Гідравлічний розрахунок водозливних гребель

 

Пропуск повеневих витрат через гідровузол здійснюється за допомогою низьконапірних гребель різних конструкцій.

Для проектування пропонуються два варіанти гребель:

1. щитова (оснащена плоскими затворами – щитами);

2. комбінована (частина греблі по довжині є щитовою, друга автоматичний водозлив).

Гідравлічний розрахунок водоскидних споруд виконують на пропуск розрахункових витрат різних забезпеченостей для двох розрахункових випадків:

а) основного;

б) перевірочного.

Для споруд IV класу капітальності процент забезпеченості повеневої витрати складає 5% для основного і 1% для перевірочного розрахункових випадків.

Пропуск розрахункової витрати для основного розрахункового випадку повинен забезпечуватись через водоскидні обладнання при їх повному відкритті при НПР у ВБ.

Пропуск розрахункової повеневої витрати для перевірочного розрахункового випадку повинен забезпечуватись через водоскидні обладнання при повному їх відкритті при ФПР у верхній б’єф.

 

Щитова гребля

а) Основний розрахунковий випадок.

Довжина водоскидного фронту щитової греблі залежить від прийнятої питомої витрати (витрата на 1 п.м.).

Питома витрата залежить від виду ґрунтів основи за греблею. Згідно рекомендацій для низько- і середньонапірних гідровузлів питому витрату можна приймати:

- для нескельних основ – 8÷10м²/с;

- для напівскельних і скельних основ – 30÷35 м²/с;

Тоді довжина водоскидного фронту щитової греблі

, м, (4.1)

де – розрахункова повенева витрата для основного розрахункового випадку () м³/с;

– сумарна промивна витрата донних промивних галерей, м³/с.

Отримане значення довжини водоскидного фронту ділять на прогони стандартної ширини (додаток 2, табл. 2.4). У водозабірних гідровузлах бажано мати прогони шириною 10÷12 м. Із рівняння витрати визначають напір на порозі греблі (рис. 4.1).

 

 

Рисунок 4.1 - Схема до гідравлічного розрахунку щитової греблі

 

 

, м, (4.2)

де – коефіцієнт бокового стиснення, =0,90÷0,95;

– коефіцієнт підтоплення;

– глибина води на порозі греблі з боку нижнього б’єфа:

,

– глибина води в НБ при витраті , визначається із графіку для річки.

Величина визначається по таблицям або графікам (рис. 6.3.). Так як відмітка поки ще невідома, попередньо приймаємо ;

– швидкість підходу (через незначну величину нею можна знехтувати);

– коефіцієнт витрати, який приймають в залежності від типу водозливу (з широким порогом або практичного профілю).

Визначаємо відмітку порогу щитової греблі.

, м, (4.3)

Відмітка порогу одного із прогонів щитової греблі, що межує з водозабірною спорудою, ув’язується з відміткою дна донних промивних галерей і приймається не вище останньої (для кращого змиву відкладень наносів у верхньому б’єфі).

Після цього уточнюють коефіцієнти і повторно визначають напір і

Лід пропускають через козирки щитків висотою

, м, (4.4)

де – максимальна товщина льоду в метрах.

 

б) Перевірочний розрахунковий випадок

Призначені розміри прогонів греблі повинні забезпечувати пропуск максимальної повеневої витрати розрахункової забезпеченості для відмітки рівня води у верхньому б’єфі, яка б не перевищувала ФПР.

В КП за розрахункову приймають витрату . Оскільки ФПР невідома, то розрахунок зводять до визначення ФПР.

Визначають напір на порозі греблі по залежності (4.2)

, м, (4.5)

При відомих НПР і ФПР визначають відмітку гребеня земляної греблі, верху прогонної будови бетонних споруд з врахуванням накату вітрової хвилі і нагону води. В КП можна прийняти перевищення відмітки гребеня земляної греблі над відміткою НПР рівним 2÷2,5 м.