Сооружений

 

Одним из важнейших этапов проектирования открытого берегового водосброса является предварительное определение основных размеров сооружений, входящих в его состав. В число определяемых предварительными расчетами параметров сооружений открытого берегового водосброса входят:

1. Ширина быстротока В_б.

2. Число n_отв и размеры отверстий сбросного шлюза-регулятора (ширина b_отв.ш. и высота h_отв.ш.).

3. Отметка порога сбросного шлюза-регулятора Z ₁, равная отметке дна подводящего канала.

4. Отметка порога быстротока Z ₂, равная отметке дна сбросного (соединительного) канала.

5. Глубины воды в подводящем h_{к.п .}, сбросном (соединительном) h_к.с., и отводящем h_к.о. каналах.

6. Отметка дна отводящего канала Z_к.о..

При проектировании сооружений, входящих в состав открытого берегового водосброса необходимо соблюдать следующие рекомендации.

1. В соответствии с требованиями норм проектирования размеры водосбросных отверстий бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений должны приниматься стандартными. Ниже в таблицах 3.1 и 3.2 приведены стандартные размеры водосбросных отверстий бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений.

2. Отметки сооружений следует принимать с точностью 0.1 м.

3. Ширину каналов следует принимать с точностью 0.5 м.

 

Стандартные размеры пролета (ширины) отверстий гидротехнических

Сооружений, м

Таблица 3.1

0.4	0.6	0.8	1.0	1.25	1.5	1.75	2.0	2.25	2.5
3.0	3.5	4.0	4.5	5.0	6.0	7.0	8.0	10.0	12.0
14.0	16.0	18.0	20.0	22.0	24.0	27.0	30.0

 

Примечание. За пролет отверстия принимается размер в свету между ограничивающими отверстие боковыми вертикальными гранями сооружения.

 

Стандартные размеры высоты отверстий гидротехнических сооружений, м

Таблица 3.2

0.6	0.8	1.0	1.25	1.5	1.75	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
4.5	5.0	5.5	6.0	6.5	7.0	7.5	8.0	8.5	9.0

Примечание. За высоту отверстия принимается: для поверхностных отверстий – размер от порога до нормального подпорного уровня воды; для глубинных отверстий – размер от порога до верхней грани отверстия.

 

Для выполнения расчетов по предварительному определению основных размеров сооружений, входящих в состав открытого берегового водосброса, используются следующие исходные данные.

1. Расчетный максимальный расход Q.

2. Отметка нормального подпорного уровня воды в водохранилище (НПУ) Z_НПУ.

3. Отметка форсированного подпорного уровня воды в водохранилище (ФПУ) Z_ФПУ.

Ширина быстротока В_б предварительно определяется из следующих соображений. Значение В_б должно быть принято из условия обеспечения пропускной способности входа в быстроток в соответствии с формулой пропускной способности неподтопленного водослива с широким порогом

, (3.1)

где Q - расчетный максимальный расход; В_б - искомое значение ширины быстротока; Н ₀ - напор на пороге входа в быстроток с учетом скорости подхода; т_б - коэффициент расхода неподтопленного водослива с широким порогом, значение которого на предварительных этапах проектирования принимается равным т_б = 0.35.

На основании опыта проектирования ширина быстротока В_б обычно принимается равной В_б = 6 · Н, где Н – напор на входе в быстроток. Тогда, пренебрегая скоростью подхода, может быть записано выражение для определения ширины быстротока В_б в виде

. (3.2)

Окончательно значение В_б принимается как ближайшее стандартное значение ширины отверстия (см. табл. 3.1).

Соответствующее значение напора на входе в быстроток Н (и, следовательно, глубины воды в сбросном (соединительно) канале h_к.с.) может быть найдено по формуле

. (3.3)

Размеры отверстий сбросного шлюза определяются из следующих соображений. Сбросной шлюз проектируется таким образом, чтобы его пропускная способность была максимально возможной. Поэтому вход в сбросной шлюз проектируется как неподтопленный водослив с широким порогом. Обычно напор на пороге сбросного шлюза при пропуске максимального расхода воды Q при ФПУ в водохранилище принимается близким к напору на входе в быстроток и, следовательно, близким к глубине воды в сбросном (соединительном) канале h_к.с.. Высота отверстий сбросного шлюза принимается как размер от порога до нормального подпорного уровня воды. Тогда в первом приближении высота отверстий сбросного шлюза может быть найдена по формуле

h_{отв. ш.} = h_к.с – (Z_ФПУ – Z_НПУ). (3.4)

Окончательно значение h_{отв. ш.} принимается как ближайшее стандартное значение высоты отверстия (см. табл. 3.2).

Соответствующий напор на пороге сбросного шлюза при пропуске максимального расхода воды Q при ФПУ в водохранилище Н_ш равен

Н_ш = h_{отв. ш.} + (Z_ФПУ – Z_НПУ). (3.5)

Число отверстий сбросного шлюза n_отв. обычно принимается нечетным, что позволяет избежать сбойности течения и значительных размывов при пропуске расходов воды, меньших, чем максимальный сбросной расход. В курсовом проекте целесообразно принять n_отв. = 3. Ширина отверстий сбросного шлюза b_{отв. ш.} может быть найдена из формулы пропускной способности неподтопленного водослива с широким порогом, пренебрегая в запас скоростью подхода

, (3.6)

где т_ш – коэффициент расхода неподтопленного водослива с широким порогом, значение которого на предварительных этапах проектирования принимается равным т_ш = 0.35.

Окончательно значение b_{отв. ш.} принимается как ближайшее большее стандартное значение ширины отверстия (см. табл. 3.1).

Отметка порога сбросного шлюза Z ₁, равная отметке дна подводящего канала, очевидно, может быть определена по формуле

Z ₁ = Z_ФПУ – Н_ш. (3.7)

Отметка дна сбросного (соединительного) канала Z ₂ принимается из условия обеспечения неподтопленного истечения через сбросной шлюз. С некоторым запасом значение Z ₂ может быть принято по формуле

Z ₂ = Z ₁ + 0.5 · Н_ш – h_к.с. (3.8)

Полученное значение Z ₂ округляется в меньшую сторону с точностью до 0.1 м.

Глубина воды в отводящем канале принимается равной глубине воды в реке при прохождении максимального расчетного расхода воды, т.е. h_к.о. = h_н.б., а отметка дна отводящего канала принимается равной отметке дна реки Z_дна.

Ниже приведен пример расчетов по предварительному определению основных размеров сооружений, входящих в состав открытого берегового водосброса.

Пример 3.1. Предварительное определение параметров водосбросных сооружений открытого берегового водосброса.