Гидроузел с грунтовой плотиной
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
е.Данных технико-экономических сопоставлений.
На основании вышеизложенных пунктов, при высоте плотины 41.3м, напоре на плотину 35.3м, при нескальном грунте основания (песок р/з, супесь), при максимальных паводковом и строительном расходах, равных соответственно 1200 м3/с и 510 м3/с, принимаем строительную галерею с уклоном дна i = 0.002.
2.2 Расчёт пропуска строительного паводка
Qmax - расход, равный паводковому расходу Qпав = 510 м3/с,
? - коэффициент расхода, в первом приближении принимаемый равным 0.8;
? - площадь поперечного сечения строительной галереи
Нд - действующий на туннель напор
и максимальной глубиной перед перемычкой ) и уровня воды в нижнем бьефе при пропуске строительного расхода.
Первое приближение:
;
отсюда площадь:
.
Примем b=11м и h=10м > ? = 110
Второе приближение: на основании принятых предварительных размеров (,) необходимо уточнить коэффициент расхода ? по формуле:
Коэффициент сопротивления на вход принимаем ?ВХ = 0.1, т.к. радиус входного оголовка равен диаметру туннеля.
Коэффициент гидравлического сопротивления пазов для затвора равен:
;
где
l - толщина паза;
Коэффициент гидравлического сопротивления проема для затворов на потолке равен:
;
где
- толщина проема;
Коэффициент гидравлического сопротивления по длине:
;
где
- коэффициент сопротивления по длине, который определяется по формуле:
;
где
- относительная шероховатость
- гидравлический радиус галереи, который определяется по формуле:
-эквивалентная шереховатость
Суммарный коэффициент гидравлического сопротивления равен сумме гидравлических сопротивлений, приведенных к выходному отверстию, т.к. тоннель постоянного сечения, то
Уточнение коэффициента расхода:
Отсюда площадь тоннеля во втором приближении равна:
.
Примем b=10м и h=9.5м > ? = 95
2.3 Расчет перекрытия русла
Расчёт перекрытия русла проводится с целью проверки допустимого перепада уровней воды перед создаваемой перемычкой и за ней при перекрытии русла реки. Этот перепад Z не должен превышать 2 м, иначе перекрытие русла может оказаться невозможным ввиду чрезмерно большой размывающей способности потока. Кроме того, в данном расчёте определяем уклон водосбросной трубы, через которую и пропускается расход перекрытия Qпер = 110 м3/с (в безнапорном режиме по всей длине галереи):
Величина Z определяется из формулы:
,
где
i - уклон дна водосбросной трубы,
L - полная длина тоннеля, равная 286 м,
- скоростной перепад на входе в тоннель.
- скоростной перепад на выходе из тоннеля.
Расход при перекрытии русла должен пропускаться в безнапорном спокойном режиме, уклон тоннеля должен быть меньше критического . Принимаем уклон тоннеля равным
Теперь значение вычисляем:
,
где
V0-скорость потока воды в верхнем бьефе перед плотиной
Vт-скорость потока воды в тоннеле.
Скорости потоков определяем из формул:
и ,
где
?1 - площадь потока воды в водохранилище,
?2 - площадь потока воды в тоннеле,
h0 - глубина потока воды в тоннеле (нормальная глубина),
Площадь потока в водохранилище определяется по топографическим данным при уровне воды, соответствующем расходу перекрытия
.
Для вычисления скорости потока в тоннеле требуется рассчитать нормальную глубину h0. Воспользуемся формулой Шези:
Для определения скорости движения потока в туннеле необходимо вычислить глубину потока в нём h0, воспользовавшись формулой расхода при равномерном движении жидкости:
,
где
Q - расход перекрытия русла, Q = 110 м3/с;
w - площадь живого сечения потока;
R - гидравлический радиус, R = w / c;
c - смоченный периметр;
С - коэффициент Шези, по формуле Маннинга С = R1/6 / n;
n - коэффициент шероховатости туннеля, для каналов бетонированных в средних условиях n = 0.014;
i - принятый уклон туннеля, i = 0.002.
Выразим w, С и R через h0, заменив круглое, частично заполненное, сечение трубы прямоугольным, и подставим полученное в формулу расхода:
w d h0;
c 2h0 + d;= (d h0) / (2h0 + d);
С = ((d h0) / (2h0 + d)) 1/6 / n.
Таким образом
.
Глубину потока в туннеле h0 необходимо рассчитывать методом последовательных приближений. В первом приближении примем h0 = 2.0 м.
Первое приближение:
.
Второе приближение при h0 = 2.71 м:
.
Третье приближение при h0 = 2.36 м:
.
Четвёртое приближение при h0 = 2.51 м:
Пятое приближение при h0 = 2.44 м:
Шестое приближение при h0 = 2.48 м:
Седьмое приближение при h0 = 2.46 м:
Окончательно принимаем глубину потока в туннеле h0 = 2.46 м.
Средняя скорость течения в туннеле:
,
w0 - площадь живого сечения потока в туннеле.
Средняя скорость в верхнем бьефе при подходе к туннелю:
,
wб - площадь живого сечения потока в верхнем бьефе.
Перепад при входе потока в туннель:
.
Таким образом, перепад уровней Dz равен:
Dz = 1.40 + 0.002 . 286 - 0 = 1.97