Водосбросная плотина в составе средненапорного гидроузла

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Февраля 2013 в 00:00, курсовая работа

Краткое описание

Выбор удельного расхода через водосбросные и водопропускные сооружения выполняется путем технико-экономического сравнения вариантов с учетом геологического строения основания, скоростей течения, допускаемой глубины размыва, условия гашения энергии и растекания потока в нижнем бьефе.
Для определения удельного расхода на предварительных стадиях проектирования воспользуемся следующими способами

Содержание

Глава 1.
Условие района строительства (исходные данные). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Глава 2.
Конструирование водослива и гидравлические расчеты. . . . . . . . . . . . . . 4
Выбор удельного расхода на рисберме. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Проектирование водосливного фронта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Определение напора на гребне водослива. . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Определение условия сопряжения бьефов при
маневрировании затворами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
2.5 Расчет водобойного колодца. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Расчет пропуска поверочного расхода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Расчёт водобойного колодца со стенкой.. . . . . . . . . . . . . . . .15
Глава 3.
Проектирование подземного контура и фильтрационные расчеты. . . . . . 17
Выбор схемы подземного контура. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Построение эпюры фильтрационного противодавления. . . . . .17
Определение фильтрационного расхода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Определение фильтрационной прочности грунтов основания .17
Глава 4.
Проектирование конструкции водосливной плотины и
статические расчеты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Сбор действующих нагрузок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Расчет устойчивости на сдвиг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Расчет контактных напряжений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..27
Глава 5.
Гидравлические расчеты пропуска строительных расходов......28-29

Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Прикрепленные файлы: 1 файл

ГалимовГС КП печать.docx

— 636.01 Кб (Скачать документ)

                Московский Государственный Строительный Университет

                                      Кафедра гидротехнических сооружений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Курсовая работа

На тему : ”Водосбросная плотина в составе

средненапорного гидроузла”.

 

 

                                                          

 

 

Факультет:   ГСС

Курс:   IV

Группа: 5

Студент:  Галимов И.М.

Консультант: Бестужева А.С.

 

 

                                                  

 

 

 

 

                                                                            

Москва 2012

Оглавление  курсового проекта

                                       

                                                Глава 1.

 Условие района строительства (исходные данные). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

                                                Глава 2.

  Конструирование водослива и гидравлические  расчеты. . . . . . . . . . . . . . 4

    1. Выбор удельного расхода на рисберме. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
    2. Проектирование водосливного фронта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
    3. Определение напора на гребне водослива. . . . . . . . . . . . . . . . . 6
    4. Определение условия сопряжения бьефов при

    маневрировании затворами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2.5  Расчет водобойного колодца. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

    1. Расчет пропуска поверочного расхода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
    2. Расчёт водобойного колодца со стенкой.. . . . . . . . . . . . . . . .15

                                               Глава 3.

   Проектирование подземного контура и фильтрационные расчеты. . . . . . 17

    1. Выбор схемы подземного контура. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
    2. Построение эпюры фильтрационного противодавления. . . . . .17
    3. Определение фильтрационного расхода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
    4. Определение фильтрационной прочности грунтов основания .17

                                               Глава 4. 

     Проектирование конструкции водосливной плотины и

                        статические расчеты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

    1. Сбор действующих нагрузок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
    2. Расчет устойчивости на сдвиг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
    3. Расчет контактных напряжений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..27

Глава 5.

Гидравлические  расчеты пропуска строительных расходов......28-29

 

    Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1.

Условие района строительства (исходные данные).

В задании  на курсовой проект дан участок карты  и геологический разрез поймы  реки, на котором необходимо запроектировать  гидроузел комплексного назначения. В состав будущего гидроузла будут  входить: здание ГЭС, бетонная гравитационная водосливная плотина, грунтовая плотина и шлюз

                                Физико-технические характеристики

Наименование

Грунта

Удельный

вес частиц

грунта

gч

Удельный

вес сухого

грунта

     g

Угол внутр. трения

tg j

Удельное

сцепление

С,кПа

Коэффициент

фильтрации

Кф,см/с

Супесь

26,2

17,5

22

6,5

1,3*




 

Расчетные расходы  воды (м3/с)

Расчетный

Поверочный

ГЭС

Минимальный

Максимальный

в строительный период

При перек-

рытии русла

5800

6900

1200

400

1600

600


 

      Отметка нормального подпорного уровня (НПУ):      116,00 м

      Отметка уровня мертвого объёма (УМО):                   111,00 м

      Толщина льда в водохранилище:                                 0,5 м

      Отметка дна  реки:                                                          101 м

      Назначение гидроузла:                                                  комплексное

       Состав плотинного узла:   бетонная водосливная плотина, здание ГЭС, земляная плотина, шлюз .

Лед толщиной 0,5 м в заданных условиях строительства будет таять в верхнем бьефе и не будет сбрасываться в нижний бьеф из-за малого напора.

Уровень воды в реке при  пропуске Qрасч=116м.

При пропуске Q0,01%=116,95м.

При пропуске Qmin=104м.

Максимальный напор на плотину равен 15,95м. 
Глава 2.

Гидравлический расчет водосливной плотины

2.1 Выбор удельного  расхода на рисберме

       Выбор удельного расхода через водосбросные и водопропускные сооружения выполняется путем технико-экономического сравнения вариантов с учетом геологического строения основания, скоростей течения, допускаемой глубины размыва, условия гашения энергии и растекания потока в нижнем бьефе.

       Для определения удельного расхода на предварительных стадиях проектирования воспользуемся следующими способами:

1)По  допустимым скоростям за рисбермой

       Задаемся допустимой средней скоростью на рисберме в зависимости от вида грунта, на котором располагается  рисберма:

  • для глинистых грунтов: 3,0 ¸ 4,0 (м/с).

       Принимаем допускаемую не размывающую скорость uдоп= 3,3(м/с), т.к. основание супесь.

        Принимаем отметку поверхности воды на рисберме, равной отметке поверхности воды в реке в естественных условиях. И по кривой Q=f(H) находим отметку уровня воды в нижнем бьефе при расчетном расходе. Расчетный расход равен Qрасч = 5800 м3/с, отметка нижнего бьефа равна ÑНБ = 107,5 м. Зная отметку дна реки Ñдна = 101 м, находим глубину потока в нижнем бьефе

tб = ÑНБ – Ñдна = 107,5-101 = 6,5 м.

Определяем  удельный расход:

qрисб = uдоп × tб = 3,3 × 6,5 = 21,45 м2

 

2) По способу Б.И. Студеничникова

Яма размыва  русла составляет:

hяр = 2tб hяр3tб

По формуле Студеничникова:

Назначаем глубину ямы размыва  за сооружением  равной

, где

1.1 – коэффициент размывающей  способности (зависит от длины  крепления в нижнем бьефе);

g – ускорение свободного падения, g = 9.81 м/с2;

dэкв. – эквивалентный диаметр агрегатов (для глинистых грунтов зависит от e);

Kр – коэффициент размывающей способности потока, зависящий от коэффициента кинетической энергии и условий схода потока с рисбермы;

Так как глинистые грунты, в отличие  от песчаных, не распадаются на агрегаты, согласно таблице №4 принимаем значение dэквив. = 0.01 м.

Полученное значение нас полностью  удовлетворяет, т.к. входит в допустимый интервал 13м<13,3м<19,5м.

2.2 Конструирование водосливного  фронта

Водосливная грань состоит из быков и пролетов, через которые производится пропуск  воды.

Расход, который  должен быть пропущен через водослив, будет равен расчетному расходу.

Qв/с = Qрасч =5800 м3


b – ширина пролёта;

d – ширина быка;

n – количество пролётов;

n-1 – количество быков.

 

Поскольку расход за водосливом должен равняться расходу  на водосливе, то можно вывести следующие равенство:

 

b×n×qв = Bрисб×qрисб.

Из этого  равенства можно выразить удельный расход на водосливе:

, а т.к. можно принять , то находим удельный расход на водосливе: qв/с = 1,25 × qрисб =1,25·21,45 = 26,8 м2/с.

Общая ширина водосливного фронта равна:

Принимаем количество пролётов n = 11, а ширину пролётов b = 20 м. Все быки разрезные, ширину быка принимаем равной 5 метра.

Находим ширину рисбермы и удельный расход:

Врисб= b×n + (n-1)×d = 20×11 + 10×5 = 270 м;

 

 

2.3 Определение отметки  гребня водослива

Методом последовательных приближений находим напор на водосливе и отметку гребня водослива.

, где

m – коэффициент расхода водослива;

e – коэффициент учитывающий боковое сжатие;

sп – коэффициент учитывающий подтопление водослива.

, где

d = 0,3×Н + dгор, ширина вставки на водосливе;

dгор = 2 м, ширина горизонтальной вставки.

Удельный  расход через водослив:

Первое  приближение

m = 0,49; e = 1,0; sп = 1,0.

 =5,3 м

, где u0 – скорость подхода воды к водосливу.

м/с, т.к. u0=0,5 м/с, то её надо учитывать.

Рв = Т – Н,  – высота водослива.

Т = ÑНПУ – Ñдна = 116 – 101 = 15 м.

Рв = 15 – 5,28 = 9,7м.

Ñгр.в. =ÑНПУ – Н = 100 – 11,35 = 88,65 м

ÑНБ = 88,9 м следовательно, есть подтопление. =f(hп/H)

hп =88,9 - 88,65 = 0,25 м.

            (hп/H)=0,02→ sп=1

Второе  приближение

 

С = 0,3×5,28+2 = 3,6 м

 

Третье  приближение

 

С = 0,3×5,68+2 = 3,7 м

 

Принимаем: Н = 5,7 м; Ñгр.вс. = 110,3 м. ; Р=9,3 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очертание водослива  практического профиля строится по известным координатам Кригера  – Офицерова.

 

 

 

Внизу водосливная  поверхность плотины плавно сопрягается  с горизонтальной поверхностью крепления  нижнего бьефа цилиндрической поверхностью

радиусом  R.  Величина этого радиуса назначается в зависимости от высоты плотины и напора на гребне водослива. Сопрягающий радиус находится интерполяцией по таблице значений сопрягающих радиусов.

Для Н = 5,7 м. принимаем R =2  м.

2.4 Определение форсированного подпорного  уровня


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первое  приближение

m=0,465; e=0,98; sп=1 – характеристики при расчетном расходе

Qmax = 6900 м3/с – поверочный расход

u0=Qmax/Wфпу=6900/11900=0,58 м/с, т.к. u00,5 м/с, то её необходимо учитывать.

ÑФПУ = Ñгр.вс. + НФПУ = 110,3+ 5,91 = 116,21 м

 

 

 

 

Второе  приближение

С = 3,6 м

 

Третье  приближение

 

 

 

Принимаем Нфпу= 6,35 м

ÑФПУ = Ñгр.вс. + НФПУ = 110,3+ 6,35 = 116,65м

2.5 Расчет сопряжения бьефов при маневрировании затворами

       За водосбросной плотиной на нескальном основании принимают донный режим сопряжения бьефов с затопленным гидравлическим прыжком.

При ширине пролета b=20 м целесообразней принять плоский затвор. Расчетные открытия затворов принимаем равными 0,25Н; 0,5Н, Н. Расчет маневрирования затворами производим для шести расчетных случаев и одного поверочного при ФПУ.               


 

                                                               

                                   H

                                                a

 

 

 

 

Целью расчета является определение  условий затопления гидравлического  прыжка, устройство водобойного колодца.


 

 

 

          

  

                                                                                

                                                                                               

                                                                                                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Определение расхода Q0,25Н = φ∙εв∙a∙b∙

η = а/Н = а = 0,25Н / Н = 0,25·5,7=1,425 м

εв =

q0,25H = Q0,25H / b = 168,3 / 20 = 8,415м2

 

, первое приближение hсж = 0

Iпр

Iпр

при h” = hсж

Qн.б.=Qmin=400 м3

  1. При открытие всех затворов на а = 0,25Н

Q2н.б.=Qmin+Q0,25H·(n-1)=400+168,3· (11-1)=2083 м3

 

hб = 5,3 м

  1. При открытие затвора на а = 0,5Н=0,5·5,7=2,85 м

Определение расхода Q0,5Н = φ∙εв∙a∙b∙

Информация о работе Водосбросная плотина в составе средненапорного гидроузла