Курсовая работа (т): Гребля із ґрунтових матеріалів з баштовим водоскидом
пр - висота частини відсіку ґрунту, що знаходиться в стані природної вологості, м,
- частини висот відсіку, які насичені водою, м,
ρпр - щільність ґрунту тіла греблі природної вологості 1, 78 т/м3,
- щільність ґрунтів відсіків, насичених водою, значення яких
визначається за залежністю
, т/м3,
ρs - щільність твердих часток ґрунту, т/м3,
ρw - густина води, т/м3,
е - коефіцієнт пористості: (е = п/(1-п)),
п - пористість ґрунту.
Таблиця 4.3. Характеристики ґрунтів
|
Ґрунт |
е |
ρнас |
ρнас / ρпр |
|
Cередні піски |
0, 51 |
1, 07 |
0, 56 |
|
Cередні піски |
0, 62 |
1, 03 |
0, 54 |
|
Cередні піски |
0, 50 |
1, 10 |
0, 59 |
|
Суглинок |
0, 53 |
1, 12 |
В межах тіла обвалення АВСДА на частину насипу діє
гідродинамічна сила Ф, кН, значення якої знаходиться за залежністю
Ф=ρg·А1 ·і1=1·9,
81·92·0, 36=324, 90 кН,
де А1 - площа масиву обвалення, м2, (А = 92 м2).
і - середній градієнт площі А (похил кривої депресії)
i=Δh1 / Δl=6, 6/18, 6=0, 36.
Значення сили Ф =324, 90 кН, прикладена вона в центрі тяжіння площі А і направлена паралельно середньому похилу. Віддаль по нормалі до напрямку дії сили Ф від центру ковзання - це плече сили, яке дорівнює r =19, 2 м.
Коефіцієнт стійкості знаходиться за залежністю [1, c.35]
Для розрахунків необхідно скористатися таблицею, в якій сума
значень hпвcosαtgφ складає Σ2, а сума значень hпвsinα відповідає Σ1, сума значень Σcl-Σ3 і формула буде мати вигляд
Підставивши значення одержимо
Отримане значення kc = 1, 12 більше нормативного kн
= 1, 05 (для споруд IV класу надійності), умова виконується, стійкість низового
укосу забезпечено.
Таблиця 4.4. Таблиця для розрахунків сил, діючих на масив обвалення
|
№ відсіку |
sin α |
cos α |
hnp |
h' |
h'' |
h''' |
h'''' |
hnв |
hnв·sin α |
hnв·cos α |
φ º |
tg φ º |
hnв·cos α tg φ º |
C |
l |
Cl |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
9 |
0, 90 |
0, 436 |
1, 40 |
|
|
|
|
1, 40 |
1, 26 |
0, 6104 |
32 |
0, 625 |
0, 381 |
|
|
|
|
8 |
0, 80 |
0, 600 |
6, 00 |
|
|
|
|
6, 00 |
4, 8 |
3, 60 |
32 |
0, 625 |
2, 25 |
|
|
|
|
7 |
0, 70 |
0, 714 |
6, 62 |
2, 00 |
|
|
|
7, 74 |
5, 418 |
5, 5264 |
23 |
0, 424 |
2, 343 |
|
|
|
|
6 |
0, 60 |
0, 800 |
6, 00 |
3, 82 |
|
|
|
8, 14 |
4, 884 |
6, 512 |
23 |
0, 424 |
2, 761 |
|
|
|
|
5 |
0, 50 |
0, 866 |
5, 26 |
3, 80 |
|
|
|
8, 16 |
4, 08 |
7, 0666 |
25 |
0, 466 |
3, 293 |
|
|
|
|
4 |
0, 40 |
0, 917 |
4, 64 |
3, 40 |
1, 40 |
|
|
7, 94 |
3, 176 |
7, 281 |
25 |
0, 466 |
2, 393 |
|
|
|
|
3 |
0, 30 |
0, 954 |
3, 62 |
3, 00 |
2, 6 |
0, 8 |
|
8, 00 |
2, 40 |
7, 632 |
23 |
0, 424 |
3, 246 |
|
|
|
|
2 |
0, 20 |
0, 980 |
2, 22 |
2, 62 |
2, 6 |
0, 8 |
0, 6 |
7, 55 |
1, 51 |
7, 399 |
21 |
0, 384 |
2, 841 |
15 |
14, 60 |
219 |
|
1 |
0, 10 |
0, 995 |
2, 46 |
2, 22 |
2, 6 |
0, 8 |
1, 00 |
6, 32 |
0, 632 |
6, 2884 |
21 |
0, 384 |
2, 415 |
|
|
|
|
0 |
0, 00 |
1, 000 |
1, 06 |
2, 00 |
2, 6 |
0, 8 |
1, 00 |
6, 45 |
0, 000 |
6, 45 |
21 |
0, 384 |
2, 477 |
|
|
|
|
-1 |
-0, 10 |
0, 995 |
0, 64 |
2, 00 |
2, 6 |
0, 8 |
0, 9 |
4, 95 |
-0, 495 |
4, 9252 |
21 |
0, 384 |
1, 891 |
|
|
|
|
-2 |
-0, 20 |
0, 980 |
|
2, 00 |
2, 6 |
0, 8 |
0, 6 |
4, 23 |
-0, 846 |
4, 1454 |
21 |
0, 384 |
1, 592 |
|
|
|
|
-3 |
-0, 30 |
0, 931 |
|
|
2, 6 |
0, 8 |
|
1, 88 |
-0, 564 |
1, 7503 |
23 |
0, 424 |
0, 742 |
|
|
|
|
-4 |
-0, 40 |
0, 957 |
|
|
2, 6 |
0, 8 |
|
1, 92 |
-0, 768 |
1, 837 |
23 |
0, 424 |
0, 779 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25, 48 |
|
|
|
30, 40 |
|
|
219 |
5. Водоскидна споруда
Для скидання поверхневих витрат із водосховища влаштовуємо
баштовий водоскид автоматичної дії. Спорожнення водосховища передбачається
через донний водовипуск в башті, забір води може бути здійснений за допомогою
труб, розташованих вище РМО на 0, 5 м. Місце розташування вибираємо за
наступних умов: розташовуємо на корінній основі; відмітка дна водовипускної і
водопропускної труб споруди повинна забезпечувати можливість повного
спорожнення водосховища; траса водоскиду повинна бути прямолінійною в плані.
Споруду розташовуємо в пониженій частині водосховища в тілі земляної греблі.
5.1 Гідравлічний розрахунок водоскиду
При гідравлічному розрахунку водоскиду необхідно визначити довжину водозливного фронту (периметр) башти, поперечні розміри або діаметр водопровідних труб, розміри водобійного колодязя (глибину dк і довжину lк ), довжину рисберми lрис, розміри відвідного каналу.
5.1.1 Башта водоскиду
Пропускна спроможність башти визначається за залежністю [1, c.39]
де Qmax - розрахункова витрата, м3/с: Qmax = 26, 3 м3/с.
т - коефіцієнт витрати (0, 38…0, 40): т = 0, 40.- довжина водозливного фронту, м,
Нф - висота шару форсування над гребенем башти, м, яка вибрана в розділі 4.3, Нф = 0, 65 м.
Після визначення довжини водозливного фронту l приймається форма окреслення башти в плані і визначаються основні розміри вибраної форми.
З формули для Qmax маємо:
м.
Приймаємо прямокутну форму окреслення башти зі сторонами:
.
Остаточно приймаємо а=5 м; b=9, 135 м
.1.2 Водовідвідна труба
Визначаємо рівень води в башті:
¯РВбаш = ¯НПР - 0, 3 = 156, 075 − 0, 3 =155, 775м
Значення перепаду в башті:mp = ¯РВбаш - ¯РНБ = 155, 775 -148, 1 = 7, 67 м
Площа поперечного перерізу відвідних труб:
, м2
де m - коефіцієнт витрати (m = 0, 6)
Оскільки діаметр труби не може перевищувати глибину води в
нижньому б’єфі Н2 = 1, 2 м, а площа поперечного перерізу має бути не менше 
м, то приймаємо 4 труби діаметром D=1200 мм. Відстань між трубами - 0, 3 м.
5.1.3 Водобійний колодязь
Колодязь проектуємо у вигляді розтрубу, який розширюється у плані від ширини вихідного фронту труб (bтр) до ширини відвідного каналу. Рисберму розташовуємо на початку відвідного каналу і виконуємо з розширенням. Центральний кут розширення потоку q становить 200.
Глибину води на виході труби h1 (перша спряжена
глибина) визначаємо (для круглих труб, як в нашому випадку) за залежністю:
, м
1 = 1, 06 м
Ширина вихідного фронту труб:
, м
де d - діаметр або внутрішня ширина труби, м,
п - кількість труб,- віддаль між окремими трубами, м,
Δt - товщина стінки труби (Δt приймається 0, 1…0, 15 м).
м
Визначаємо радіус r1 який відповідає спряженій
глибині:
м
Кут розширення в радіанах: q = 0, 42
Знаходимо критичну глибину:
м
a - значення кількості руху (a » 1, 05)
Число Фруда в початковому перетині:= (hкр/h1)3, (5.9)= 1, 12
Визначаємо довжину стрибка:
м
де значення f визначаємо за залежністю:
,
=1, 03
Довжина водобійного колодязя lк = 0, 9×lстр= 0, 9×1, 09 = 0, 98 м
Приймаємо lк= 0, 98 м
Радіус, який відповідає другій спряженій глибині:
2 = r1 + lстр, м
2 = 18, 07 м
Значення другої спряженої величини h2 визначаємо
графоаналітичним методом по залежності:
Рахуємо ліву частину рівняння:
Права частина (ПЧ) рівняння:
Задаємо різні значення h2 для ПЧ рівняння (при b=0, 9):
|
h2 |
1, 1 |
1, 2 |
1, 3 |
1, 4 |
|
ПЧ |
59, 90 |
62, 64 |
63, 73 |
66, 02 |
Значення h2 = 1, 35 м
Визначаємо глибину водобійного колодязя:
к = 1, 15×(h2 - hкан)=1, 15×(1, 35-1, 2)=0, 17 м
Приймаємо dк = 0, 5 м.
Довжина рисберми:рис
» 2×lк
= 2×0, 98 = 1, 96 м. Приймаємо lрис=2,
0 м
5.1.4 Відвідний канал
Відвідний канал спрягає кінцеву частину споруди і відвідне русло річки. Глибина відвідного каналу буде дорівнювати глибині води нижнього б'єфа:кан = hнб = 1, 8 м.
Знаходимо ширину каналу по дну:
м
де m - коефіцієнт закладання укосів каналудоп - допустима швидкість руху води в каналі, м/с
В залежності від грунту (в основі - супісок) m = 2; vдоп =1, 9м/скан = 9, 2 м
Список використаної літератури
1. Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Гребля із ґрунтових матеріалів з баштовим водоскидом" для студентів спеціальності: 7.092603 «Гідромеліорація», 7.070801 «Екологія і охорона навколишнього середовища», 7.092600 «гідротехнічне будівництво». В.М.Бондар, Т.І.Зима, Л.А.Шинкарук, Рівне: НУВГП, 2006. С.42.
. Волков И.М., Кононенко П.Ф., Федичкин И.К. Гидротехнические сооружения. М.: Колос, 1968.
. Замарин Е.А., Фандеев В.В. Гидротехнические сооружения. М.: Колос, 1965.
. Кириенко И.И., Химерик Ю.А. Гидротехнические сооружения. Проэктирование и расчёт. К.: Вища школа, 1987.
. Розанов Н.П. и др. Гидротехнические сооружения. М.: Стройиздат, 1978.
. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Глухие плотины. М.: Высшая школа, 1975.
. Справочник по гидравлике под ред. Большакова В.А. К.: Вища школа, 1977.
. Справочник по гидравлическим расчётам под ред. Киселёва П.Г. М.: Энергия, 1975.
. Перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве. М.: Стройиздат, 1987.
. Руководство по определению нагрузок и воздествий на гидротехнические сооружения (волновых, ледовых, от судов) П 58-76, Л.: ВНИИГ, Энергия, 1977.
. Строительные нормы и правила. Определение расчётных гидрологических характеристик. СНиП 2.01.14-83. М.: 1984.
. Строительные нормы и правила. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. СНиП 2.06.01-86. М.: Госстрой СССР, 1989.
. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздествия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). СНиП 2.06.04-82. М.: Госстрой СССР, 1989.
. Строительные нормы и правила. Плотины из грунтовых материалов. СНиП 2.06.05-84. М.: Госстрой СССР, 1985.
. Строительные нормы и правила. Мелиоративные системы и сооружения. СНиП 2.06.03-86. М.: Стройиздат, 1987.
. Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги. СНиП 2.06.02-85. М.: Стройиздат, 1986.