Расчет комбинированного водобойного колодца

В результате гидравлического расчета комбинированного водобойного колодца необходимо определить высоту водобойной стенки , заглубление плиты и длину колодца

Высота водобойной стенки выбирается из условия образования за ней гидравлического прыжка в критическом положении, то есть для заданного максимального расхода высота стенки должна быть такой, чтобы сжатая глубина за стенкой и бытовая глубина в нижнем бьефе были сопряженными. Исходя из этого условия, вычисляем сжатую глубину за водобойной стенкой комбинированного колодца

Вычисляем полный запас удельной энергии потока перед водобойной стенкой относительно дня нижнего бьефа (дна русла)

и полный напор на стенке

Отсюда находим высоту водобойной стенки

Далее определяем раздельную глубину, сопряженную со сжато глубиной за водосливной плотиной

принимая коэффициент затопления гидравлического прыжка, равным , вычисляем глубину воды в колодце

Тогда скорость потока в колодце

а глубина воды перед водобойной стенкой составит

Можно видеть, что в проектном случае заглубление водобойной плиты

является величиной положительной.

Далее расчет производится методом последовательных приближений(итераций), поскольку используемая в нем сжатая глубина зависит от высоты падения потока в нижний бьеф , нарастающей с увеличением .

Последовательно вычисляем

,

Вычисляем невязку в расчете сжатой глубины

Так как невязка более 3% повторяем расчет сжатой глубины в следующей итерации

Поскольку невязка

принимаем

Далее находим

и

Так как невязка более 3% повторяем расчет глубины водобойного колодца на следующем итерационном шаге. Находим.

,

Вычисляем невязку в расчете сжатой глубины

Поскольку невязка менее 3%, принимаем

Далее находим

Поскольку невязка менее 3%, окончательно принимаем глубину колодца, равной

Длину гидравлического прыжка в водобойном колодце, ограниченном водобойной стенкой вычисляем по формулам Н.Н. Павловского

 

и М.Д. Чертоусова

Принимая в качестве расчетного максимальное значение ,длину водобойного колодца , отсчитываемую от сжатого сечения, определяем по формуле

 

 

РАСЧЕТ ФИЛЬТРАЦИИ ПОД ВОДОСЛИВНОЙ ПЛОТИНОЙ

Расчеты фильтрации под плотиной выполняются с целью: определения потерь воды из водохранилища; уточнения условий статической устойчивости сооружения с учетом давления фильтрационного потока на подошву плотины и плиты водобоя; оценки возможности выноса частиц грунта фильтрационным потоком в неукрепленной части русла за водобойным колодцем.

 

Исходные данные

Таблица 3.1

Исходные данные для расчета фильтрации под водосливом

 

№	Наименование заданного параметра	Обозначение, величина, описание
	Отметка нормального подпорного уровня, м	НПУ=35
	Отметка дна перед и ниже плотины, м	дна=0
	Расчетный расход, м^3/с	250
	Ширина водосливного плотины, м
	Уклон дня русла	i =8*10^-4
	Шероховатость русла (по Н.Н. Павловскому)	n =0,025
	Плановое очертание примыкающего к плотине расчетного участка русла	прямолинейное
	Форма поперечного сечения русла	прямоугольная
	Коэффициент фильтрации грунтов, см/с
	Толщина проницаемого слоя, м
	Длина понура, м
	Глубина забивки шпунта, м

 

Построение гидрометрической сетки

Фильтрационного течения

Гидрометрическая сетка течения при заданных условиях (табл. 3.1) показана на чертеже. В результате ее построения область фильтрации разбита на 6 поясов равного удельного расхода и двенадцать полос , разделенных эвипотенциалями .

Вычислим бытовую глубину в нижнем бьефе при расходе

Таким образом, при девствующем напоре, равно

гидравлические потери между соседними эквипотенциалями составят

Расчет скоростей фильтрационного потока

На выходе в нижний бьеф

 

Поскольку фильтрация в грунтовом основании водосливной плотины имеет ламинарный характер, то скорость фильтрационного потока в произвольной точке определяется по формуле

где расстояние между двумя соседними линиями равного потенциала, м.

Для построения эпюры скоростей на выходе фильтрационного потока в нижний бьеф рассмотрим последнюю 1-ю полосу, находящуюся между эквипотенциалью и дренажем на рисберме. Замеряя по построенной гидродинамической сетке расстояния от до дренажа и пересчитывая в соответствии с масштабом снятые с чертежа значения на натуру, получим: Отсюда находим значения скоростей для построения эпюры

При построении эпюры скоростей начало координат совмещено с началом дренированной рисбермы.