3. Водосбросное сооружение

Выбор типа водосбросного сооружения зависит от типа плотины и напора на ней, величины паводковых и строительных расходов, топографических, геологических и гидрологических условий района строительства, общей схемы организации работ и пропуска строительных расходов и др., и осуществляется на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Береговые водосбросы применяются в составе гидроузлов низкого и среднего напоров с грунтовой плотиной при паводковых расходах, не превышающих 5000 м³/с.

При тех же условиях и небольших паводковых расходах (до 100 м³/с, иногда больше), а также узких створах применяют трубчатые башенные водосбросы. Первоначально они используются для пропуска строительных расходов, а в период эксплуатации служат также для смыва отложившихся наносов, и для опорожнения водохранилища.

1. Определение размеров водосбросного сооружения

Русловая водосливная плотина чаще всего представляет собой водослив практического профиля или с широким порогом. Гребень водослива может быть расположен на отметке НПУ.В этом случае вода сбрасывается в нижний бьеф при повышении уровня воды над НПУ. Такой водослив называется автоматическим. Если гребень водослива расположен ниже НПУ, необходимый уровень поддерживается затворами, устанавливаемыми на гребне. Такой водослив называется регулируемым. Для пропуска расходов

здесь необходимо открывать затворы. Гидравлический расчет водосливной плотины состоит в определении размеров (ширины и высоты) водосливных отверстий и их количества. Формула пропускной способности поверхностного водослива имеет следующий

вид:

где

σ_п – коэффициент подтопления водослива;

ε – коэффициент бокового сжатия;

m – коэффициент расхода водослива;

H₀ – напор на водосливе с учетом скорости подхода;

g – ускорение свободного падения;

B – ширина водосливного фронта.

Порядок расчета следующий.

В первом приближении принимают: σ_п = 1,0; ε = 1,0; коэффициент расхода для водослива с широким порогом m = 0.32. H=3 м.

Подставляя ориентировочные значения σп, ε, m, и H, определяют величину B.

По найденной величине В, в соответствии со стандартными размерами отверстий и учитывая, что по условиям эксплуатации количество водосливных отверстий следует принимать не менее трех, назначают ширину водосливных отверстий b и их количество n.

Принимаем 4 отверстия по 5 метров.

После определения высоты (H), ширины (b) и количества водосливных отверстий производится проверка пропускной способности проектируемой плотины. Для этого уточняются значения H₀, m, ε

Напор с учетом скорости подхода определяется по зависимости

Коэффициент подтопления σ_п определяется по графику или по таблицам. Если непосредственно за плотиной устраивается сопрягающее сооружение (быстроток, перепад и т. д.), то водосливная плотина с широким порогом будет неподтоплена и коэффициент подтопления σ_п = 1.

Коэффициент бокового сжатия рекомендуется определять по формуле:

где р – высота водослива;

α = 0,1 – при плавном очертании быков и устоев;

b – ширина водосливного отверстия;

d – толщина бычка.

Бык принимается разрезным.

Толщина неразрезного бычка

d = d ₀+2c=2*0,8+2*0,5+(0,5)=3,1м

где d₀ ≥ 0,8 м – толщина суженного пазами перешейка быка;

=0,5 м.

m-ширина паза рабочих затворов.

В случае разрезного быка толщина его, вычисленнаяувеличивается на 0,5–1,0м.

Коэффициент расхода для водосливов с широким порогом определяется по формуле:

Уточнив, таким образом, все перечисленные выше параметры,

производят проверку пропускной способности принятых размеров водосливных отверстий.

м³/с

Вывод:

Поскольку Q во втором случае больше Q (первого случая), значит, требуемый расход будет проходить, и увеличение размера пропускного сооружения не требуется.