основанию плотины и прогноз по его осадке; кривая связи уровней и расходов в нижнем бьефе; значения расходов воды, подлежащих пропуску через водоспуск, включая расчетный расход на опорожнение, санитарный и строительный расходы; данные об уровнях, при которых необходимо обеспечить пропуск расчетных расходов; расчетный расход в период опорожнения; данные о зимнем режиме работы водохранилища, включая сведения о расчетном толщине льда и уровнях воды.
Гидравлический расчет водоспуска. Определяют расчетный расход водоспуска.
Расчетный расход водоспуска назначают из условия обеспечения сработки водохранилища до необходимого уровня за заданный период времени, пропуска санитарных или строительных расходов. При многоцелевом назначении водоспуска принимают наибольший из необходимых расходов.
Расчетные расходы при опорожнении водохранилища определяют с помощью батиграфических кривых W = f(H) и F = f(H) и допустимой скорости понижения уровней.
Скорость опорожнения водохранилища назначают с учетом допустимой интенсивности понижения уровней, при которой обеспечивается устойчивость склонов и верхового откоса плотины. При расчете по кривой W = f(H) определяют объемы отдельных призм водохранилища ΔWi при допустимом слое сработки водохранилища ΔH за единицу времени. Обычно принимают, что слой ΔH срабатывается за одни сутки.
Следует отметить, что для Республики Беларусь по данным института «Белгипроводхоз» скорость опорожнения пруда (водохранилища) не должна превышать 0,5 м/сут = ΔH и не более 1,0 м/сут при наполнении.
По установленным значениям ΔWi определяют необходимые секундные расходы, при которых обеспечивается заданная сработка уровней Qi = ΔWi/86400 м3/с. Из ряда значений Qi выбирают максимальное и принимают его за расчетное Qp по условию обеспечения опорожнения водохранилища.
Устанавливают расчетные значения строительных и эксплуатационных расходов и уровней Qpi и Hpi.
По каждому из значений Qpi и Hpi определяют необходимую площадь поперечного сечения водовыпуска трубы.
Диаметр трубы водоспуска при неподтопленном выходном отверстии определяется из формулы
(4.41)
а при подтопленном выходном отверстии – из формулы
(4.42)
где μ – коэффициент расхода;
Н – напор, равный состоянию от уровня воды в верхнем бьефе до оси трубы, м;
Z – напор, равный разности отметок уровней воды верхнего и нижнего бьефов, м.
Коэффициент расхода можно определять по формуле (4.17).
∑ξ – сумма коэффициентов всех местных сопротивлений, для рис.4.47 равна:
(4.43)
где ξреш – коэффициент сопротивления решетки при входе;
ξтр – коэффициент гидравлического сопротивления на трение по длине трубы, определяется по (2.57);
ξз – коэффициент сопротивления затвора (при плоском затворе ξз = 0,2, а при дисковом – 0,1);
ξвых = 1 – коэффициент сопротивления при выходе при подтопленном выходном отверстии.
Коэффициент сопротивления решетки при входе
(4.44)
где ω – площадь поперечного сечения трубы водоспуска, м2;
ω1 – площадь поперечного сечения входного отверстия, м2;
d – диаметр трубы, м;
d1 – диаметр входного отверстия, м.
Имея заданный расчетный расход Q, напор Н или Z и длину l, определяют диаметр трубы d. Его можно определять путем построения кривой Q = f(d). Задаваясь различными значениями диаметра, по формуле (4.41) или (4.42) определяют соответствующие расходы. Затем строят кривую Q = f(d), по которой графически определяют диаметр трубы для заданного расхода (рис 4.50).
Можно предварительно задаться диаметром трубы и определить площадь живого сечения из формулы (4.41) или (4.42). Имея площадь живого сечения и задаваясь количеством труб, вычисляют площадь живого сечения одной трубы, а по ней — диаметр трубы, который примерно должен быть равен диаметру, принятому предварительно.
Окончательно принимают стандартные значения диаметра трубы.
Рис. 4.51. Истечение жидкости из водохранилища
2. тема из доски 50 х 150 или 50 х 200 обработка сруба и стропильной системы антисептическим раствором обрешетка.
3. Гипотеза глобальной цивилизационной войны Хантингтона
4. изм Цена Количество Итого 1 Профилированны
5. Трудовий договір про роботу за сумісництвом Згідно з ч
6. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук ЛЬВІВ ~ Дисерта.html
7. Территория в международном праве
8. Plnt beet bens cbbge ~ редиска баклажан буряк квасоля капуста lettuce grlic onion culiflower prsley pumpkin ~ листя салату часни
9. на здобуття наукового ступеня кандидата юридичних наук за спеціальністю 12
10. 88 водень 110145 сірка 0016 рідко до 8 кисень 000507рідко до 12 азот 000118
11. Курсовая работа- Разработка режима орошения лесного питомника водами местного стока
12. В геометричній прогресії всеохоплююча економічна інтеграція в наш час[Коли] формує єдину транснаціональну
13. абзац небольшое взедение объясняющее читателю газеты или журнала содержание или значение нижерасположенн
14. Общетеоретические вопросы лицензирования банковской деятельности
15. Охорона рослинного й тваринного світу Рослини найбільш беззахисні перед діяльністю людини й з урахуван.html
16. Чародеи Действующие лица- Иван Пухов Саша Пестряков Алена Анжелика Петр Петрович Сата
17. Контрольная работа- Расчёт противорадиационного укрытия на предприятии АПК
18. 134 І.Ф. Шумілова докторант кафедри загальної пед
19. Как называется совокупность взглядов и убеждений которые определяют отношения человека к миру и регулиру
20. Геосистему можна оптимізувати в різних напрямах до максимально ефективного виконання нею деякої виробн