2.Гидравлические расчёты

Исходными данными для проведения гидравлических рас­четов являются: отметки НПУ и ФПУ, расчетные максимальные расходы воды, кривые связи уровней нижнего бьефа и расходов, характеристики грунтов основания. Максимальные расчетные расходы определяют гидрологическими расчетами по кривой обеспеченности паводковых расходов (максимальных расходов в каждом году из заданного ряда наблюдений).

Гидравлическими расчетами устанавливают: ширину водо­сливного фронта и размеры водосливных отверстий, отметку гребня водослива, форму водосливной грани и сопряжение ее с водобоем, форму сопряжения бьефов, размеры гасителей энергии воды в нижнем бьефе.

2.1Определение ширины водосливного фронта

Гидравлический расчёт выполняется с целью определения ширины водосливного фронта и размера водосливных отверстий, формы водосливной грани, типа сопряжения потока в НБ, размеров и типа гасителей энергии потока в НБ.

Расчётный максимальный расход для первого класса капитальности является расход 0,1% обеспеченности , для поверочного – 0,01% обеспеченности.

Данные для расчёта основного расчётного случая:

– Q=1026,63 м³/с при обеспеченности 0,1 %;

– НПУ = 80 м;

– УНБ = 37,9 м;

Выбор типа, числа и размеров отверстий водосливной плотины необходимо производить исходя из требований пропуска расчётного расхода воды основного расчётного случая, затем их число подлежит проверке на поверочный расчётный случай

Расчётный расход, сбрасываемый через водосливную плотину при НПУ:

,

где максимальный основной расход, с учётом трансформации паводка, принимаемый при обеспеченности 0,1% для I класса сооружений

Q_га- расход через агрегат.

Ширина водосливного фронта:

где удельный расход на водосливе:

, (2.2.)

где удельный расход на рисберме:

, (2.3.)

где глубина воды в нижнем бьефе, определяется по кривой Q = f(H) при ;

допустимая скорость воды рисбермы на песчаннике.

Ширина водосливного фронта должна соответствовать стандартному ряду, поэтому полученное значение округляется в большую сторону. Округляем до 54 метров, принимаем количество пролетов по 18 метров.

Ширина быка рассчитывается по формуле Березинского:

δ_б=0,2b (2.4.)

δ_б=0.2*18+0.4=4 м (2.5.)

Ширину быка принимаем 4 м так как считаем что бык разрезной.

2.2.Определение отметки гребня водослива

Используя формулу расхода через водослив, определим полный напор на водосливе в первом приближении, т.е. без учёта бокового сжатия и подтопления водослива:

где - коэффициент расхода водослива безвакуумного профиля, принимаем в дипломном проекте очертание водосливной стенки Кригера- Офицерова типа А, m = 0,49;

- принимается только для водосливного фронта без быков.

Во втором приближении, с учётом бокового сжатия и подтопления, полный напор на водосливе:

где

коэффициент бокового сжатия;

коэффициент подтопления;

Коэффициент сжатия определяется по формуле Френсиса – Кригера :

(2.8.)

где коэффициент формы береговых устоев или промежуточных быков водослива принимаем .

Геометрический напор на гребне водослива без учета скорости подхода потока к водосливу

где скорость потока на подходе к плотине, определяемая по формуле:

где в расчетах принимаем

Определим ближайшее стандартное значение напора, согласно ряду стандартных напоров :

Отметка гребня водослива:

. (2.11.)

Отметка гребня плотины

(2.12)