Гідравлічний розрахунок греблі

РОЗРАХУНКОВО — КОНСТРУКТИВНИЙ РОЗДІЛ

Вибір схеми надземного та підземного контурів греблі

При виборі схеми підземного та надземного контурів греблі приймаються до уваги геологічні умови створу гідровузла. Профіль водозливної греблі являє собою стінку з плавним обрисом поверхні, по якій зливається вода. Оголовок водозливу виконується практичного профілю, без вакуумним та побудованим за координатами Кригера — Офіцерова. Гасник енергії передбачається затопленим гідравлічним стрибком при донному режимі. Спряжіння водозливної греблі з дном нижнього б'эфу плавне і виконується у вигляді криволінійної вставки.

За водозливною греблею влаштовують водобій. Для захисту дна нижнього б’эфу відрозмивів за водобоєм передбачають, у разі нескельних грунтів, рисберму та ківш.

Гребінь греблі використовується для проїзду автотранспорту, тому він має дорожнє покриття з тротуарами та парапетом. Ширина проїжджої частини залежить від категорії автодороги.

Водозливні отвори перекриваються плоскими затворами. Підйом затворів здійснюється за допомогою гідропідйомника або крану. Для закріплення опорних затворів, спирання прогінних будівель службових мостів і підкранових шляхів використовуються бики.

Спрягання бетонної греблі з будівлею ГЕС здійснюється за допомогою розподільного стояну, а з земельною — за допомогою спрягаючого.

Гідравлічний розрахунок греблі

2.2.1 Визначення розмірів водозливних отворів

Розміри водозливного фронту та окремих його прольотів визначаються при пропускучерез греблю максимальної розрахункової витрати води при НПР (основний розрахунковий випадок).

Основним фактором, що визначають довжину водозливного фронту є значення максимальної розрахункової витрати води Q _гр та допустиме для заданих геологічних умов значення питомої витрати води q_в.

Максимальна розрахункова витрата води Q_гр, що проходить через водозлив греблі при основному розрахунковому випадку, визначається при пропуску води через усі турбіни гідростанції Q_ГЕС, водопропускні отвори греблі Q _В, та усі інші споруди гідровузла В_ід (судноплавні шлюзи, водозабірні споруди) за формулою:

(2.1)

де Q _р, Q _ГЕС, Q _шл - витрати води згідно з завданням на КП; м³/с.

.

Питома витрата води на водозливі визначається за залежністю:

q_в1 = (1, 2…1, 3) × q_n (2.2)

де q_n - допустима максимальна питома витрата води, м²/c;

для попередніх розрахунків приймається:

· для скельних та напівскельних основ — q_n = 50 - 70 м²/c;

· для нескельних основ гребель — q_n = 25 - 45 м²/c

Напір на гребені водозливу практичного профілю при не підтопленному витіканні визначаються за формулою:

(2.3)

де т — коефіцієнт витрат водозливу практичного профілю у першому

наближенні; т = 0, 49;

g — прискорення вільного падіння, g = 9, 81 м/c².

Визначений на гребені водозливу напір корегується згідно з вимогами СниП 2.06.06 — 85, у якому приведені стандартні висоти отворів (напори Н) що відраховуютьсявід (відмітка нормального підпірного рівня). Для цього визначається попереднявідмітка гребеня водозливу:

¯ ГВ₁ = ¯ НПР – Н_в1 (2.4)

¯ ГВ₁ = 115 – 9, 03 = 105, 97 м

Уточнюємо Н_в1 напір на гребені водозливу до найближчого стандартного значення і отримуємо остаточний напір Н_в2. Значення стандартних розмірів водозливних отворів що перекриваються затворами, приведені у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Уточнюємо відмітку гребеня водозливу:

¯ ГВ₂ = ¯ НПР – Н_в2 (2.5)

¯ ГВ₁ = 115 – 10= 105 м

Уточнена питома витрата на водозливі:

(2.6)

Загальна попередня ширина всіх прольотів водозливного фронту греблі:

(2.7)

За отриманим значенням В_пр1 призначається стандартна ширина отвору b_пр (табл.2.1) та їх кількість n, так щоб:

В_пр = b_np × n ³ В_пр1 (2.8)

b = 12 м; n = 3 м;

В_пр = 12 × 3 = 36 м ³ В_пр1

Прийняті розміри водозливних отворів повинні забезпечити пропуск максимальної розрахункової витрати води, яка визначається за формулою пропускної здатності водозливу практичного профілю:

(2.9)

де s_n – коефіцієнт підтоплення, для визначення якого необхідно перевірити наявність підтоплення: якщо ¯ ГВ > ¯ РНБ_р - підтоплення відсутнє і s_n= 1;

коли ¯ ГВ < ¯ РНБ_р - водозлив подтоплений, а величина s_n визначається в

залежності від глибини підтоплення h_n:

h_n= ¯ PНБ_р – ¯ ГВ (2.10)

потім за співвідношенням h_n / Н_в2, за таблицею 2.2 знаходиться значення s_n

Таблиця 2.2

s_с - коефіцієнт стискання потоку,

(2.11)

ℶ - коефіцієнт форми бика, = 0, 7;

b_пр - ширина водозливного отвору (прольоту), м;

т - коефіцієнт витрати водозливу практичного профілю, т = 0, 49;

H_o - повний напір на водозливі з урахуванням швидкості підходу, м.

(2.12)

де Н_В2 - напір на гребені водозливу, м;

g - прискорення вільного падіння, g = 9, 81 м/c²;

V_o - швидкість підходу потоку до греблі, м/c;

(2.13)

Q_p - розрахункова витрата води у річці, м³/c (завдання на КП);

w - площа живого перерізу потоку перед гідровузлом, від ¯ HПР до лінії дна, м²; Визначається на геологічному розрізі гідровузла (додаток В).

Підрахована за формулою 2.13 швидкість підходу V_o перевіряється. Якщо, отримана V_o £ 0, 5 м/с - швидкість не ураховується до розрахунків і тоді Н₀ = Н_В2; при V_o > 0, 5 м/c – швидкість ураховується і повний напір на водозливі Н_о визначається за формулою 2.12.

Підрахована величина фактичної пропускної здатності водозливного фронту Q_гр не повинна відрізинитися від Q_гр більш ніж на 5%. Це означатиме що розміри і кількість водозливних отворів підібрані вірно і задоволнять пропуск потрібної витрати.

У разі не виконання цієї умови, потрібно уточнити ширину b_пр або кількість прольотів n і перерахувати Q_гр за формулою 2.9