Гідравлічний розрахунок комбінованої греблі

Комбінована гребля складається із автоматичної водозливної частини, призначеної в основному для пропуску льоду, шуги, плавника, зрізу піку раптової повені, і щитової частини розміщеної поряд із водозабірною спорудою і призначеною для пропуску повені і змиву наносних відкладень із верхнього б’єфу.

Комбіновану греблю також розраховують для двох розрахункових випадків:

а) основного;

б) перевірочного.

а) Основний розрахунковий випадок

Через щитову греблю скидається витрата приблизно рівна
(0,4…0,5) , м³/с.

Розрахунок виконують в порядку викладеному в п. 4.1.1, і по рівняннях (4.1), (4.2), (4.3). Приймають (із завдання), а в рівняннях (4.1), (4.2) не враховують.

Надлишкова витрати води під час проходження повені скидається через автоматичну водозливну греблю. Відмітку порогу і ширину водозливного фронту греблі В_авт визначають із умови підтримання необхідного мінімального рівня води у верхньому б’єфі для забору води в канал та із умови пропуску повеневих вод. Розрахунок проводять шляхом сумісного рішення двох рівнянь (рис. 4.2)

,(4.6)

де – ширина автоматичної водозливної греблі, м;

– коефіцієнт витрати;

– глибина води у ВБ при НПР, м;

– глибина води у ВБ при мінімальному рівні, м;

– висота порогу автоматичної греблі, м.

Розв’язуючи систему рівнянь відносно та отримаємо:

. (4.7)

 

Визначають відмітку порогу автоматичної частини греблі

. (4.8)

Під час льодоходу лід скидають через автоматичну греблю, отвори щитової греблі під час льодоходу закриті. Напір над порогом автоматичної греблі під час льодоходу визначаються за рівнянням

, м. (4.9)

Для забезпечення безперешкодного пропуску льодуу через греблю необхідно, щоб забезпечувалося виконання умови,

 

Рис. 4.2. Схема до гідравлічного розрахунку автоматичної водозливної греблі

 

 

, м, (4.10)

де – товщина льоду, м.

 

б) Перевірочний розрахунковий випадок

Максимальна повенева витрата розрахункової забезпеченості (в курсовому проекті ) скидаються через щитову і автоматичну греблі знайдених раніше розмірів при відмітці рівня води у ВБ рівному ФПР. Так як ↓ФПР невідома, то розрахунок полягає в визначенні відмітки ФПР.

, (4.11)

або

, (4.12)

де та – напори відповідно на прогонах щитової і автоматичної гребель під час пропуску повеневих витрат .

Так як та є невідомими, то задачу розв’язують підбором наступним чином. Попередньо призначають дещо більше (на 0,3…0,5 м). Із рівнянь (4.11) та (4.12) знаходять та , після чого визначають та . Підсумовуючи одержані витрати і порівнюючи їх з , роблять висновок про вірність призначеної . Якщо виконується умова:

, (4.13)

то призначено вірно. В протилежному випадку потрібно змінити (підвищити або понизити), і домагаючись рівності (4.13) призначити ↓ФПР остаточно.

 

4.1.3 Розрахунок повеневих прогонів при гірському
водозаборі

В гірському решітчастому водозаборі повеневі витрати скидають через робочі прогони (з решіткою) і щитову греблю розміщену поряд з водозабірними прогонами Отже, щитова гребля в поєднанні з водозабірним прогоном представляє собою комбіновану греблю. Розрахунок виконують для основного та перевірочного розрахункових випадків.

а) Основний розрахунковий випадок

Визначають частину повеневої витрати, що пропускається через робочі (решітчасті) прогони:

, м³/с, (4.14)

де – напір на порозі водозабірних прогонів, одержаний по рівнянню (2.25). Решта величин відома з попередніх розрахунків.

Залишкова частина повеневої витрати скидається через щитову греблю:

, м³/с, (4.15)

де – повенева витрата розрахункової забезпеченості (в курсовому проекті )

Наступні розрахунки щитової греблі виконують у відповідності з п. 4.1.1. Тільки відмітку порогу щитової греблі, розміщеного поряд з водозабірними прогонами, приймають нижче відмітки порогу водозабірних прогонів , не менше ніж на 1,0÷1,5 м.

 

б) Перевірочний розрахунковий випадок

Перевірочний розрахунковий випадок виконують аналогічно розрахунку комбінованої греблі (див. п. 4.1.2, б) за рівняннями (4.11), (4.12), (4.13).

Розрахунок спряження б’єфів

Розрахунок спряження б’єфів виконують з метою забезпечення надійної роботи нижнього б’єфу і полягає у визначенні розмірів штучного кріплення водобою і рисберми. Розміри водобою і рисберми рекомендують визначати по [ ].

Першу спряжену глибину визначають методом послідовних наближень по залежності

, (4.16)

де − питома витрата води, м²/с;

φ − коефіцієнт швидкості, приймають φ= 0,95;

− питома енергія потоку, м

, м. (4.17)

Друга спряжена глибина, м

, м. (4.18)

Критична глибина, м

, м. (4.19)

Глибина водобійного колодязя

Якщо

то , м. (4.20)

Якщо

то , м. (4.21)

 

Довжину водобійного колодязя визначають по рівнянню

, м, (4.22)

де − довжина гідравлічного стрибка,

Для визначення гідравлічного стрибка можна використати одне із наступних рівнянь:

- М.М. Павловського , м, (4.23)

- М.Д. Чертоусова , м, (4.24)

- С.К. Кузнєцова , м, (4.25)

де − число Фруда в стиснутому перерізі

. (4.26)

Довжину рисберми знаходять за рівнянням

. (4.27)

 

де − побутова глибина води на рисбермі, визначають її по графіку для витрати ,

− критична швидкість

, м/с, (4.28)

− максимальна придонна швидкість

, м/с. (4.29)

Середня придонна швидкість

, м/с, (4.30)

− середня швидкість у відвідному руслі, по графіку із завдання для глибини ,

− коефіцієнт, що враховує вплив гасителів енергії на зменшення швидкостей по довжині рисберми (для водобійного колодязя =0,31, для водобійної стінки =0,33).

 

ДОДАТКИ

ДОДАТОК 1

 

Таблиця 1.2 − Питомі витрати в камері відстійника при промиванні наносів

Vпр, м/с Р, %	1,75	2,0	2,25	2,5	2,75	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
	0,31	0,46	0,64	0,87	1,13	1,45	2,2	3,15	4,35	5,55
	0,25	0,40	0,58	0,80	1,02	1,32	1,96	2,76	3,9	4,96
	0,22	0,36	0,53	0,72	0,93	1,2	1,78	2,5	3,58	4,56
	0,20	0,33	0,48	0,67	0,86	1,1	1,63	2,34	3,28	4,24

 

ДОДАТОК 2

 

Таблиця 2.1 − Орієнтовні значення глибини води на порозі водозабору в залежності від витрати

, м^3/с	10÷13	15÷20	25÷30	35÷45
, м	1,25	1,5÷1,75	2,0÷2,5	3,0

 

Таблиця 2.2 − Коефіцієнт, що враховує втрати напору на боковий відвід і залежить від кута відводу

	180°	150°	135°	120°	105°	90°
	1,0	0,97	0,95	0,93	0,90	0,86

 

Таблиця 2.3 − Значення коефіцієнта витрати і коефіцієнта швидкості в залежності від типу порога водозабора

№ з.п.	Тип порога	Коефіцієнт витрати,	Коефіцієнт швидкості,
	Прямокутний шорсткий	0,30	0,76÷0,78
	Прямокутний гладкий	0,32	0,84
	Із заокругленим вхідним ребром	0,35	0,93
	Добре округлений вхідний	0,37	0,98
	Донний злив (поріг відсутній)	0,38	0,99

 

 

Таблиця 2.4 − Розміри прямокутних отворів (прогонів) водопропускних споруд

Ширина отворів (прогонів)	0,4	0,6	0,8		1,25	1,5		2,5		3,5		4,5
5,5
Висота отворів (прогонів)	0,6	0,8		1,25	1,5	1,75		2,5		3,5		4,5
	5,5

 

Таблиця 2.5 − Значення коефіцієнта , в залежності від форми передньої грані бика

№ з.п.	Форма передньої грані бика	Коефіцієнт
	Прямокутна	0,20
	Напівциркульна і загострена	0,11
	Криволінійно загострена	0,06

 

Таблиця 2.6 − Значення коефіцієнта опору на вході в залежності від типу входу в галерею

№ з.п.	Тип входу в галерею	Коефіцієнт опору при вході
	Плавний вхід	0,1
	Незначне заокруглення вхідних кромок	0,3
	Наявність повороту галереї безпосередньо за входом	0,3÷0,6

Таблиця 2.7 − Коефіцієнт витрати отворів решітки в залежності від ухилу решітки

	0,1	0,2
	0,6÷0,65	0,55÷0,6

 

ДОДАТОК 3

 

Таблиця 3.1 − Допустима швидкість V_к та коефіцієнт закладання укосу m в залежності від типу ґрунту

Грунти	Vк, м/с	m
Піски: дрібні середні крупні	0,50 0,60 0,75	2,50 2,00 1,50
Супісок	0,80	1,50
Суглинок	0,90	1,25

Література

 

1. Замарин Е.А., Фандеев В.В. Гидротехнические сооружения. М.: "Колос", 1965.

2. Волков И.М., Кононенко П.Ф., Федичкин И.К. Гидротехнические сооружения. – М.: Колос, 1968. – 464 с.

3. Розанов Н.П. и др. Гидротехнические сооружения. М.: Стройиздат, 1978.

4. Розанов Н.П. и др. Гидротехнические сооружения. М.: Агропромиздат, 1985.

5. Кириенко И.И., Химерик Ю.А. Гидротехнические сооружения. Проектирование и расчет. – К.: Вища школа, 1987. – 253 с.

6. Справочник по гидравлическим расчётам / Под ред. Киселёва П.Г. – М.: Энергия, 1972. – 312 с.

7. Справочник по гидравлике / Под. ред. В.А. Большакова. – К.: Вища школа, 1984. – 343 с.

8. Гідротехнічні споруди. Підручник для вузів / За редакцією
А. Ф. Дмитрієва. – Рівне: РДТУ, 1999. – 328 с.

9. Зима, Т.І. Гідротехнічні споруди: навч. посіб.: Європ. кредит.-трансф. система / Т.І. Зима, М.М. Хлапук. − Рівне: НУВГП, 2010. – 211 с.

10. ДБН В.2.4-3:2010 Гідротехнічні споруди. Основні положення.

 

Зміст

1. Відстійник з періодичною промивкою.. 3

1.2 Розрахунок відстійника з періодичною промивкою.. 4

1.2.1 Побудова допоміжної кривої механічного складу наносів. 4

1.2.2 Визначення основних розмірів відстійника. 6

1.2.3 Розрахунок відстійника на замулення. 8

1.2.4 Промивка камер відстійника. 11

1.2.5 Розрахунок пульповоду. 13

1.2.6 Ув’язка горизонтів води. 14

2. Водозабірні споруди. 18

2.1 Боковий водозабір з донними промивними галереями. 18

2.1.1 Компоновка і конструкція. 19

2.1.2 Гідравлічний розрахунок водозабірної споруди. 19

2.1.3 Розрахунок донних промивних галерей. 23

2.2 Фронтальний водозабір з донними промивними галереями. 25

2.2.1 Компоновка і конструкція. 26

2.2.2 Розрахунок фронтального водозабора. 26

2.3 Гірський водозабір з донною решіткою.. 27

2.3.1 Компоновка і конструкція гірського водозабора з донною решіткою 27

2.3.2 Розрахунок водозабірних прогонів. 27

2.3.2.1 Визначення розмірів донної решітки. 27

2.3.2.2 Розрахунок водозабірної траншеї 31

3. Магістральний канал. 33

4. Водоскидні греблі 35

4.1 Гідравлічний розрахунок водозливних гребель. 35

4.1.1 Щитова гребля. 36

4.1.2 Гідравлічний розрахунок комбінованої греблі 40

4.1.3 Розрахунок повеневих прогонів при гірському водозаборі 43

4.2 Розрахунок спряження б’єфів. 44

Додатки………………………………………………………….….....46

Література. 50