Проектирование наливной плотины СПК "Новый рассвет" Бахчисарайского р-на АРК

Проектирование наливной плотины СПК "Новый рассвет" Бахчисарайского р-на АРК

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

ДП.5.092604.031.018.ПЗ

ПШЕНИЦЫНОЙ ЕЛЕНЫ АЛЕКСАНДРОВНЫ

2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Общая часть

1.1 Естественные и хозяйственно-строительные условия

1.1.1 Местоположение объекта

1.1.2 Климат

1.1.3    Гидрологические условия

1.1.4    Инженерно – геологические условия

2 Водохозяйственный расчет

3                   Компоновка сооружений

4                   Грунтовая плотина

4.1            Проектирование поперечного профиля грунтовой плотины

4.1.1    Определение отметки гребня плотины и её высоты

4.1.2    Проектирование гребня плотины

4.1.3    Проектирование откосов плотины

4.1.4    Проектирование дренажа

4.1.5    Проектирование противофильтрационных устройств

4.1.6    Проектирование сопряжения тела плотины с основанием и берегами

4.2            Расчет плотины на фильтрацию

4.3            Расчет низового откоса на устойчивость

5                   Наполняющий водовод

6                   Водовыпускное сооружение

6.1            Выбор типа и конструкции водовыпуска

6.2            Гидравлический расчет водовыпуска

6.3            Расчет пруда на опорожнение

7 Организация производства работ по строительству гидроузла.

 Объемы работ

8 Сметная стоимость строительства

9 Охрана труда при производстве строительных работ

10 Техническая эксплуатация гидроузла

11 Охрана окружающей среды

12 Экономическая эффективность

Список используемой литературы

Приложение

1                   ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1           Естественные и хозяйственно-строительные условия

1.1.1    Местоположение объекта

Наливной пруд оросительной системы располагается в 300 м севернее с. Танковое Бахчисарайского района. В низовье безымянной балки правого склона долины р. Бельбек. Село Танковое связанно асфальтированной дорогой Бахчисарай – Ялта с районным центром. Ближайшая железнодорожная станция Бахчисарая находится в 20 км от с. Танковое.

1.1.2    Климат

Температура.

Самый теплый месяц – июль-август, самый холодный – январь-февраль. Наибольшая среднегодовая температура +11,3°С, наименьшая -9°С. Абсолютная амплитуда колебания температуры 70 (наибольшая +39°С, наименьшая -31°С). Величина безморозного периода 154 дня. По средним многолетним данным первый заморозок осени 9.09.

Осадки.

Количество осадков колеблется в пределах 400-700мм. Норма осадков для створа пруда составляет 580мм, годовая сумма осадков в маловодном году 80% обеспеченности составляет 477мм.

Испарение с водной поверхности.

Среднемноголетняя величина испарения с водной поверхности составляет 678 мм, по году 80% обеспеченности 733 мм. Расчетная величина потерь на испарение (с учетом осадков) по маловодному году 80% обеспеченности составляет 393 мм.

Ветер.

Максимальная скорость ветра по м.с. Голубинка характеризуется следующими данными:

Таблица 1.1

1.1.3    Гидрогеологические условия

Водохранилище проектируется на сухой балке. Водосборная площадь балки в створе плотины составляет 1,57 км2. Собственный сток балки настолько незначителен, что в расчетах наполнения пруда не учитывается.

Максимальные расходы и объёмы ливневого стока, согласно расчетам, характеризуются следующими данными:

Таблица 1.2

Наполнение пруда предусматривается из реки Бельбек. Расчетный сток реки Бельбек по маловодному году 80% обеспеченности характеризуется следующими данными:

Таблица 1.3

Наполнение пруда предусматривается вневегетационный период декабрь-март, когда в р. Бельбек имеется большой свободный сток.

Общее поступление в пруд твердого стока определено в объёме 280 м3 в год или 14,0 тыс. м3 за срок 50 лет.

1.1.4    Инженерно-геологические условия

Наливной пруд предназначен для орошения и располагается в эрозийной балке, впадающей в долину р. Бельбек, в пределах южного склона обширной межгорной долины, разделяющей внутреннюю гряду Крымских гор.

Участок створа плотины и чаша пруда сложены известняками инкерманского яруса нижнего палеогена и четвертичными отложениями.

Известняки светло-серые, органогенные, массивные, крепкие. Четвертичные отложения представлены двумя генетическими видами пород:

a)                делювиально-пролювиальными, залегающими в днище балки и представленными древесными грунтами и суглинками общей мощностью 07 – 4,2 м. Водопоглощающие породы – выветренная зона известняков и древесные грунты.

Водоупор – монолитная зона известняков.

Грунтовые воды в балке на период изысканий под плотиной встречаются на глубине 5-7 м.

2                   ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ РАСЧЕТ

Проектируемый пруд является наливным. Наполнение его осуществляется в осенне-зимний период из реки Бельбек по наполняющему водоводу.

Согласно топографической характеристике чаши пруда отметке НПУ = 74,60м соответствует объём:

WНПУ = 335 тыс. м3

Площадь зеркала:

FНПУ = 4,05 га

Отметке ФПУ = 78,20 м соответствует объём:

WФПУ = 495 тыс. м3

Площадь зеркала:

FФПУ = 5,1 га

Отметке УМО = 59,10 м соответствует объём:

WУМО = 14,0 тыс. м3

Площадь зеркала:

FУМО = 0,51 га

Потери воды на фильтрацию через основание и тело плотины при хороших геологических условиях принимаются 15% от полного объёма пруда.

WФ = 0,15Wср., тыс. м3         (2.1)

где Wср – средний объём пруда, тыс. м3

Wср =  + WУМО =  +14 = 174,5 тыс. м3    (2.2)

WФ = 0,15 · 174,5 = 26,2 тыс. м3

Потери на испарение с водной поверхности определяем по формуле:

WИСП. = hисп. · Fср. = 0,393 · 174,5 = 68,57 тыс. м3              (2.3)

где    hисп. – слой испарений, принятый по карте изолиний,

hисп.= 393мм;

Fср. – средняя площадь зеркала, соответствующая среднему объему,

Wср - = 174,5 тыс. м3;

Общие потери воды из пруда:

WПОТ. = WФ + WИСП. = 26,2 +68,57 = 94,77 тыс. м3          (2.4)

Полезная отдача из пруда:

WПОЛ. = WНПУ - WУМО - WПОТ. = 335 – 94,77 – 14 = 226,23 тыс.м3      (2.5)

Возможная площадь орошения:

ωор. =  =  = 113 га                                      (2.6)

где     - средневзвешенная оросительная норма,

 = 2000 м3/га

3. КОМПОНОВКА СООРУЖЕНИЙ

В состав сооружений гидроузла входят:

1.                Земляная плотина с ядром, высота которой 28,2 м назначена с учетом создания аккумулирующей ёмкости для полного зарегулирования паводка.

2.                Водовыпуск для подачи воды для орошения и опорожнения пруда. Трасса водовыпуска прокладывается у правого борта, где скала почти выходит на поверхность, что позволит разместить трубу водовыпуска на прочном основании.

3.                Трубопровод для наполнения пруда начинается у автодороги Бахчисарай-Ялта, далее проходит по окраине села Танковое, затем у плотины переходит на левый борт, где заходит в пруд.

В связи с отсутствием поводкового водосброса компоновка гидроузла отличается простотой.

4. ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА

4.1 Проектирование поперечного профиля плотины и её высоты

4.1.1 Определение отметки гребня плотины и её высоты

Отметку гребня плотины назначаем су четом возвышения его над расчетным уровнем воды. Возвышение гребня плотины «h» определяем по двум расчетным уровням воды в верхнем бьефе:

1.                По нормальному подпорному уровню;

2.                По форсированному подпорному уровню.

Возвышение гребня плотины определяем с учетом высоты наката ветровой волны «hн», ветрового нагона «∆h» и конструктивного запаса «а».

h = hн + ∆h + а                                        (4.1)

где    hн – высота наката ветровой волны на откос, м;

∆h – высота ветрового нагона, м;

а – конструктивный запас, м. Зависит от класса капитальности, для плотины 3 класса а = 0,5 м.

Прежде чем определить высоту наката ветровой волны на откос, необходимо определить высоту бегущей волны «h%» расчетной обеспеченности, её длину «λ» и период «Т». Элементы ветровых волн зависят от скорости ветра, длины разгона волны и формы водохранилища.

Расчетная скорость ветра на высоте 10 м определяется по формуле 4.2:

VР = KZ × K f i × VZ                                            (4.2)

где    KZ – коэффициент приведения к высоте 10м. при высоте плотины более 10 м KZ = 1;

K fi – коэффициент пересчета данных по скоростям ветра, измеренных по флючеру. При V < 20 м/с K fi = 1,0;

VZ – максимальная скорость ветра, измеренная на высоте Z.

При НПУ VZ – 4% обеспеченности, при ФПУ – 50% обеспеченности.

V40% = 16 м/с, V50% = 7,3 м/с.

Расчеты при НПУ ФПУ

Расчетная скорость ветра:    VР = 1·1·16 = 16 м/с

VР = 1·1·7,3 = 7,3 м/с

Средние параметры волны в глубоководной зоне определяем в следующем порядке:

Определяем безразмерные величины:

  и                                                   (4.3)

где     - ускорение свободного падения  = 9,81 м/с2;

 - продолжительность действия ветра. Для предварительных расчетов принимаем  = 6 часов;

 - расчетная длина волны,  = 5,6 км.

                    = 5,6 км                                                  = 6,2 км

 =  = 13237                               =  = 29027

 =  = 176,3  =  = 937

По графику 1.5 [Л1] с 23 по найденным величинам находим:

 и                                                   (4.4)

 = 0,09 = 4,4                       = 0,12 = 5,3

 = 0,025 = 1,8                   = 0,045 = 2,9

Среднюю величину высоты волны  и период Т определяем по минимальным значениям.

 = 0,025  = 1,8            = 0,45;  = 0,24

 =  =  = 0            =  =  = 0

Т =  =  = 2,94 с            Т =  =  = 2,16 с

Средняя длина волны определяется по формуле:

λd =                                                     (4.5)

λd =  =  = 13,5 м                  λd =  =  =7,3 м

Обеспеченность высоты волны при определении высоты каната принимается равной 1% обеспеченности. Высоту волны при этой обеспеченности определяем по формуле:

= Кi ·                                               (4.6)

где Кi – коэффициент принимается по графику1.6 [Л1] с 24

при  = 176,3 Кi = 2,07                          = 937 Кi = 2,13

= 2,07 · 0,65 = 1,35 м                        = 2,13 · 0,24 = 0,51 м

Высоту наката волны для глубоководной зоны определяем по формуле:

 = Кт · Кр · Кsр · Кгип ·  ·  (4.7)

где    Кт и Кр – коэффициент принимается по таблице 1.4 [Л1] с 24,

в зависимости от вида покрытия откоса. Для железобетонных плит Кт= 1,0; Кр= 0,9.

Кsр – коэффициент зависящий от крутизны откоса и скорости ветра.

Принимаем по таблице 1.5 [Л1] с 25,

Кsр = 1,5                                Кsр = 1,1

Кгип - коэффициент принимается по графику ……… в зависимости от отношения λd/

 =  =10; Кгип =1,38                 =  =14,5; Кгип =1,7

 – коэффициент, учитывающий угол между фронтом волны и нормалию к оси плотины. Принимаем  =0, тогда = 1,0.

Подставляем данные в формулу 1.7, получим:

 = 1·0,9·1,5·1,38·1·1,35 =2,52          = 1·0,9·1,1·1,7·1·0,51 =0,86

Высоту ветрового нагона определяем по формуле:

∆h =  =                                            (4.8)

где     – коэффициент принимается в зависимости от скорости ветра,

 = 2 · 10-6;

 - глубина воды перед плотиной

при НПУ  = НПУ -     дна = 74,5 – 51,5 = 23 м;

при ФПУ  = ФПУ -    дна = 78,2 – 51,5 = 26,7 м.

∆h = 2 · 10-6  =0,013 м     ∆h = 2 · 10-6  =0,003 м

Подставляем найденные величины в формулу 4.1, получим:

 h = 2,51 + 0,013 + 0,5 = 3,023 м   h = 0,86 + 0,003 + 0,5 = 1,363 м

Отметка гребня плотины:

ГП = НПУ+ h =74,5+3,023=77,523м ГП = ФПУ+ h =78,2+1,36=79,56м

Из двух значений принимаем большее значение. Окончательно принимаем отметку гребня ГП = 79,60 м.

Определяем проектную высоту плотины:

Нпр. = ГП - осн., м                                             (4.9)

где     осн. – отметка основания плотины, м.

 осн. = тальв. – tр.с., м                                       (4.10)

где     тальв. – отметка тальвега, равная 51,6 м;

tр.с. – толщина снятия растительного слоя в тальвеге,

tр.с. = 0,2 м.

осн. = 51,6 – 0,2 = 51,4 м

          Нпр. = 79,6 – 51,4 = 28,2 м

В первые годы эксплуатации плотина даст осадку. Принимая величину осадки для хорошо укатанных плотин равной 2% от Нпр., определим строительную высоту плотины:

Нстр. = 1,02 · Нпр. = 1,02 · 28,2 = 28,76 м                            (4.11)

4.1.2 Проектирование гребня плотины

Гребень плотины необходим для придания устойчивости поперечному профилю плотины. Ширину гребня назначаем, исходя из категории проектируемой дороги, равной 8 м. Длина плотины по гребню составляет 199 м. Проезжую часть дороги укрепляем одеждой, в состав которой входят покрытие и основание. Покрытие выполняем щебенистым, толщиной 0,2 м. Основание выполняет роль дренирующего слоя. Вода из дренирующего слоя корытного профиля отводится через дренажные воронки на откосы. Воронки располагаются по обеим сторонам корыта в шахматном порядке на расстоянии 4 м друг от друга. Для стока поверхностных вод гребень выполняем с поперечным уклоном 4% в обе стороны от оси. По краям гребня с обеих сторон устанавливаем сигнальные столбики через 3 м друг от друга. Отметка гребня определена расчетом и составляет 79,6 м.

4.1.3 Проектирование откосов плотины

Откосы плотины ломаного очертания. Крутизна их зависит от высоты плотины, грунтов тела плотины и основания, способов производства работ. Принимаем следующее заложение откосов:

верхового – m1 = 3,0

низового - m2 = 2,5

На обоих откосах проектируем бермы на отметке 67,00 шириной по 4 м. Берма низового откоса отводит в нижний бьеф дождевые и талые воды. Для этого ей придаем поперечный уклон 2% в сторону откоса и устраиваем на внутренней стороне кювет-канаву. Эта берма также служит для надзора и ремонта откоса.

Верховой откос плотины подвергается действию волн пруда, ледяного покрова, атмосферному влиянию, поэтому укрепляем его от отметки 67,00 до отметки 59,10 гравийно-галечниковой обсыпкой, а выше до отметки гребня плотины – железобетонными плитами ПКО-10 (4×2). Плиты укладываем на подготовку из щебня толщиной 0,2 м и омоноличиваем в карты. Крепление верхового откоса производится как с гребня, так и с бермы верхового откоса.

Низовой откос засеваем многолетними травами по слою растительного грунта толщиной 0,2 м для ослабления разрушающего действия атмосферных осадков и ветров. Чтобы грунт не оползал, нарезаем на откосах борозды.

4.1.4 Проектирование дренажа

Дренаж плотины предназначен для:

ü    недопущения выхода фильтрационного потока на низовой откос;

ü    понижения кривой депрессии, а следовательно, повышения устойчивости низового откоса;

ü    отвода воды, фильтрующейся через тело плотины и основание в нижний бьеф;

ü    предотвращения возникновения фильтрационных деформаций.

В проекте принято дренажное устройство в виде дренажной призмы из камня. Со стороны тела плотины дренаж окружен обратным фильтром из щебня

d = 20-40 мм и разнозернистого песка. Толщина слоев фильтра 20 см. Дренаж имеет форму трапеции со следующими разрезами:

- высота – 4м;

- ширина по верху – 2 м;

- заложение откосов m1 = 1,5; m2 = 2,5.

4.1.5 Проектирование противофильтрационных устройств

Противофильтрационным устройством является ядро в центральной части плотины. Ось ядра совмещена с осью плотины. Ядро отсыпается из суглинков. В поперечном сечении оно имеет форму трапеции с размерами: ширина поверху – 3м, понизу в русловой части – 16 м, крутизна откосов 1:0,25. Верх ядра возвышается над ФПУ на высоту капиллярного поднятия.

4.1.6 Проектирование сопряжения тела плотины с основанием и берегами

Для предотвращения вредных последствий фильтрации в основании плотины и для повышения её устойчивости против плоского сдвига проектируем в основании замок. Врезка осуществляется в коренные породы на глубину от 1,0 до 9,6 м. Ширина замка по дну 4 м, крутизна откосов 1:1,0.

Сопряжение тела плотины с берегами выполняется планировкой откосов наклонными уступами. Перед насыпкой тела плотины в основании удаляется растительный грунт и грунты с высоким коэффициентом фильтрации. Затем пропашным плугом рыхлится основание и уплотняется кулачковыми катками толщиной слоя 20-30 см.

4.2 Расчет плотины на фильтрацию

Целью фильтрационного расчета является определение положения кривой депрессии в теле плотины и полного фильтрационного расхода.

Расчет ведем при отметке НПУ в пруде.

Определяем напор по формуле:

Н = НПУ - тальв. = 74,5 – 51,25 = 23,25 м             (4.12)

Определяем положение раздельного сечения:

ΔL =  · Н =  · 23,25 = 9,96 ≈ 10 м             (4.13)

Аналитически определяем расстояние от раздельного сечения до начала дренажа и проверяем его графически:

L=ΔL+( ГП- НПУ)·+Вгр+Вбер+( ГП - др.)· - ( др –

- осн.)· =10+(79,6-74,5)·3+8+4+(79,6-55,25)·2,5-(55,25-51,25)·1,5=

= 92,18 м                                                                                       (4.14)

где    ΔL – раздельное сечение, м;

          ГП – отметка гребня плотины, м;

          НПУ – отметка нормального подпорного уровня, м;

         Вгр – ширина гребня, м;

         Вбер – ширина бермы, м;

 - заложение низового откоса;

 - заложение верхового откоса;

          осн. – отметка основания, м;

          др – отметка верха дренажа, м;

 – заложение внутреннего откоса дренажа.

Приводим грунт тела ядра к грунту тела плотины:

Я =  ·  =  · 10 = 2500 м                       (4.15)

где     - коэффициент фильтрации грунта тела плотины, =0,08м/сут;

 - коэффициент фильтрации грунта тела ядра, =0,08 м/сут;

 - средняя толщина ядра, м.

 =  =  = 10 м

Определяем приведенную длину:

Lпр. = L + Я -  = 92,18 + 2500 – 10 = 2582,18 м            (4.16)

Определяем ординату кривой депрессии на входе в дренаж:

h1 =  -  =  - 2582,18 = 0,1 м (4.17)

Определяем заход кривой депрессии в дренаж:

I =  =  = 0,05 м                                            (4.18)

Строим кривую депрессии по уравнению:

y2 = 2 h1· х, м2                                          (4.19)

Задаемся значением «х» и вычисляем «у», сводя расчеты в таблицу 4.1

Таблица 4.1

Строим кривую депрессии в системе координат ХОУ.

Определяем удельный фильтрационный расход через тело плотины:

qф = Кф · h1 = 20 · 0,1 = 2 м3/сут/м                             (4.20)

где    Кф – коэффициент фильтрации грунта тела плотины,

Кф= 20 м/сут.

Полный фильтрационный расход будет:

Qф =  qф·Lпл= 0,5·2·199 = 199 м3/сут                       (4.21)

где    Lпл – длина плотины по гребню, м.

4.3 Расчет низового откоса на устойчивость

Расчет низового откоса на устойчивость проводим с целью проверки достаточности заложения низового откоса. Расчет проводим по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Вычерчиваем низовой клин плотины с осредненным откосом. В полученный профиль переносим кривую депрессии. Из середины откоса проводим вверх вертикальную линию и другую линию под углом 85° к откосу. Между этими лучами находится область центров кривых скольжения. Откладываем отрезки АВ и АД в зависимости от проектной высоты и заложения низового откоса. Проводим дуги ВС и ДF. Получили криволинейный 4-х угольник ВСДF – область центров кривых скольжения. Расчет ведем, располагая поочередно в этой области 3 центра кривых. Выбираем радиусы R1=64 м, R2=72 м и R3=56 м так, чтобы дуги, соответствующие им, захватили половину гребня, часть поперечного профиля плотины и основания и вышли за низовым откосом.

Отсек грунта, заключенный между гребнем, осредненным низовым откосом и кривой скольжения, делим на полосы, шириной в=0,1R. По каждой полосе измеряем высоту слоя сухого и мокрого грунта и записываем результаты в таблицы. (см. Приложения В, Г)

Вычисляем приведенную высоту слоя грунта по формуле:

hпр = hсух +  · hмок                                               (4.22)

где    hсух – высота слоя сухого грунта, измеренная по середине каждой полосы, м;

hмок - высота слоя мокрого грунта, измеренная по середине каждой полосы, м;

 - плотность мокрого грунта,  =1,02 т/м3;

 - плотность сухого грунта,  = 2 т/м3

Вычисляют для каждой полосы -  и :

 =  (4.23)

 =                                   (4.24)

где     – порядковый номер полосы;

Определяем произведения hпр ·  и hпр · , результаты вычислений сводим в таблицы (Приложения В, Г).

Ведем подсчет удерживающих сил, пользуясь известными значениями углов естественного откоса () и удельных сцеплений (С, т/м2)

Определяем длины дуг, соответствующих различным грунтам:

L =  · , м                                           (4.25)

где    R – радиус дуги скольжения, м;

 – угол, соответствующий каждой зоне грунта в сухом и мокром состоянии.

Пользуясь графическим Приложением к расчету, определяем площади зон действия фильтрационного потока до дренажа – W1 и после него – W2.

W = Σ hмок· В, м2                                               (4.26)

Определяем радиусы r1 и r2 и уклоны зон i1 и i2

Коэффициент устойчивости низового откоса определяется по формуле:

Куст =  ≥            (4.27)

где     – нормативный коэффициент устойчивости откоса, равный для 3 класса капитальности 1,1

К1 = 1,6                       К2= 1,75                       К3= 1,51

Средний коэффициент устойчивости будет:

Кср =  =  = 1,62 > 1,1

Низовой откос устойчив, так как Кср > следовательно, заложение его принято верно.

5 НАПОЛНЯЮЩИЙ ВОДОВОД

Наполнение пруда производится с помощью существующей насосной станцией на р. Бельбек. Общая протяженность подпитывающего тракта составляет 1837 м, из них – 1312 м существующий трубопровод и требуется строительство нового трубопровода длиной 525 м.

Новый трубопровод начинается от автодороги Бахчисарай-Ялта и заканчивается включением в пруд.

До ПК1 + 41 трубопровод прокладывается в одной траншее с трубопроводом МКр, а далее, в районе плотины переходит на левый берег, где включается в пруд.

На начальном участке до ПК1 + 41 трубопровод запроектирован из асбестоцементных труб ВТ-9 dу=300 мм. От ПК1 + 41 до ПК4 + 64, где трубопровод прокладывается у подошвы плотины, он запроектирован из стальных труб 3255×7 мм. Концевой участок подпитывающего тракта представляет собой прокоп, отрываемый в скальных грунтах.

Расход наполняющего трубопровода 100 л/с.

Определяем d асбестоцементных труб:

dа/ц = 1,13 , м                             (5.1)

где    Q – расход наполняющего водовода, Q = 100 л/с;

ν – скорость движения воды в асбестоцементных трубах, ν = 2 м/с.

dа/ц = 1,13 = 0,253 м                                   

Принимаем d = 300 мм.

Потери напора по длине асбестоцементного трубопровода:

hl = АlQ2                                          (5.2)

где    А – удельное сопротивление для асбестоцементных труб, А=2,03;

l – длина трубопровода, l = 141 м

hl = 2,03 · 141 · 0,12 = 2,86 м

Местные потери:

hм = 0,1hl = 0,1 · 2,86 = 0,286 м                       (5.3)

Определяем диаметр стальных труб.

Скорость движения воды в стальных трубах ν = 1,5 м/с.

dст = 1,13 = 1,13 = 0,292 м

Принимаем d = 325 мм.

Потери по длине:

hl = АlQ2

где    А – удельное сопротивление для стальных труб, А=0,6187;

l – длина участка трубопровода для стальных труб, l = 333 м

hl = 0,6187 · 333 · 0,12 = 2,06 м

Местные потери:

hм = 0,1hl = 0,1 · 2,06 = 0,206 м

Определяем напор в наполняющем трубопроводе по формуле:

Н = Нгеод. + Σhl + Σhм + hсв.                      (5.4)

где Нгеод. – геодезическая высота, Нгеод = 80,6 – 20,6 = 60 м;

Σhl – суммарные потери по длине в а/ц и стальном трубопроводе;

Σhм – тоже для местных потерь;

hсв. – свободный напор, hсв. = 1,0 м

Н = 60 + 2,86 +0,286 + 2,06 +0,206 + 1 = 66,412 м

6 ВОДОВЫПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ

6.1 Выбор типа и конструкции водовыпуска

Пруд проектируется для целей орошения. Для подачи воды на орошение в теле плотины предусмотрен донный трубчатый водовыпуск. Вход в водовыпуск расположен ниже УМО, что позволяет выпускать воду из пруда частично или полностью во время ремонта откосов плотины и очистки ложа пруда от наносов.

Донный трубчатый водовыпуск запроектирован в виде стальной сварной трубы диаметром 300 мм, уложенной под телом плотины. Общая длина водовыпуска 145 м. По длине трубы на неё наварены металлические диафрагмы, служащие для увеличения пути фильтрационного потока под сооружением. В голове водовыпуска установлен приемный колодец, снабженный шандорами и решеткой, оголовок трубы, помещенной в колодец, снабжен раструбом и сеткой. В конце водовыпуска устроен выход в колодец с задвижками: основными и ремонтной. Основные обеспечивают подачу воды на орошение и на сброс. На сбросном трубопроводе запроектирован водобойный колодец.

Траншея под водовыпуск забивается жирными суглинками с тщательным уплотнением вручную. Под диафрагмы устанавливаются специальные приямки. Во избежание коррозии трубы покрывают усиленной гидроизоляцией в два слоя.

6.2 Гидравлический расчет водовыпуска

Расчет сводится к подбору диаметра трубы водовыпуска, позволяющего пропустить необходимый расход.

Пропускная способность напорного водовыпуска может быть определена по формуле:

Q = μω , м/с                                             (6.1)

где    μ – коэффициент расхода системы;

ω – площадь поперечного сечения трубы при принятом диаметре, м2;

Н – напор перед трубой водовыпуска, м.

Принимаем стальные трубы диаметром 300 мм (0,3 м) и определяем площадь поперечного сечения трубы

ω =  =  = 0,07 м2                     (6.2)

Коэффициент расхода системы определяем по формуле:

μ =  =  = 0,3                                 (6.3)

где     - сумма коэффициентов сопротивления – местных и по длине;

 =  +  = 9,67 + 1,77 = 11,44 (6.4)

 =ξвх + ξреш + ξзадв + ξвых= 0,1+0,2+1+0,47= 1,77  (6.5)

где    ξвх – сопротивление на входе, ξвх = 0,1;

ξреш – сопротивление в решетке, ξреш = 0,47;

ξзадв – сопротивление задвижки, ξзадв = 0,2;

ξвых – сопротивление на выходе, ξвых = 1

ξреш = 1,5 4 = 1,5 4 = 0,47                   (6.6)

где    d1 – диаметр раструба, равный 400 мм.

Сопротивление по длине вычисляем по формуле:

ξдл =  =  = 9,67                                   (6.7)

где    λ – коэффициент трения для стальных труб;

l – длина трубы водовыпуска, м; l = 145 м.

Определяем напор перед водовыпуском:

Н = УМО - ОСИ трубы на выходе = 59,10 – 51,07 = 8,03 м (6.8)

Подставив полученные данные в формулу 6.1, получим пропускную способность водовыпуска:

Q = 0,3 × 0,07 × 4,43 = 0,26 м3/с

При принятом диаметре d = 0,3 м, получена пропускная способность Q = 0,26 м3/с . Этого расхода достаточно для орошения 113 га орошаемых земель.

6.3 Расчет пруда на опорожнение

Расчет пруда на опорожнение сводится к определению времени опорожнения пруда при выпуске из него воды.

Уровни воды берем через 1,0 м от отметки НПУ = 74,5 до отметки оси трубы на входе = 52,00 м.

Объем пруда при различных уровнях берем по топографической характеристике чаши пруда, пользуясь кривой объемов W = f(Н)

(Приложение А).

Объем сливной призмы определяем как разность между двумя соседними объемами. Средние уровни – среднее арифметическое между двумя соседними уровнями. Напор вычисляем как разность между средним уровнем и отметкой оси трубы на входе.

Расход определяем по формуле 6.1 в м3/с и переводим его в тыс. м3/сут. Время опорожнения находим делением объема сливной призмы в тыс. м3 на расход в тыс. м3/сут.

Результаты сводим в таблицу 6.1

Таблица 6.1 – Расчет на опорожнение.

Поскольку в нормальных условиях эксплуатации пруд должен опорожняться слоями не больше 0,2 м/сут., фактический срок опорожнения составит 63,9 суток.

7 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ ГИДРОУЗЛА. ОБЪЕМЫ РАБОТ

Возведению любых гидротехнических сооружений предшествуют работы по переноса проекта в натуру. Он состоит в закреплении на местности отдельных точек сооружения, определяющих его основные осевые лини в соответствии с положением их на генплане.

После переноса проекта в натуру приступают к подготовке основания плотины и ложа пруда.

Первой операцией строительства является снятие растительного слоя грунта с основания плотины, пруда и карьера. Толщина снятия растительного слоя колеблется от 0,2 м по бортам до 1,4 м в тальвеге, где удаляют илистые грунты с малым удельным сцеплением. Срезка растительного грунта ведется бульдозером Д-192 с перемещением 30-70 м. Часть растительного грунта в объеме, необходимом для крепления низового откоса, остается во временном отвале со стороны нижнего бьефа плотины. Остальной грунт грузиться на самосвалы и перемещается во временные отвалы выше зоны НПУ.

Разработка грунта в траншее под замок производится:

1.                На правом крутом склоне экскаватором прямая лопата с емкостью ковша 0,65 м3 с погрузкой на автотранспорт и возкой в ядро плотины.

2.                Экскаватором - драглайн емкостью 0,8 м3 с выбросом грунта на бровку котлована с перемещением бульдозером на расстоянии от 10 до 30 м, в пригрузочные призмы и ядро плотины.

Разработка грунта в замке производится с оставлением по периметру защитного слоя 30 см, который дорабатывается перед забивкой замка. Доработка защитного слоя производится в днище бульдозером с выбросом экскаватором – драглайн емкостью 0,8 м3 на бровку, на откосах – экскаватором – драглайн.

Укладка грунта в тело плотины и замок ведется с послойным уплотнением слоя 20-30 см при оптимальной влажности. Если грунт, завезенный из карьера, обладает влажностью выше оптимальной, его подсушивают на месте укладки после разравнивания путем выветривания и естественного испарения.

Строительство ведется в весенне-летний период. Чтобы уложенный грунт не переувлажнялся атмосферными осадками, уплотнение производится немедленно.

Наращивание плотины производится по всему профилю плотины. Уплотнение грунтов в замке и теле плотины производиться по всему профилю. Уплотнение грунтов в замке и теле плотины производится кулачными катками Д-220 за 12-18 проходов, в местах сопряжения ядра с бортами дополнительно уплотняют грунт пневмотрамбовками.

Страницы: 1, 2