Проектирование низконапорной грунтовой плотины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: Лесохозяйственный

Кафедра: Использования водных ресурсов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НИЗКОНАПОРНОЙ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ

(ИВР.000000108.ПЗ)

Выполнил(а): А.А. Сулохина

Проверил: В.Г Алексеев

Красноярск 2016

Реферат

Целью курсового проектирования является создание проекта грунтовой низконапорной плотины. В курсовом проекте рассчитаны основные показатели, необходимые для строительства плотины, в графической части представлены чертежи ее профилей.

Пояснительная записка состоит из ___ страниц, ___ таблиц, ___ графиков, ___ формул, план-проекта плотины.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ВОДОХРАНИЛИЩЕ, ПЛОТИНЫ, ВОДОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ, НАСЫПИ, ВЫЕМКИ, ОБЪЕМ.



Содержание

Реферат

Введение

1. Определение объема стока воды за год расчетной обеспеченности и потребного объема стока воды для проектного режима эксплуатации

2. Выбор рациональной конструкции плотины

3. Определение основных характеристик плотины и водохранилища

4. Гидравлические расчеты водопропускного сооружения

5. Определение основных показателей земляных работ при строительстве плотины

Заключение

Список используемых источников

сток плотина водохранилище гидравлический



Введение

Плотина - водонапорное сооружение, перегораживающее водоток и его долину для подъема уровня воды. Основными элементами поперечного сечения тела плотины любой формы и конструкции являются: напорная (верховая) грань - откос плотины со стороны верхнего бьефа; верх плотины - гребень; основание плотины - подошва. Расстояние по вертикали от подошвы до гребня плотины называется высотой плотины, которая может быть переменной по длине плотины.

Актуальность создания плотин заключается в ее широком применении. Обычно плотины входят в комплекс гидротехнических сооружений (гидроузел), сооружаемый в конкретном месте для использования водных ресурсов в различных целях: мелиорации, гидроэнергетики, обводнения пастбищ и прочего. Если при этом комплекс сооружений связан с забором воды из реки, то его называют водозаборным гидроузлом.

Целью курсового проектирования является создание проекта грунтовой низконапорной плотины.

Задачи:

Определить объем стока воды за год и потребный объем стока воды для проектного режима эксплуатации

Выбрать рациональную конструкцию плотины, сделать гидравлические расчеты

Определить основные характеристики плотины

Определить основные показатели земляных работ при строительстве плотины

Сделать графический чертеж плотины



1. Определение объема стока воды за год расчетной обеспеченности и потребного объема стока воды для проектного режима эксплуатации

Стоком воды называется объем воды за определенный период времени. Определение объема стока воды за год расчетной обеспеченности рассчитывается по формуле 1.1, опираясь на данные среднесуточных расходов воды реки.

= · t, (1.1)

где - объем стока воды, м3;

- среднесуточный расход воды, м3/c;

t - время, с.

= · 30 · 24 · 3600 = 259200· = 2,592·106 м3

Результаты расчета стока воды представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Среднесуточные расходы воды реки за год расчетной обеспеченности

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Qc, м3/с	4,8	4,6	4,2	15,4	14,8	12	10,2	8,4	7,8	5,9	4,8	4,8
Wc, м3·106	12,4416	11,9232	10,8864	39,9168	38,3616	31,104	26,4384	21,7728	20,2176	15,2928	12,4416	12,4416
УWc, м3·106	12,4416	24,3648	35,2512	75,168	113,5296	144,6336	171,072	192,8448	213,0624	228,3552	240,7968	253,2384

Годовой объем стока воды определяется по формуле 1.2:

= + , (1.2)



где - суммарный объем стока, м3

+ - объем стока за каждый месяц, м3

= 253,24·2,592·106 = 0,6564 км3

Определение потребного объема стока воды для проектного режима эксплуатации так же находится по формуле 1.1. Результаты расчета представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Проектный режим водопотребления (режим эксплуатации)

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Qп, м3/с	2,2	2,2	2,2	2,2	2,2	24,0	24,0	24,0	2,2	2,2	2,2	2,2
Wп, м3·106	5,7024	5,7024	5,7024	5,7024	5,7024	62,208	62,208	62,208	5,7024	5,7024	5,7024	5,7024
УWп, м3·106	5,7024	11,4048	17,1072	22,8096	28,512	90,72	152,928	215,136	220,8384	226,5408	232,2432	237,9456

Годовой объем потребления воды находится по формуле 1.3:

= + , (1.3)

где - суммарный объем стока, м3

+ - объем стока за каждый месяц, м3

= 237,95·2,592·106 = 0,6168 км3

Значение дефицита воды определяется по формуле 1.4:

УWп > Wс (1.4)

Так как объем стока реки меньше, чем объем потребления, испытывается сезонный дефицит воды. Схематизированный гидрограф представлен на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Схематизированный гидрограф

Далее представлен график потребления воды на рисунке 1.2

Рис. 1.2 - Графики потребления воды

Из расчетов было найдено, что объем стока меньше, чем объем потребления и из этого следует сезонный дефицит воды. Для наглядности были построены гидрографы и графики потребления. Необходимо строительство плотины для создания водохранилища.

В водохранилище создаются необходимые запасы воды в непродуктивный период времени, которые расходуются в период потребления.



2. Выбор рациональной конструкции плотины

На основании СанПиН принимается простейшая конструкция однородной, грунтовой плотины трапецеидального поперечного сечения.

Перед плотиной и за ней, русло реки специально укрепляется отсыпкой крупнообломочного горного материала и железобетонной плитой.

Простейшая конструкция грунтовой плотины выбирается по следующим соображениям:

Упрощение технологии строительных работ

Рациональное использование имеющейся строительной техники

Имеется большой практический опыт строительства и безаварийной эксплуатации подобных сооружений

3. Определение основных характеристик плотины и водохранилища

К основным характеристикам плотины относятся: полная высота плотины, длина плотины по гребню, длина плотины по основанию, ширина плотины по основанию и ширина плотины по гребню.

Полная высота плотины рассчитывается по формуле 3.1:

Нпл = Н + hcp + hk + ?Hпл, (3.1)

где Н - напор воды в водосливе;

hcp - средняя глубина русла;

hk - врезка в грунт;

?Hпл - добавка на запас.

Нпл = 4 + 1,2 +2 + 2 = 9,2 м (3.2)

Длина плотины по основанию (Lнпл) и гребню (Lвпл) определяется из продольного профиля плотины:



Lнпл = Вр + 2·2 = 16 + 4 = 20 м

Lвпл = Вр + 24 + 30 = 16 + 24 + 30 = 70 м

По плотине предусматривается проезд автотранспорта, поэтому гребень плотины выполняется как дорога в насыпи. Ширина русла плотины (Вр) принимается равно 16 м.

С чертежа определяется следующая характеристика:

mB = 1:4, mH = 1:5

Lгво = 3· Hпл = 3·9,2 = 27,6

Lгно = 2,5·9,2 = 23 м

Ширина плотины по основанию определяется по формуле:

Вплн = 16 + 23 + 27,6 = 66,6 м

Основной характеристикой водохранилища является его объем. Объем воды в водохранилище при напоре 1 м определяется по формуле 3.3:

Wвдхр1 = ·1 м (3.3),

где Wвдхр1 - объем водохранилища на напоре воды 1 м, м3;

Fз - площадь зеркала, км2

Wвдхр1 = 0,4/2 = 0,2·106 м3

Объем воды в водохранилище при напоре 2 м определяется по формуле 3.4:

Wвдхр2 = Wвдхр1 + h*(F31*F32)/2=0.95106 м3 (3.4)

Объем воды в водохранилище при напоре 3 и 4 м определяются аналогично, по формуле 3.4

Wвдхр3 = 2,4 и Wвдхр4 = 5,75.

Расчеты объема воды в водохранилище приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Характеристика площади зеркала водохранилища

Напор воды на водосливе (Н), м	0	1	2	3	4
Площадь зеркала (F), км2	0	0,4	1,1	2,4	3,7
Wводхр, м3·106	0	0,2	0,95	2,7	5,75

Принимаем отметку дна водопропускного сооружения на высоте 2 м в системе координат напора.

График зависимости площади зеркала и объема водохранилища приведен на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 - Характеристика водохранилища

4. Гидравлические расчеты водопропускного сооружения

Проектный уровень воды - уровень воды, соответствующий определенному проценту обеспеченности минимальных уровней воды.

Съемочный уровень воды - время, в котором проводилась съемка водного объекта.

Срезка уровня - разность между съемочным уровнем и проектным.

Учитывается влияние множества геометрических факторов на процесс истечения воды через водослив, достаточно надежны расчеты по определению расхода воды через него. С использованием формулы Вейсбоха, которая для водослива с широким порогом примет следующий вид:

Q = , (4.1)

где - коэффициент расхода водослива с широким порогом, по табличным данным, который зависит от режима истечения, геометрических характеристик водослива и принимается примерно равной 0,36;

Н - напор в водосливе.

Решим формулу относительно В:

В = (4.2)

Q = Qmax = 1,2·Qп = 1,2·55 = 66 м3/с

В =

Стойки для затворов изготавливают из высококачественной стали. Подъем затворов осуществляется с помощью электроприбора с целью уменьшения сил трения, позы и кромки затворов покрыты полимерной составляющей. Затворы - коробчатая конструкция с внутренними армированными решетками.

При эксплуатации расчетов, учитывается последующим маневрированием затворами с учетом реальной ситуации.

5. Определение основных показателей земляных работ при строительстве плотины

Земляные работы могут быть в выемке и в насыпи.

Определяем объем работ в выемке:

WЗРВ = УWi = W1 + W2 + W3 + W4 (5.1)

W1 = Вр · 2 м · Вплн = 16·2·66,6 = 2131.2 м3 (5.2)

W2 = 2·2(hср + 2)·66,2 = 4(1,2 +2)·66,6 = 426.24 м3 (5.3)

W3 = 2·щ3 = 2·7,9 = 15,8 м3 (5.4)

W4 = 2·щ4 = 2·9,1 = 18,2 м3 (5.5)

WЗРВ = 2131.2+426.24 + 15,8 + 18,2 = 2591.44 м3

С учетом коэффициента разрыхлительных работ в выемка:

WЗРН = Кр · WЗРВ = 1,3·2591.44 = 3369 м3 (5.6)

Определяем объем работ в насыпи:

WЗРН = УWi = WЗР1 + WЗР2 + WЗР3 + WЗР4 + WЗР5 + WЗР6 (5.7)

WЗР1 = (Вр + 4)(hс + 2)·ВплСр = (16 + 4)·(1,2 + 2)·35 = 1540 м3 (5.8)

WЗР2 = (16 + 4)(1,2 + 2)·12 = 528 м3 (5.9)

WЗР3 = 2··а·b·(Hпл - 2 - hс) = 24·32(9,2 - 2 - 1,2) = 4608 м3 (5.10)

WЗР4 = а'·b'·(Hпл - 2 - hс) = 28·32·(9,2 - 2 - 1,2) = 5376 м3 (5.11)

WЗР5 = с·d·(Hпл - 2 - hс)/2 = 16·32 (9,2 - 2 - 1,2)/2 = 1536 м3 (5.12)

WЗР6 = c'·d'(Hпл - 2 - hс)/2 = 16·21 (9,2 - 2 - 1,2)/2 = 1008 м3 5.13)

WЗРН = 1540 + 528 + 4608 + 5376 + 1536 + 1008 = 14596 м3

WЗРВ2 = a · B · BплСр = 1 · 42 · 25 = 1050 м3 (5.14)

WЗР = WЗРВ + WЗРН = 14596 + 1050 = 15646 м3 (5.15)

Заключение

В данном курсовом проекте был предложен проект низконапорной однородной грунтовой плотины с совмещенным водопропускным сооружением из бетона, располагающимся в центральной части плотины.

Основные характеристики плотины имеют следующие величины: полная высота плотины - 92 м, длина плотины по гребню - 70 м, длина плотины по основанию - 16 м, ширина плотины по гребню - 12 м, ширина плотины по основанию - 66,6 м.

Объем земляных работ в выемке составил 2591.44м3, а объем земляных работ в насыпи - 15646 м3.

В курсовом проекте был определен объем стока воды и характеристики водохранилища, выбрана конструкция плотины, проведены гидравлические расчеты водопропускного сооружения.

Также была графически построена конструкция плотины.

Список используемых источников

1. Алексеев В.Г., Мороз Е.Б. Природоохранные сооружения. Раздел I. Плотины. Учеб. Пос. для вузов. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - 164 с.

2. Гидрология, гидротехнические сооружения: Учеб. Пособие для вузов. / под ред. С.С. Смирнова. - М: Высшая школа, 1988. - 472 с.

Размещено на Allbest.ru