Гидроузел с земляной греблей

4.2, 4.3 (52).dwg

Рис. 4.3. Схема до розрахунку фільтрації води через земляну греблю (русловий переріз)
Рис. 4.2. Поперечний переріз земляної греблі (русловий переріз)

4.2, 4.3 (51).dwg

Рис. 4.3. Схема до розрахунку фільтрації води через земляну греблю (русловий переріз)
Рис. 4.2. Поперечний переріз земляної греблі (русловий переріз)

1. Криві залежності, Плани (52).dwg

- водобійний колодязь
Крива залежності Q=f(H )

4.4 50.dwg

Рис. 4.4. Схема до розрахунку стійкості низовогоукосу земляної греблі

ВАТМАН 51.dwg

Рис. 3.1. Геологічний профіль долини річки
середній пісок t=025 м
крупний пісок t=025 м
середній пісок t=01 м
матеріалів з баштовим
ГЕОЛОГЧНИЙ ПРОФЛЬ ДОЛИНИ РЧКИ
- водобійний колодязь
ПОПЕРЕЧНИЙ ПЕРЕРЗ ЗЕМЛЯНО ГРЕБЛ
каф. Гідротехнічного будівництва опору
матеріалів та будівельної механіки

4.4 (52).dwg

Рис. 4.4. Схема до розрахунку стійкості низового укосу земляної греблі

5.2, 5.2 (51).dwg

Рис. 5.1. Схема до розрахунку відвідних
Рис. 5.3. Відвідний канал
Рис. 5.2. Схема до розрахунку водобійного колодязя
середній пісок t=025 м

ВАТМАН 50.dwg

крупний пісок t=025 м
середній пісок t=01 м
середній пісок t=025 м
матеріалів з баштовим
- водобійний колодязь
ГЕОЛОГЧНИЙ ПРОФЛЬ ДОЛИНИ РЧКИ
ПОПЕРЕЧНИЙ ПЕРЕРЗ ЗЕМЛЯНО ГРЕБЛ
каф. Гідротехнічного будівництва опору
матеріалів та будівельної механіки

5.2 (50).dwg

Рис. 5.1. Схема до розрахунку
відвідних труб водоскиду
Рис. 5.3. Відвідний канал
Рис. 5.2. Схема до розрахунку водобійного колодязя
середній пісок t=025 м

4.4 (51).dwg

Рис. 4.4. Схема до розрахунку стійкості низового укосу земляної греблі

3.1. Види грунтів основи 50.dwg

Рис. 3.1. Геологічний профіль долини річки

52.doc

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАНИ
НАЦОНАЛЬНИЙ УНВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ
НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ НСТИТУТ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА
ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ
КАФЕДРА ГДРОТЕХНЧНОГО БУДВНИЦТВА ОПОРУ МАТЕРАЛВ
ТА БУДВЕЛЬНО МЕХАНКИ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Гребля з рунтових матеріалів з водоскидною спорудою”
Компоновка споруд в складі гідровузла. 5
Вибір створу гідровузла. 6
Визначення класу капітальності споруд. 7
Земляна гребля. Визначення основних розмірів і проектування поперечного
1 Закладання укосів греблі. 9
3 Визначення відмітки гребеня греблі. 9
4 Кріплення укосів 10
4.1 Кріплення верхового укосу 13
4.2 Підготовка під кріплення верхового укосу. 10
4.3 Кріплення низового укосу. 14
5 Дренажне обладнання земляної греблі. 14
6 Вибір і обрунтування виду земляної греблі. 16
6.1 Протифільтраційні пристрої в тілі земляної греблі. 17
6.2 Протифільтраційні пристрої в основі земляної греблі. 17
6.3 Спряження тіла греблі з берегами. 17
7 Розрахунок фільтрації через земляну греблю. 17
8 Розрахунок стійкості низового укосу 17
Водоскидна споруда. Гідравлічний розрахунок і проектування баштового
1 Гідравлічний розрахунок водоскиду. 27
1.1 Башта водоскиду. 27
1.2 Водовідвідна труба. 27
1.3 Відвідний канал. 29
1.4 Розрахунок водобійного колодязя. 29
2 Конструювання баштового водоскиду. 31
На Україні гідротехнічні споруди включають системи водозахисних споруд
(протипаводкові гідротехнічні споруди на річках споруди призначені для
захисту від підтоплення і затоплення населених пунктів земель)
гідротехнічні споруди що входять до складу річкових гідровузлів
(водопідпірні споруди та ін.) гідротехнічні споруди в портах припортових
зонах та узбережжі (пірси причали буни моли хвилеломи та ін.).
Так як практично всі крупні річки на території України вже
зарегульовані то основна увага зараз звертається на малі і середні
водотоки на яких влаштовуються невеликі водосховища зазвичай для іригації
навколишніх земель. Для створення певного запасу води (тобто водосховища)
використовують греблі що насипаються з місцевих матеріалів. Для
унеможливлення переливу води через гребінь греблі влаштовуються водоскидні
споруди які часто об’єднують з водоспускними (для спорожнення водосховища
перед його очисткою). Влаштування на малих річках гідроенергетичних споруд
в даний час не є економічно доцільним.
В даному курсовому проекті проводиться розрахунок греблі що
відсипатиметься з місцевих матеріалів. В якості водоскидної споруди
передбачаємо баштовий водоскид який обладнано донним водовипуском для
спорожнення водосховища.
Компоновка споруд в складі гідровузла
До складу гідровузла входять:
земляна гребля з супіску;
баштовий водоскид з скидною витратою Q = 167 м3с;
відвідна горизонтальна труба;
водобійний колодязь;
Компонування вузла встановлюється із врахуванням забезпечення найбільш
повного використання створеного водосховища розвитку зрошення обводнення
водопостачання повного використання місцевих будівельних матеріалів тобто
найкращого вирішення народногосподарських та технічних задач. При виборі
компоновки при однаковій надійності перевага надається тому варіанту
який забезпечує найкраще охорону навколишнього середовища зручність
експлуатації монтажу і ремонту обладнання мінімальні витрати дефіцитних
матеріалів. При цьому повинні задовольнятися естетичні вимоги та норми
економічної ефективності. Компоновка споруд представлена на плані ( рис. 1
Вибір створу гідровузла
Створ греблі що входить до складу гідровузла необхідно вибирати на
основі техніко-економічного порівняння варіантів в поєднанні з компоновкою
гідровузла і в залежності від топографічних гідрологічних інженерно-
геологічних умов майданчика будівництва і вимог охорони природного
Топографічні умови впливають на визначення довжини греблі і її висоти.
Як правило при всіх інших умовах перевага надається створу що
розміщується в найбільш вузькій частині річкової долини і розташований
нормально до горизонталей. При цьому об’єм робіт буде мінімальним.
Гідрологічні умови пов’язані з вирішенням питань про наповнення
водосховища і витрати які будуть скидатися в нижній б’єф під час повеней і
нженерно-геологічні умови оцінюються міцнисними властивостями
рунтів їх розташуванням і водонепроникністю. Велике значення має також
водонепроникність рунтів які складають чашу водосховища їх взаємне
розташування і падіння пластів.
Визначення класу капітальності споруд
Постійні гідротехнічні споруди поділяються на класи капітальності і
відповідно з класом визначаються коефіцієнти надійності умов роботи та
інші при розрахунку споруд по граничних станах.
Клас капітальності гідротехнічних споруд визначається за:
розмірами збитків при можливій аварії гідротехнічної споруди;
типом рунту в основі споруди.
Чим вища гідротехнічна споруда тим більші наслідки викличе її
В курсовому проекті клас капітальності встановлюється за двома
останніми параметрами. Для цього необхідно попередньо обчислити висоту
греблі: hгр = d + (2 25) м; d = [pic]НПР - [pic]дна = 26585
hгр = 905 + 205 = 111 м.
Для визначення виду рунтів в основі греблі будуємо геологічний
профіль долини річки в створі гідровузла використовуючи при цьому план
місцевості з нанесеним на нього створом (див. рис. 1 і рис. 3.1 ).
Аналізуючи рунти на геологічному профілі приходимо до висновку що
рунт в основі греблі представлений сер. піском який відносяться до
нескельних рунтів. При висоті греблі 111 м відповідно з нормами [1 табл
1 ст. 5] назначаємо клас капітальності споруди – V.
Так як до складу гідровузла входять і інші споруди то для них клас
капітальності назначається таким самим як і для основної споруди – греблі
Земляна гребля. Визначення основних розмірів і проектування
поперечного профілю греблі
Земляна гребля – водопідпірна гідротехнічна споруда що влаштовується
в руслі ріки з метою створення водосховища для накопичення в ньому води з
подальшим її використанням споживачем. В поперечному перерізі земляна
гребля має форму трапеції зверху обмеженої гребенем греблі з боків –
верховим і низовим укосами знизу – підошвою.
1 Закладання укосів греблі
При проектуванні поперечного перерізу вибирають коефіцієнти закладання
укосів виходячи з умов виконання робіт по влаштуванню греблі її висоти
Для гребель висота яких від 10 до 12 м ( в нашому випадку 111 м )
коефіцієнти закладання укосу можна прийняти такі: для верхового m h =
30; для низового m t = 225 25.
Приймаємо початкові закладання укосів: верхового m h = 30; низового
В більшості земляних гребель по їх гребеню проходить дорога
(автомобільна чи залізниця) ширина якої залежить від категорії.
В курсовому проекті передбачається влаштування автодороги 3-ї
категорії з наступними характеристиками:
- ширина проїжджої частини В пч = 70 м;
- ширина земляного полотна В зп = 120м;
- ширина тротуарів В тр = 25 м.
Для забезпечення стоку атмосферних опадів гребінь греблі виконується
двосхилим від осі гребеня з похилом і = 002. З таким похилом влаштовується
Вздовж проїжджої частини по гребеню влаштовуються надовбні бетонні
стовпчики з h ≤ 1м з кроком 2 м що служать орієнтирами для руху
транспорту особливо в нічний час.
Контури і основні розміри гребеня греблі показано на рис. 4.1 (а).
3 Визначення відмітки гребеня греблі
Відмітка гребеня греблі визначається за двома розрахунковими
Перевищення відмітки гребеня греблі над рівнем водосховища
визначається за формулою [pic].
[pic] ФПР приймаємо в залежності від максимальної скидної витрати. В
даному випадку Qmax = 167 м3с тому перевищення Н ф = 06 м.
[pic]ФПР = [pic] НПР + Нф = 26585 + 06 = 26645 м.
Визначаємо відмітку гребеня греблі при [pic]НПР:
довжина розгону вітрової хвилі LI = 38 км = 3800 м;
максимальна швидкість вітру 4% забезпеченості Vw 4% = 152 мс;
період дії вітру на водосховище Т = 6 год. = 21600с;
глибина водосховища dI = [pic]НПР - [pic]дна = 26585 – 2568 =
Розрахунок ведемо у такій послідовності:
Визначаємо такі безрозмірні коефіцієнти:
По графіку [1 рис. 4.6 ст. 12] використовуючи попередні значення
визначимо такі безрозмірні комплекси:
По менших значеннях коефіцієнтів попереднього пункту визначаємо:
середню висоту хвилі:
середній період дії хвилі
Визначаємо середнє значення довжини хвилі:
Для призначення типу кріплення верхового укосу греблі критерієм
служить висота хвилі 1% забезпеченості h1%:
К1% = 207 – приймаємо за [1 рис. 4.7 ст. 10]
так як h1% 10 м то приймаємо для верхового укосу кам’яне
Визначаємо висоту накату вітрової хвилі на укіс греблі:
Kr = 08 [1 табл. 4.5 ст. 11];
Ksp = 131 [1 табл. 4.6 ст. 11];
Krun = 13 [1 рис 4.8 ст. 13];
Kp = 07 [1 табл. 4.6 ст. 11];
Визначаємо висоту вітрового нагону хвилі на укіс Δhset:
розрахунок ведемо методом послідовних наближень:
Конструктивний запас приймаємо а = 05 м.;
Визначаємо відмітку гребеня греблі
Визначаємо відмітку гребеня греблі при [pic]ФПР:
довжина розгону вітрової хвилі LII=LI + 01LI = 3800 + 013800 =
максимальна швидкість вітру 50% забезпеченості Vw 50% = 38 мс;
глибина водосховища dII = [pic]ФПР - [pic]дна = 26645 – 2568 =
К1% = 223 – приймаємо за [1 рис. 4.7 ст. 10]
Ksp = 073[1 табл. 4.6 ст. 11];
Krun = 14 [1 рис 4.8 ст. 13];
cos α0 = 1 (α0 = 0);
Після порівняння отриманих результатів приймаємо [pic]ГрГ = 2673 м (1-
ий розрахунковий випадок).
будівельне підняття:
повна будівельна висота греблі:
Відмітка гребеня греблі при цьому складає [pic]ГрГ = 26733 м.
Укоси земляних гребель необхідно закріплювати спеціальними покриттями
для захисту від дії хвиль атмосферних опадів плаваючих предметів
землерийних тварин та інших факторів що можуть руйнувати укоси.
4.1 Кріплення верхового укосу
В курсовому проекті рекомендується проектувати в якості кріплення такі
- залізобетонне кріплення зі збірних плит;
- кам’яне кріплення у вигляді кам’яного накиду.
До складу кріплення входить підготовка що влаштовується у вигляді
зворотного фільтру. Вид кріплення обирається на основі техніко-економічного
порівняння (ТЕП) варіантів кріплення. Обирається той що максимально
враховує умови роботи майбутнього кріплення греблі а також наявність
будівельних матеріалів. Критерієм вибору типу кріплення рекомендується
використовувати висоту хвилі 1%-ї забезпеченості h1%. Вважається що при
h1% 1 м в якості кріплення використовують кам’яний накид а при h1% > 1 м
– залізобетонне кріплення.
Так як h1% = 098 м 1м ( див. п. 4.3 ) то в якості кріплення
приймаємо кам’яний накид.
Верхню границю кріплення на укосі доводять до гребеня греблі а нижня
границя влаштовується на відмітці нижчій [pic]РМО на 2h1% (висота хвилі
%-ї забезпеченості):
[pic]НГК = 261575 – 2098 = 25962 м.
В нижній частині кріплення влаштовується упорна призма з каменю з
метою попередження зсуву кріплення до дна.
Розрахунок кріплення з кам’яного накиду ведемо у такій послідовності:
визначаємо масу окремого каменю (т.):
h2% визначаємо за аналогічно h1%:
К2% = 195 – приймаємо за [3 рис1.6 ст. 24];
kfr – коефіцієнт для каменю орієнтовно kfr = 0025;
ρm = 23 тм3 – щільність каменю;
визначаємо приведений діаметр каменю:
товщина кріплення кам’яним накидом приймається [pic]. Приймаємо t
= 10 м (1 м ≥ 3·033=099 м).
Конструкцію кріплення верхового укосу приведено на рис. 4.1 (б).
4.2 Підготовка під кріплення верхового укосу
Вона влаштовується у вигляді зворотного фільтру і залежить від виду
рунту з якого насипається гребля.
Підготовка під кріплення яка відіграє роль зворотного фільтра
влаштовується у вигляді зворотного фільтру і залежить від виду рунту з
якого насипається гребля.
Для даної греблі яка насипається з супіску приймаємо одношаровий
зворотній фільтр з шару щебеню ( товщина шару 25 см ).
4.3 Кріплення низового укосу
Кріплення низового укосу потрібне для захисту від дії атмосферних
опадів руйнування землерийними тваринами і може бути виконано:
для гребель з піщаних рунтів – шар щебеню (гравію) товщиною 02 – 03
м по рунту тіла греблі;
для гребель з глин і суглинків – у вигляді рослинного шару рунту
товщиною 02 – 03 м з подальшим висівом багаторічних трав.
Оскільки гребля насипається з супіску то для кріплення низового
укосу приймаємо рослинний шар рунту товщиною 03 м.
Фрагмент кріплення низового укосу приведений на рис. 4.1 (в).
5 Дренажне обладнання земляної греблі
Дренажне обладнання влаштовується для:
- організованого відведення води що профільтрувалася через греблю і
рунт основи у нижній б’єф;
- запобігання промерзання тіла греблі і кріплення взимку при виході
фільтраційних вод на низовий укіс;
- економічно виправданого пониження кривої депресії в тілі греблі;
- попередження виникнення фільтраційних деформацій тіла греблі.
На початку будівництва дренаж у вигляді дренажної призми служить
упором при насипанні рунту в тіло греблі.
Приймаємо дренажну призму з крупного каменю шириною по гребеню 2 м. з
закладанням укосів – внутрішнього mвн = 1:11 ; зовнішнього mзовн = 1:15;
гребінь дренажної призми влаштовується вище [pic]РВНБ max не менше ніж 05
Відмітка води в нижньому б’єфі рівна [pic] де hНБ знімається з
кривої hНБ = f (Q). Для витрати Q = 167 м3с hНБ ( Н2 ) = 15 м.
Конструкцію дренажної призми дивись на рис. 4.1 (г).
Отже приймаємо mвн = 11 mзовн = 15.
bдр = РВНБ + hs = 2583 + 05 = 2588 м.
6 Вибір і обрунтування виду земляної греблі
6.1 Протифільтраційні пристрої в тілі земляної греблі
Щоб зменшити фільтраційну витрату не допустити фільтраційних
деформацій в тілі греблі і основі підвищити стійкість низового укосу
шляхом пониження кривої депресії застосовуються протифільтраційні пристрої.
Так як матеріалом греблі є супісок з [pic] = 008 мдоб що менше 1
то гребля є однорідна і ніяких протифільтраційних пристроїв у тілі земляної
греблі не влаштовуємо.
6.2 Протифільтраційні пристрої в основі земляної греблі
Для з’єднання однорідної греблі чи протифільтраційного пристрою
неоднорідної греблі з рунтом основи проектують протифільтраційні пристрої
в основі земляної греблі. Конструкція таких пристроїв залежить від виду
рунту в основі і його потужності. Так як в основі греблі залягає середній
пісок потужністю 32 м (з [pic] = 35 мдоб ) то в якості
протифільтраційного пристрою в основі земляної греблі приймаємо замок з
наступними характеристиками:
- ширина по низу 075 м;
- ширина по верху 193 м;
- висота замка 37 м.
Креслення дивись рис. 4.2 .
6.3 Спряження тіла греблі з берегами
Перед укладанням рунту тіла греблі необхідно провести підготовку
основи. Підготовка зводиться до знімання і видалення рослинного шару рунту
на берегових схилах та наносних відкладень з русла ріки в межах котловану
для насипання греблі.
Контур поверхні котловану повинен повторювати похил місцевості. У
випадку високих берегів врізку виконують у вигляді похилих східців висотою
7 Розрахунок фільтрації через земляну греблю
Фільтраційним розрахунком для земляної греблі встановлюється:
- положення кривої депресії;
- питома фільтраційна витрата води та повна витрата через руслову
частину земляної греблі;
- перевіряється фільтраційна міцність рунтів тіла греблі і основи.
В курсовому проекті виконується фільтраційний розрахунок лише для
руслового перерізу греблі. При цьому відмітка води у верхньому б’єфі
відповідає НПР а в нижньому – максимальній можливій відмітці води.
Розрахунок ведемо в такій послідовності:
викреслюємо розрахункову схему на фільтрацію у відповідності з
прийнятим типом греблі (спрощена схема – гребля знаходиться на
водоупорі тобто замок повністю перекриває фільтрацію через основу);
де Lp – розрахункова довжина кривої депресії в проекції на
горизонтальну площину:
ΔLв – зона впливу кривої депресії на рівень у верхньому б’єфі:
Н1 – глибина у верхньому б’єфі Н1 = 905 м
ΔLн – зона впливу нижнього б’єфу на криву депресії:
m’1 – коефіцієнт закладання внутрішнього укосу дренажної призми
Н2 – глибина води у нижньому б’єфі Н2 = 15 м;
L – довжина кривої депресії в тілі греблі визначається графічно L =
визначаємо перевищення виходу кривої депресії над рівнем води у
f(m’1) для m’1 = 11 рівне f(m’1) = 034
Так як [pic] (Н0 0) то приймаємо Н0 = 0
ординати кривої депресії визначаємо за формулою:
де х – віддаль до ординати що визначається по горизонталі від
початкової точки (перетину [pic]НПР з верховим укосом греблі).
Результати розрахунків зводимо в таблицю 4.1
Значення другої спряженої глибини h2 =155 м (ліва частина - 343=343
Визначаємо глибину водобійного колодязя [pic]м.
Відклавши на плані довжину водобійного колодязя і провівши лінії
розширення з центральним кутом = 30° знімаємо ширину каналу по дну
Перевіряємо канал на розмив за формулою [pic]мс.
Так як Vкан = 223 мс менше Vдоп = 25 мс то розмиву не буде.
Перерахуємо ширину каналу (при Vкан = 223 мс ):
Конструювання баштового водоскиду
Місце розташування. водоскиду вибирається виходячи із таких умов:
споруда повинна бути розташована на корінній основі; відмітка дна
водоспускної і водопропускної труб споруди повинні забезпечувати можливість
повного спорожнення водосховища; траса водоскиду повинна бути прямолінійною
в плані. Споруда розташовується в пониженій частині водосховища в тілі
земляної греблі. Баштовий водоскид складається э таких елементів
водовідвідної труби;
водобійного колодязя;
Приймальною частиною водоскиду є башта яка може бути прямокутного
круглого овального окреслення в плані і розташована в тілі греблі. Верхня
кромка башти розташовується на відмітці НПР верхня грань стінки башти
окреслена у вертикальній площині по радіусу r = 02 м і обладнана
решіткою для затримки сміття криги плаваючих тіл. Стінки башти мають
змінну товщину по вертикалі і виконуються з монолітного залізобетону. В
передній частині башти розташована камера затворів в якій розташовується
затвори які перекривають донний отвір. Маневрування затворами проводиться
зі службових мостів за допомогою гвинтових підіймачів. При необхідності
забору води на зрошення або інших потреб в камеру затворів виводяться
патрубки діаметром 300 мм. Водовідвідні труби можуть бути запроектовані
різної форми в поперечному перерізі (круглі або прямокутні) і збираються з
окремих ланок або уніфікованих блоків. Діаметри стандартних круглих труб –
I0 I2 14 16 дм. Прямокутні труби збираються з уніфікованих блоків
висотою і шириною 20 дм. Для зменшення контурної фільтрації на трубах
повинно бути передбачено залізобетонні діафрагми. По довжині труб i у
місцях примикання труби. до шахти і до водобійного колодязя повинні бути
передбачені температурно-осадочні шви. Вихід із труб виконується у вигляді
розтрубу з центральним. кутом в межах 20 30°. Водобійна частина виконується
у вигляді водобійного колодязя який розширюється в плані і глибиною dk
значення якої визначається розрахунком. Рисберма більше всього
розташовується на початки відвідного каналу з розширенням або без нього.
Кріплення рисберми – збірні ребристі плити під якими розташовується
зворотній фільтр. Для повного або часткового спорожнення водосховища
передбачено донний водоспуск із збірних залізобетонних труб діаметром 10
дм. На вході в трубу водоспуску влаштовується оговоловок який звужується в
плані і має на вході обернені або поринаючі стінки.
041-51 Методичні вказівки до виконання проекту Гребля із рунтових
матеріалів з баштовим водоскидом” для студентів спеціальності 7.092603
Гідромеліорація” всіх форм навчання. Рівне: УДАВГ 1998 – 39с.
Гідротехнічні споруди. Підручник для вузів. За ре. А. Ф. Дмитрієва.
Рівне: РДТУ 1999. – 328 с.
Гидротехнические сооружения. Проектирование и расчёт: Учеб. пособие
И. И. Кириенко Ю. А. Химерик. – К.: Вища школа. Головное изд-во

1. Криві залежності, Плани 50.dwg

- водобійний колодязь
Рис. 1. ПЛАН ГДРОВУЗЛА
Крива залежності Q=f(H )

1. Криві залежності, Плани (51).dwg

- водобійний колодязь
Крива залежності Q=f(H )

5.2, 5.2 (52).dwg

Рис. 5.1. Схема до розрахунку відвідних
Рис. 5.2. Схема до розрахунку
водобійного колодязя
середній пісок t=025 м
Рис. 5.3. Відвідний канал

3.1. Види грунтів основи (51).dwg

Рис. 3.1. Геологічний профіль долини річки

4.1 50.dwg

крупний пісок t=025 м
греблі та дренажна призма
а) Основні розміри земляного
полотна і конструкція по гребеню греблі
Рис. 4.1. Елементи кріплення земляної
укосу у вигляді відсипки
в) кріплення низового
середній пісок t=01 м

3.1. Види грунтів основи (52).dwg

Рис. 3.1. Геологічний профіль долини річки

51.doc

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАНИ
НАЦОНАЛЬНИЙ УНВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ
НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ НСТИТУТ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА
ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ
КАФЕДРА ГДРОТЕХНЧНОГО БУДВНИЦТВА ОПОРУ МАТЕРАЛВ
ТА БУДВЕЛЬНО МЕХАНКИ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Гребля з рунтових матеріалів з водоскидною спорудою”
Компоновка споруд в складі гідровузла. 5
Вибір створу гідровузла. 6
Визначення класу капітальності споруд. 7
Земляна гребля. Визначення основних розмірів і проектування поперечного
1 Закладання укосів греблі. 9
3 Визначення відмітки гребеня греблі. 9
4 Кріплення укосів 10
4.1 Кріплення верхового укосу 13
4.2 Підготовка під кріплення верхового укосу. 10
4.3 Кріплення низового укосу. 14
5 Дренажне обладнання земляної греблі. 14
6 Вибір і обрунтування виду земляної греблі. 16
6.1 Протифільтраційні пристрої в тілі земляної греблі. 17
6.2 Протифільтраційні пристрої в основі земляної греблі. 17
6.3 Спряження тіла греблі з берегами. 17
7 Розрахунок фільтрації через земляну греблю. 17
8 Розрахунок стійкості низового укосу 17
Водоскидна споруда. Гідравлічний розрахунок і проектування баштового
1 Гідравлічний розрахунок водоскиду. 27
1.1 Башта водоскиду. 27
1.2 Водовідвідна труба. 27
1.3 Відвідний канал. 29
1.4 Розрахунок водобійного колодязя. 29
2 Конструювання баштового водоскиду. 31
На Україні гідротехнічні споруди включають системи водозахисних споруд
(протипаводкові гідротехнічні споруди на річках споруди призначені для
захисту від підтоплення і затоплення населених пунктів земель)
гідротехнічні споруди що входять до складу річкових гідровузлів
(водопідпірні споруди та ін.) гідротехнічні споруди в портах припортових
зонах та узбережжі (пірси причали буни моли хвилеломи та ін.).
Так як практично всі крупні річки на території України вже
зарегульовані то основна увага зараз звертається на малі і середні
водотоки на яких влаштовуються невеликі водосховища зазвичай для іригації
навколишніх земель. Для створення певного запасу води (тобто водосховища)
використовують греблі що насипаються з місцевих матеріалів. Для
унеможливлення переливу води через гребінь греблі влаштовуються водоскидні
споруди які часто об’єднують з водоспускними (для спорожнення водосховища
перед його очисткою). Влаштування на малих річках гідроенергетичних споруд
в даний час не є економічно доцільним.
В даному курсовому проекті проводиться розрахунок греблі що
відсипатиметься з місцевих матеріалів. В якості водоскидної споруди
передбачаємо баштовий водоскид який обладнано донним водовипуском для
спорожнення водосховища.
Компоновка споруд в складі гідровузла
До складу гідровузла входять:
земляна гребля з супіску;
баштовий водоскид з скидною витратою Q = 335 м3с;
відвідна горизонтальна труба;
водобійний колодязь;
Компонування вузла встановлюється із врахуванням забезпечення найбільш
повного використання створеного водосховища розвитку зрошення обводнення
водопостачання повного використання місцевих будівельних матеріалів тобто
найкращого вирішення народногосподарських та технічних задач. При виборі
компоновки при однаковій надійності перевага надається тому варіанту
який забезпечує найкраще охорону навколишнього середовища зручність
експлуатації монтажу і ремонту обладнання мінімальні витрати дефіцитних
матеріалів. При цьому повинні задовольнятися естетичні вимоги та норми
економічної ефективності. Компоновка споруд представлена на плані ( рис. 1
Вибір створу гідровузла
Створ греблі що входить до складу гідровузла необхідно вибирати на
основі техніко-економічного порівняння варіантів в поєднанні з компоновкою
гідровузла і в залежності від топографічних гідрологічних інженерно-
геологічних умов майданчика будівництва і вимог охорони природного
Топографічні умови впливають на визначення довжини греблі і її висоти.
Як правило при всіх інших умовах перевага надається створу що
розміщується в найбільш вузькій частині річкової долини і розташований
нормально до горизонталей. При цьому об’єм робіт буде мінімальним.
Гідрологічні умови пов’язані з вирішенням питань про наповнення
водосховища і витрати які будуть скидатися в нижній б’єф під час повеней і
нженерно-геологічні умови оцінюються міцнисними властивостями
рунтів їх розташуванням і водонепроникністю. Велике значення має також
водонепроникність рунтів які складають чашу водосховища їх взаємне
розташування і падіння пластів.
Визначення класу капітальності споруд
Постійні гідротехнічні споруди поділяються на класи капітальності і
відповідно з класом визначаються коефіцієнти надійності умов роботи та
інші при розрахунку споруд по граничних станах.
Клас капітальності гідротехнічних споруд визначається за:
розмірами збитків при можливій аварії гідротехнічної споруди;
типом рунту в основі споруди.
Чим вища гідротехнічна споруда тим більші наслідки викличе її
В курсовому проекті клас капітальності встановлюється за двома
останніми параметрами. Для цього необхідно попередньо обчислити висоту
греблі: hгр = d + (2 25) м; d = [pic]НПР - [pic]дна = 42667
hгр = 987 + 203 = 119 м.
Для визначення виду рунтів в основі греблі будуємо геологічний
профіль долини річки в створі гідровузла використовуючи при цьому план
місцевості з нанесеним на нього створом (див. рис. 1 і рис. 3.1 ).
Аналізуючи рунти на геологічному профілі приходимо до висновку що
рунт в основі греблі представлений сер. піском який відносяться до
нескельних рунтів. При висоті греблі 119 м відповідно з нормами [1 табл
1 ст. 5] назначаємо клас капітальності споруди – V.
Так як до складу гідровузла входять і інші споруди то для них клас
капітальності назначається таким самим як і для основної споруди – греблі
Земляна гребля. Визначення основних розмірів і проектування
поперечного профілю греблі
Земляна гребля – водопідпірна гідротехнічна споруда що влаштовується
в руслі ріки з метою створення водосховища для накопичення в ньому води з
подальшим її використанням споживачем. В поперечному перерізі земляна
гребля має форму трапеції зверху обмеженої гребенем греблі з боків –
верховим і низовим укосами знизу – підошвою.
1 Закладання укосів греблі
При проектуванні поперечного перерізу вибирають коефіцієнти закладання
укосів виходячи з умов виконання робіт по влаштуванню греблі її висоти
Для гребель висота яких від 10 до 12 м ( в нашому випадку 119 м )
коефіцієнти закладання укосу можна прийняти такі: для верхового m h =
30; для низового m t = 225 25.
Приймаємо початкові закладання укосів: верхового m h = 30; низового
В більшості земляних гребель по їх гребеню проходить дорога
(автомобільна чи залізниця) ширина якої залежить від категорії.
В курсовому проекті передбачається влаштування автодороги 3-ї
категорії з наступними характеристиками:
- ширина проїжджої частини В пч = 70 м;
- ширина земляного полотна В зп = 120м;
- ширина тротуарів В тр = 25 м.
Для забезпечення стоку атмосферних опадів гребінь греблі виконується
двосхилим від осі гребеня з похилом і = 002. З таким похилом влаштовується
Вздовж проїжджої частини по гребеню влаштовуються надовбні бетонні
стовпчики з h ≤ 1м з кроком 2 м що служать орієнтирами для руху
транспорту особливо в нічний час.
Контури і основні розміри гребеня греблі показано на рис. 4.1 (а).
3 Визначення відмітки гребеня греблі
Відмітка гребеня греблі визначається за двома розрахунковими
Перевищення відмітки гребеня греблі над рівнем водосховища
визначається за формулою [pic].
[pic] ФПР приймаємо в залежності від максимальної скидної витрати. В
даному випадку Qmax = 335 м3с тому перевищення Н ф = 073 м.
[pic]ФПР = [pic] НПР + Нф = 42667 + 073 = 4274 м.
Визначаємо відмітку гребеня греблі при [pic]НПР:
довжина розгону вітрової хвилі LI = 44 км = 4400 м;
максимальна швидкість вітру 4% забезпеченості Vw 4% = 127 мс;
період дії вітру на водосховище Т = 6 год. = 21600с;
глибина водосховища dI = [pic]НПР - [pic]дна = 42667 – 4168 =
Розрахунок ведемо у такій послідовності:
Визначаємо такі безрозмірні коефіцієнти:
По графіку [1 рис. 4.6 ст. 12] використовуючи попередні значення
визначимо такі безрозмірні комплекси:
По менших значеннях коефіцієнтів попереднього пункту визначаємо:
середню висоту хвилі:
середній період дії хвилі
Визначаємо середнє значення довжини хвилі:
Для призначення типу кріплення верхового укосу греблі критерієм
служить висота хвилі 1% забезпеченості h1%:
К1% = 209 – приймаємо за [1 рис. 4.7 ст. 10]
так як h1% 10 м то приймаємо для верхового укосу кам’яне
Визначаємо висоту накату вітрової хвилі на укіс греблі:
Kr = 08 [1 табл. 4.5 ст. 11];
Ksp = 121 [1 табл. 4.6 ст. 11];
Krun = 13 [1 рис 4.8 ст. 13];
Kp = 07 [1 табл. 4.6 ст. 11];
Визначаємо висоту вітрового нагону хвилі на укіс Δhset:
розрахунок ведемо методом послідовних наближень:
Конструктивний запас приймаємо а = 05 м.;
Визначаємо відмітку гребеня греблі
Визначаємо відмітку гребеня греблі при [pic]ФПР:
довжина розгону вітрової хвилі LII=LI + 01LI = 4400 + 014400 =
максимальна швидкість вітру 50% забезпеченості Vw 50% = 55 мс;
глибина водосховища dII = [pic]ФПР - [pic]дна = 4274 – 4168 =
К1% = 219 – приймаємо за [1 рис. 4.7 ст. 10]
Ksp = 083[1 табл. 4.6 ст. 11];
Krun = 14 [1 рис 4.8 ст. 13];
cos α0 = 1 (α0 = 0);
Після порівняння отриманих результатів приймаємо [pic]ГрГ = 42814 м
(2-ий розрахунковий випадок).
будівельне підняття:
повна будівельна висота греблі:
Відмітка гребеня греблі при цьому складає [pic]ГрГ = 4282 м.
Укоси земляних гребель необхідно закріплювати спеціальними покриттями
для захисту від дії хвиль атмосферних опадів плаваючих предметів
землерийних тварин та інших факторів що можуть руйнувати укоси.
4.1 Кріплення верхового укосу
В курсовому проекті рекомендується проектувати в якості кріплення такі
- залізобетонне кріплення зі збірних плит;
- кам’яне кріплення у вигляді кам’яного накиду.
До складу кріплення входить підготовка що влаштовується у вигляді
зворотного фільтру. Вид кріплення обирається на основі техніко-економічного
порівняння (ТЕП) варіантів кріплення. Обирається той що максимально
враховує умови роботи майбутнього кріплення греблі а також наявність
будівельних матеріалів. Критерієм вибору типу кріплення рекомендується
використовувати висоту хвилі 1%-ї забезпеченості h1%. Вважається що при
h1% 1 м в якості кріплення використовують кам’яний накид а при h1% > 1 м
– залізобетонне кріплення.
Так як h1% = 076 м 1м ( див. п. 4.3 ) то в якості кріплення
приймаємо кам’яний накид.
Верхню границю кріплення на укосі доводять до гребеня греблі а нижня
границя влаштовується на відмітці нижчій [pic]РМО на 2h1% (висота хвилі
%-ї забезпеченості):
[pic]НГК = 421225 – 2076 = 41971 м.
В нижній частині кріплення влаштовується упорна призма з каменю з
метою попередження зсуву кріплення до дна.
Розрахунок кріплення з кам’яного накиду ведемо у такій послідовності:
визначаємо масу окремого каменю (т.):
h2% визначаємо за аналогічно h1%:
К2% = 195 – приймаємо за [3 рис1.6 ст. 24];
kfr – коефіцієнт для каменю орієнтовно kfr = 0025;
ρm = 23 тм3 – щільність каменю;
визначаємо приведений діаметр каменю:
товщина кріплення кам’яним накидом приймається [pic]. Приймаємо t
= 10 м (1 м > 3·032=096 м).
Конструкцію кріплення верхового укосу приведено на рис. 4.1 (б).
4.2 Підготовка під кріплення верхового укосу
Вона влаштовується у вигляді зворотного фільтру і залежить від виду
рунту з якого насипається гребля.
Підготовка під кріплення яка відіграє роль зворотного фільтра
влаштовується у вигляді зворотного фільтру і залежить від виду рунту з
якого насипається гребля.
Для даної греблі яка насипається з супіску приймаємо одношаровий
зворотній фільтр з шару щебеню ( товщина шару 25 см ).
4.3 Кріплення низового укосу
Кріплення низового укосу потрібне для захисту від дії атмосферних
опадів руйнування землерийними тваринами і може бути виконано:
для гребель з піщаних рунтів – шар щебеню (гравію) товщиною 02 – 03
м по рунту тіла греблі;
для гребель з глин і суглинків – у вигляді рослинного шару рунту
товщиною 02 – 03 м з подальшим висівом багаторічних трав.
Оскільки гребля насипається з супіску то для кріплення низового
укосу приймаємо рослинний шар рунту товщиною 03 м.
Фрагмент кріплення низового укосу приведений на рис. 4.1 (в).
5 Дренажне обладнання земляної греблі
Дренажне обладнання влаштовується для:
- організованого відведення води що профільтрувалася через греблю і
рунт основи у нижній б’єф;
- запобігання промерзання тіла греблі і кріплення взимку при виході
фільтраційних вод на низовий укіс;
- економічно виправданого пониження кривої депресії в тілі греблі;
- попередження виникнення фільтраційних деформацій тіла греблі.
На початку будівництва дренаж у вигляді дренажної призми служить
упором при насипанні рунту в тіло греблі.
Приймаємо дренажну призму з крупного каменю шириною по гребеню 2 м. з
закладанням укосів – внутрішнього mвн = 1:11 ; зовнішнього mзовн = 1:15;
гребінь дренажної призми влаштовується вище [pic]РВНБ max не менше ніж 05
Відмітка води в нижньому б’єфі рівна [pic] де hНБ знімається з
кривої hНБ = f (Q). Для витрати Q = 335 м3с hНБ ( Н2 ) = 16 м.
Конструкцію дренажної призми дивись на рис. 4.1 (г).
Отже приймаємо mвн = 11 mзовн = 15.
bдр = РВНБ + hs = 4184 + 05 = 4189 м.
6 Вибір і обрунтування виду земляної греблі
6.1 Протифільтраційні пристрої в тілі земляної греблі
Щоб зменшити фільтраційну витрату не допустити фільтраційних
деформацій в тілі греблі і основі підвищити стійкість низового укосу
шляхом пониження кривої депресії застосовуються протифільтраційні пристрої.
Так як матеріалом греблі є супісок з [pic] = 01 мдоб що менше 1 то
гребля є однорідна і ніяких протифільтраційних пристроїв у тілі земляної
греблі не влаштовуємо.
6.2 Протифільтраційні пристрої в основі земляної греблі
Для з’єднання однорідної греблі чи протифільтраційного пристрою
неоднорідної греблі з рунтом основи проектують протифільтраційні пристрої
в основі земляної греблі. Конструкція таких пристроїв залежить від виду
рунту в основі і його потужності. Так як в основі греблі залягає середній
пісок потужністю 32 м (з [pic] = 35 мдоб ) то в якості
протифільтраційного пристрою в основі земляної греблі приймаємо замок з
наступними характеристиками:
- ширина по низу 075 м;
- ширина по верху 193 м;
- висота замка 37 м.
Креслення дивись рис. 4.2 .
6.3 Спряження тіла греблі з берегами
Перед укладанням рунту тіла греблі необхідно провести підготовку
основи. Підготовка зводиться до знімання і видалення рослинного шару рунту
на берегових схилах та наносних відкладень з русла ріки в межах котловану
для насипання греблі.
Контур поверхні котловану повинен повторювати похил місцевості. У
випадку високих берегів врізку виконують у вигляді похилих східців висотою
7 Розрахунок фільтрації через земляну греблю
Фільтраційним розрахунком для земляної греблі встановлюється:
- положення кривої депресії;
- питома фільтраційна витрата води та повна витрата через руслову
частину земляної греблі;
- перевіряється фільтраційна міцність рунтів тіла греблі і основи.
В курсовому проекті виконується фільтраційний розрахунок лише для
руслового перерізу греблі. При цьому відмітка води у верхньому б’єфі
відповідає НПР а в нижньому – максимальній можливій відмітці води.
Розрахунок ведемо в такій послідовності:
викреслюємо розрахункову схему на фільтрацію у відповідності з
прийнятим типом греблі (спрощена схема – гребля знаходиться на
водоупорі тобто замок повністю перекриває фільтрацію через основу);
де Lp – розрахункова довжина кривої депресії в проекції на
горизонтальну площину:
ΔLв – зона впливу кривої депресії на рівень у верхньому б’єфі:
Н1 – глибина у верхньому б’єфі Н1 = 987 м
ΔLн – зона впливу нижнього б’єфу на криву депресії:
m’1 – коефіцієнт закладання внутрішнього укосу дренажної призми
Н2 – глибина води у нижньому б’єфі Н2 = 16 м;
L – довжина кривої депресії в тілі греблі визначається графічно L =
визначаємо перевищення виходу кривої депресії над рівнем води у
f(m’1) для m’1 = 11 рівне f(m’1) = 034
Так як [pic] (Н0 0) то приймаємо Н0 = 0
ординати кривої депресії визначаємо за формулою:
де х – віддаль до ординати що визначається по горизонталі від
початкової точки (перетину [pic]НПР з верховим укосом греблі).
Результати розрахунків зводимо в таблицю 4.1
Значення другої спряженої глибини h2 =267 м (ліва частина 1046=1046
Визначаємо глибину водобійного колодязя [pic]м.
Відклавши на плані довжину водобійного колодязя і провівши лінії
розширення з центральним кутом = 30° знімаємо ширину каналу по дну
Перевіряємо канал на розмив за формулою [pic]мс.
Так як Vкан = 162 мс менше Vдоп = 20 мс то розмиву не буде.
Перерахуємо ширину каналу (при Vкан = 162 мс ):
Конструювання баштового водоскиду
Місце розташування. водоскиду вибирається виходячи із таких умов:
споруда повинна бути розташована на корінній основі; відмітка дна
водоспускної і водопропускної труб споруди повинні забезпечувати можливість
повного спорожнення водосховища; траса водоскиду повинна бути прямолінійною
в плані. Споруда розташовується в пониженій частині водосховища в тілі
земляної греблі. Баштовий водоскид складається э таких елементів
водовідвідної труби;
водобійного колодязя;
Приймальною частиною водоскиду є башта яка може бути прямокутного
круглого овального окреслення в плані і розташована в тілі греблі. Верхня
кромка башти розташовується на відмітці НПР верхня грань стінки башти
окреслена у вертикальній площині по радіусу r = 02 м і обладнана
решіткою для затримки сміття криги плаваючих тіл. Стінки башти мають
змінну товщину по вертикалі і виконуються з монолітного залізобетону. В
передній частині башти розташована камера затворів в якій розташовується
затвори які перекривають донний отвір. Маневрування затворами проводиться
зі службових мостів за допомогою гвинтових підіймачів. При необхідності
забору води на зрошення або інших потреб в камеру затворів виводяться
патрубки діаметром 300 мм. Водовідвідні труби можуть бути запроектовані
різної форми в поперечному перерізі (круглі або прямокутні) і збираються з
окремих ланок або уніфікованих блоків. Діаметри стандартних круглих труб –
I0 I2 14 16 дм. Прямокутні труби збираються з уніфікованих блоків
висотою і шириною 20 дм. Для зменшення контурної фільтрації на трубах
повинно бути передбачено залізобетонні діафрагми. По довжині труб i у
місцях примикання труби. до шахти і до водобійного колодязя повинні бути
передбачені температурно-осадочні шви. Вихід із труб виконується у вигляді
розтрубу з центральним. кутом в межах 20 30°. Водобійна частина виконується
у вигляді водобійного колодязя який розширюється в плані і глибиною dk
значення якої визначається розрахунком. Рисберма більше всього
розташовується на початки відвідного каналу з розширенням або без нього.
Кріплення рисберми – збірні ребристі плити під якими розташовується
зворотній фільтр. Для повного або часткового спорожнення водосховища
передбачено донний водоспуск із збірних залізобетонних труб діаметром 10
дм. На вході в трубу водоспуску влаштовується оговоловок який звужується в
плані і має на вході обернені або поринаючі стінки.
041-51 Методичні вказівки до виконання проекту Гребля із рунтових
матеріалів з баштовим водоскидом” для студентів спеціальності 7.092603
Гідромеліорація” всіх форм навчання. Рівне: УДАВГ 1998 – 39с.
Гідротехнічні споруди. Підручник для вузів. За ре. А. Ф. Дмитрієва.
Рівне: РДТУ 1999. – 328 с.
Гидротехнические сооружения. Проектирование и расчёт: Учеб. пособие
И. И. Кириенко Ю. А. Химерик. – К.: Вища школа. Головное изд-во

4.1 (52).dwg

крупний пісок t=025 м
укосу у вигляді рослинного
в) кріплення низового
греблі та дренажна призма
а) Основні розміри земляного
полотна і конструкція по гребеню греблі
б) кам яне кріплення
Рис. 4.1. Елементи кріплення земляної
середній пісок t=01 м

ВАТМАН 52.dwg

Рис. 3.1. Геологічний профіль долини річки
середній пісок t=025 м
крупний пісок t=025 м
середній пісок t=01 м
матеріалів з баштовим
ГЕОЛОГЧНИЙ ПРОФЛЬ ДОЛИНИ РЧКИ
- водобійний колодязь
ПОПЕРЕЧНИЙ ПЕРЕРЗ ЗЕМЛЯНО ГРЕБЛ
каф. Гідротехнічного будівництва опору
матеріалів та будівельної механіки

4.1 (51).dwg

крупний пісок t=025 м
укосу у вигляді рослинного
в) кріплення низового
греблі та дренажна призма
а) Основні розміри земляного
полотна і конструкція по гребеню греблі
б) кам яне кріплення
Рис. 4.1. Елементи кріплення земляної
середній пісок t=01 м

4.2 4.3 (50).dwg

Рис. 4.2. Поперечний переріз земляної греблі (русловий переріз)
Рис. 4.3. Схема до розрахунку фільтрації води через земляну греблю (русловий переріз)