Проектирование комплексного гидроузла (стр. 2 из 10)
– ускорение свободного падения, 
; 
– условная расчётная глубина воды в водохранилище, Н = 13 м; 
- угол между продольной осью водоёма и направлением господствующих ветров, 
.Табл. 1.1.Значения расчётной скорости
| W, м/с | 20 | 30 | 40 | 50 |
| Кв |  |  |  |  |
Т. к. величина Δh, стоящая в знаменателе, мала по сравнению с величиной Н, то полагаем, что Δh = 0.
Таким образом, высота ветрового нагона, вычисленная по формуле (4) при уровне воды в водохранилище на отметке НПУ, равна:
То же при отметке ФПУ:
м.Высоту наката волны определяют по формуле:
, (5)Высоту волны 1%-ной вероятности превышения определим в следующей последовательности:
1) Вычисляем безразмерные комплексы:
и 
,где t – продолжительность действия ветра, принимаемая при отсутствии фактических данных
;а) при НПУ:
; 
б) при ФПУ:
; 
2) По графику /1/ для каждого найденного комплекса определяем значения параметров
и 
,где
- средний период волны; 
- средняя высота волны;при НПУ:
, 
при ФПУ:
, 
3) Из найденных двух пар значений параметров выберем наименьшие и по ним установим параметры
и :при НПУ:
; 
при ФПУ:
; 
4) Вычисляем среднюю длину волны:
при НПУ:
при ФПУ:
5) Определяем высоту волны 1%-ной вероятности превышения:
(6)где К1 - коэффициент, устанавливаемый по графику /2/ при 1%-ной вероятности превышения в зависимости от значения безразмерного комплекса
при НПУ:
при ФПУ:
Коэффициенты КΔи КНПзависят от типа и относительной шероховатости крепления откоса и определяются по таблице 1.2.
Табл. 1.2.Значения коэффициентов КΔи Кнп
| Конструкция крепления откоса | r/h1% | K | 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 К 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 ФПУW=10 м/с, следовательно по таблице находим Кс=1.1
Значение коэффициента К принимается в зависимости от угла подхода фронта волны к плотине.
Табл. 1.4.Значения коэффициента К
| , град | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| К | 1 | 0.98 | 0.96 | 0.92 | 0.87 | 0.82 | 0.75 |
Примем его равным 0,84.
Коэффициент КНГопределяется 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/.