Конструкция и параметры земляной плотины
Для прудов, как правило, проектируют земляные плотины.
Основные требования, предъявляемые к ним, следующие: устойчивость гребня и откосов; фильтрующаяся сквозь плотину вода не должна выносить частицы грунта; защищенность верхового и низового откосов от размыва волнами и осадками; достаточная прочность основания плотины, исключающая просадки; устойчивость грунтов основания; размеры и пропускная способность водосбросных сооружений должна исключать возможные переливы воды через гребень плотины при максимальных паводках; укрепление дна и откосов водосбросного сооружения местными материалами.
Конструкцию и параметры плотины принимают из условий минимальной фильтрации воды через тело плотины, а ее откосы из условий их устойчивости. Этим требованиям отвечает форма поперечного сечения в виде трапеции. Мокрый откос ее принимают более пологим, чем сухой.
Значения коэффициентов откосов в зависимости от наиболее часто применяемых грунтов тела плотины высотой 10 м и более принимаются следующие:
мокрый сухой
Суглинистые грунты 2,5-3,0 1,5-2,0
Супесчаный грунт 3,0-3,5 2,0-2,5
Песчаный грунт 3,5-4,5 2,5-3,0
У плотины, построенной из среднего суглинка высотой до 10 м, принимают коэффициенты заложения откосов сухого – 2, мокрого – 3, а ширину по верху гребня – 3-4 м. Если по гребню плотины проектируют дорогу, то ширину по верху увеличивают до 6-8 м. Гребень плотины должен быть выпуклым, уклон принимается равным 0,02-0,03, что обеспечивает быстрый сток талых и дождевых вод.
|
|
|
Запас высоты плотины над нормальным подпорным уровнем рассчитывают по формуле:
;
где: h зап. – запасная высота плотины, м
h 1 – кратковременное переполнение пруда во время весеннего половодья (0,4-1,0 м), м;
h 2 – капиллярное непромыкание гребня плотины в среднем суглинке (1,0-1,5), м;
h 3 – величина, учитывающая накат и нагон волны ветром (0,5-1,0 м), м.
Обычно h зап. Рассчитывают по средним значениям этих факторов, тогда запасная высота плотины будет равна:
.
Тогда отметка гребня плотины Нгр. Будет равна:
.
Следовательно, высота плотины будет равна:
;
где: Нд – отметка дна пруда, или подошвы плотины, м.
Ширину гребня плотины примем равной 6 м, тогда ширина основания плотины в поперечном сечении будет равна:
;
где: В – ширина основания плотины, м;
Кс – сухой откос;
Км – мокрый откос;
h пл. – высота плотины, м;
b – ширина гребня плотины, м.
Вычисление объема плотины
Объем насыпи плотины определяют по отдельным отрезкам. По оси плотины через 10-20 м разбивают пикеты (аналогично каналам), вычисляют площадь поперечного сечения на каждом пикете.
|
|
|
Объем насыпи между пикетами вычисляют по формуле:
;
где: V – объем насыпи, м3;
F 1 , F 2 – площади поперечных сечений плотины на пикетах, м2;
l – расстояние между пикетами, м.
Зная коэффициенты откоса, площадь поперечного сечения на пикете можно вычислить по формуле:
;
где: F – площадь поперечного сечения на соответствующем пикете, м2;
Кс – сухой откос;
Км – мокрый откос;
h пл. – высота плотины, м;
b – ширина гребня плотины, м.
Площади поперечного сечения на начальном и конечном пикетах принимают равным нулю.
Водосбросные сооружения
В период весеннего снеготаяния или при сильных ливнях в прудах накапливается много излишней воды. В эти периоды необходимо обеспечить сброс излишней воды, в противном случае возможен перелив через плотину и размыв ее. Для спуска излишней воды устраивают водосбросные сооружения: водосливы, каналы, водовыпуски.
Водослив устраивают в виде канала с быстротоком или перепадом, располагая его в стороне от плотины в обход ее. Входную часть водосливного сооружения располагают не ближе 30-40 м от плотины по урезу воды на уровне НПУ (НПГ). Далее канал огибает плотину, располагаясь не ближе 40-50 м от основания сухого откоса.
|
|
|
Ширину водослива рассчитывают по формуле:
где: b – ширина водослива на входе, м;
Q – максимальный расход воды, м3/с;
d – коэффициент (при остром входе – 0,85; при закругленном – 0,92);
a – глубина воды на пороге водослива, м;
g – ускорение свободного падения (9,8), м/с;
z – перепад (превышение уровня воды в водохранилище над уровнем над входным отверстием), принимается в пределах 0,08-0,10 м.
Расход воды определяют по максимальному модулю стока талых вод по формуле:
;
где: а – среднемаксимальная интенсивность снеготаяния (2-4 мм/ч);
σ – коэффициент стока;
α – коэффициент редукции, равный для площадей водосбора 100, 1000, 10000 га, соответственно, 0,98; 0,8 и 0,49.
Канал устраивают взамен водослива на небольших прудах при сбросе небольших расходов воды. Канал прокладывают в коренном берегу балки, обычно без укрепления дна и откосов. Иногда для обеспечения устойчивости в нижней части канала делают простейшие быстротоки или ступенчатые перепады. Ширину по дну земляного рассчитывают как и ширину по дну проводящих каналов осушительной сети.
|
|
|
Расход воды по каналу определяют по формуле:
;
где: Q – расход воды, м3/с;
q – максимальный модуль стока, л/с с 1 га;
F – площадь водосбора пруда, га.
Водоспуск в отличие от водослива и канала устраивают в теле плотины. он представляет собой камеру с отвесными стенками, закрываемую щитами (рис. 27). Для уменьшения фильтрации и предотвращения размыва под водосливом поперек камеры забивают один или несколько шпунтовых рядов: первый в начале водосливной камеры, второй под щитом. Пол и стенки водослива изготавливают двойными из шпунтовых досок или бетонными. Щиты, закрывающие водоспуск, делают разборными в виде шандар из шпунтовых досок или в виде металлических щитов (затворов), закрепляемых (перемещаемых) в вертикальных пазах.
Рис. 27. Схема водоспуска в теле плотины
1 – предпонурное сооружение; 2 – понурная часть; 3 – водобойная часть; 4 – сливная часть; 5 – рисберма; 6 – нижний бьеф; 7 – дамба
Нижнюю часть водоспуска (дно камеры) располагают на уровне дна пруда, поэтому через водоспуск при необходимости можно спустить всю воду пруда.
Ширину отверстия водоспуска определяют по формуле водослива с широким порогом:
;
где: b – ширина отверстия, м;
Q – максимальный расход воды, м3/с;
Н – напор на пороге водоспуска, м;
m – коэффициент, равный 1,42-1,52
кроме водосбросных сооружений для подачи воды на орошение применяют трубы и сифоны. Трубы для орошения укладывают при строительстве плотины на коренном берегу балки на отметке горизонта мертвого объема. Сифоны устраивают из стальных труб, укладываемых через плотину со стороны пруда к основанию сухого откоса. Трубы и сифоны с обеих сторон оборудуют задвижками, а концы и откосы в местах выхода оформляют прочной каменной кладкой. Для заключения сифона полость его заполняют водой с верхней части через специальное отверстие на уровне гребня плотины, геометрически закрываемое после заполнения сифона водой. После этого открывают задвижки.
Трубы и сифоны, используемые для подачи воды на орошение, нужно выводить со стороны сухого откоса к голове магистрального оросительного канала. В отдельных случаях трубы и сифоны можно использовать для сброса излишней воды из пруда. В местах выпуска воды устраивают водобойные колодцы.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 227; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!