Проектирование плотины в Крыме

Отсек грунта, заключенный между гребнем, осредненным низовым откосом и кривой скольжения, делим на полосы, шириной в=0,1R. По каждой полосе измеряем высоту слоя сухого и мокрого грунта и записываем результаты в таблицы. (см. Приложения В, Г)

Вычисляем приведенную высоту слоя грунта по формуле:

 

h_пр = h_сух + · h_мок    (4.22)

 

где  h_сух – высота слоя сухого грунта, измеренная по середине каждой

полосы, м;

h_мок -  высота слоя мокрого грунта, измеренная по середине каждой

полосы, м;

- плотность мокрого грунта, =1,02 т/м³;

 -  плотность сухого грунта,    = 2 т/м³

 

Вычисляют для каждой полосы - и :

 

                                             =                                             (4.23)

 

 

      =             (4.24)

 

где   – порядковый номер полосы;

 

 

Определяем  произведения h_пр · и h_пр · , результаты вычислений сводим в таблицы (Приложения В, Г).

Ведем подсчет  удерживающих сил, пользуясь известными значениями углов естественного  откоса () и удельных сцеплений (С, т/м²)

Определяем  длины дуг, соответствующих различным  грунтам:

 

L = · , м      (4.25)

 

где  R – радиус дуги скольжения, м;

 – угол, соответствующий каждой зоне грунта в сухом и мокром

            состоянии.

 

Пользуясь графическим Приложением к расчету, определяем площади зон действия фильтрационного потока до дренажа  – W₁ и после  него – W₂.

 

   W = Σ h_мок· В, м²      (4.26)

 

Определяем  радиусы r₁ и r₂ и уклоны зон i₁ и i₂

 

Коэффициент устойчивости низового откоса определяется по формуле:

 

         К_уст =   _≥   (4.27)

 

где   – нормативный коэффициент устойчивости откоса, равный для 3 класса капитальности 1,1

 

       К₁ = 1,6      К₂= 1,75   К₃= 1,51

 

Средний коэффициент устойчивости будет:

 

К_ср = = = 1,62 > 1,1

 

Низовой откос устойчив, так как К_ср >  следовательно, заложение его принято верно.

 

 

 

 

5 НАПОЛНЯЮЩИЙ ВОДОВОД

 

Наполнение  пруда производится с помощью  существующей насосной станцией на р. Бельбек. Общая протяженность подпитывающего тракта составляет 1837 м, из них – 1312 м существующий трубопровод и  требуется строительство нового трубопровода длиной 525 м.

Новый трубопровод начинается от автодороги Бахчисарай-Ялта и заканчивается  включением в пруд.

До  ПК1 + 41 трубопровод прокладывается в одной траншее с трубопроводом  МКр, а далее, в районе плотины  переходит на левый берег, где  включается в пруд.

На  начальном участке до ПК1 + 41 трубопровод  запроектирован из асбестоцементных труб ВТ-9 d_у=300 мм. От ПК1 + 41 до ПК4 + 64, где трубопровод прокладывается у подошвы плотины, он запроектирован из стальных труб 3255×7 мм. Концевой участок подпитывающего тракта представляет собой прокоп, отрываемый в скальных грунтах.

Расход  наполняющего трубопровода 100 л/с.

 

Определяем d асбестоцементных труб:

 

d_а/ц = 1,13 , м    (5.1)

 

где   Q – расход наполняющего водовода, Q = 100 л/с;

ν – скорость движения воды в асбестоцементных трубах, ν = 2 м/с.

 

d_а/ц = 1,13 = 0,253 м    

 

Принимаем d = 300 мм.

Потери  напора по длине асбестоцементного  трубопровода:

 

h_l = АlQ²     (5.2)

 

где  А – удельное сопротивление для асбестоцементных труб, А=2,03;

 l – длина трубопровода, l = 141 м

 

h_l = 2,03 · 141 · 0,1² = 2,86 м

 

 

 

 

Местные потери:

 

                                     h_м = 0,1h_l = 0,1 · 2,86 = 0,286 м   (5.3)

 

Определяем  диаметр стальных труб.

Скорость  движения воды в стальных трубах ν = 1,5 м/с.

 

d_ст = 1,13 = 1,13 = 0,292 м 

 

Принимаем d = 325 мм.

Потери  по длине:

 

h_l = АlQ² 

 

где  А – удельное сопротивление для стальных труб, А=0,6187;

 l – длина участка трубопровода для стальных труб, l = 333 м

 

h_l = 0,6187 · 333 · 0,1² = 2,06 м

 

Местные потери:

 

                                  h_м = 0,1h_l = 0,1 · 2,06 = 0,206 м

 

Определяем  напор в наполняющем трубопроводе по формуле:

 

  Н = Н_геод. + Σh_l + Σh_м + h_св.   (5.4)

 

где  Н_геод. – геодезическая высота, Н_геод = 80,6 – 20,6 = 60 м;

Σh_l – суммарные потери по длине в а/ц и стальном трубопроводе;

Σh_м – тоже для местных потерь;

h_св. – свободный напор, h_св. = 1,0 м

 

Н = 60 + 2,86 +0,286 + 2,06 +0,206 + 1 = 66,412 м

 

 

 

 

 

 

6 ВОДОВЫПУСКНОЕ  СООРУЖЕНИЕ

 

6.1 Выбор  типа и конструкции водовыпуска

 

Пруд  проектируется для целей орошения. Для подачи воды на орошение в теле плотины предусмотрен донный трубчатый  водовыпуск. Вход в водовыпуск расположен ниже УМО, что позволяет выпускать  воду из пруда частично или полностью во время ремонта откосов плотины и очистки ложа пруда от наносов.

Донный  трубчатый водовыпуск запроектирован в виде стальной сварной трубы  диаметром 300 мм, уложенной под телом  плотины. Общая длина водовыпуска 145 м. По длине трубы на неё наварены металлические диафрагмы, служащие для увеличения пути фильтрационного  потока под сооружением. В голове водовыпуска установлен приемный колодец, снабженный шандорами и решеткой, оголовок трубы, помещенной в колодец, снабжен раструбом и сеткой. В  конце водовыпуска устроен выход  в колодец с задвижками: основными  и ремонтной. Основные обеспечивают подачу воды на орошение и на сброс. На сбросном трубопроводе запроектирован водобойный колодец.

Траншея под водовыпуск забивается жирными  суглинками с тщательным уплотнением  вручную. Под диафрагмы устанавливаются специальные приямки. Во избежание коррозии трубы покрывают усиленной гидроизоляцией в два слоя.

 

6.2 Гидравлический  расчет водовыпуска

 

Расчет  сводится к подбору диаметра трубы  водовыпуска, позволяющего пропустить необходимый расход.

Пропускная  способность напорного водовыпуска  может быть определена по формуле:

 

Q = μω , м/с     (6.1)

 

где  μ – коэффициент расхода системы;

ω – площадь поперечного сечения трубы при принятом диаметре, м²;

Н – напор перед трубой водовыпуска, м.

 

Принимаем стальные трубы диаметром 300 мм (0,3 м) и определяем площадь поперечного сечения  трубы

 

 

   ω = = = 0,07 м²    (6.2)

 

 

Коэффициент расхода системы определяем по формуле:

 

μ = = = 0,3     (6.3)

где   - сумма коэффициентов сопротивления – местных и по длине;

 

            = + = 9,67 + 1,77 = 11,44                       (6.4)

 

     =ξвх + ξреш + ξзадв + ξвых= 0,1+0,2+1+0,47= 1,77 (6.5)

 

где  ξвх – сопротивление на входе, ξвх = 0,1;

ξреш – сопротивление в решетке, ξреш = 0,47;

ξзадв – сопротивление задвижки, ξзадв = 0,2;

ξвых – сопротивление на выходе, ξвых = 1

 

ξреш = 1,5 ⁴ = 1,5 ⁴ = 0,47   (6.6)

 

где  d₁ – диаметр раструба, равный 400 мм.

 

Сопротивление по длине вычисляем по формуле:

 

ξдл = = = 9,67    (6.7)

 

где  λ – коэффициент трения для стальных труб;

l – длина трубы водовыпуска, м;  l = 145 м.

 

Определяем  напор перед водовыпуском:

 

Н =     УМО -     ОСИ  трубы на выходе = 59,10 – 51,07 = 8,03 м  (6.8)

 

Подставив полученные данные в формулу 6.1, получим пропускную способность водовыпуска:

 

  Q = 0,3 × 0,07 × 4,43 = 0,26 м³/с

 

При принятом диаметре d = 0,3 м, получена пропускная способность  Q = 0,26 м³/с . Этого расхода достаточно для орошения 113 га орошаемых земель.

 

 

6.3 Расчет  пруда на опорожнение

 

Расчет  пруда на опорожнение сводится к  определению времени опорожнения  пруда при выпуске из него воды.

Уровни  воды берем через 1,0 м от отметки  НПУ = 74,5 до отметки оси трубы на входе = 52,00 м.

Объем пруда при различных уровнях  берем по топографической характеристике чаши пруда, пользуясь кривой объемов W = f(Н)

(Приложение  А).

Объем сливной призмы определяем как разность между двумя соседними объемами. Средние уровни – среднее арифметическое между двумя соседними уровнями. Напор вычисляем как разность между средним уровнем и отметкой оси трубы на входе.

Расход  определяем по формуле 6.1 в м³/с и переводим его в тыс. м³/сут. Время опорожнения находим делением объема сливной призмы в тыс. м³ на расход в тыс. м³/сут.

Результаты  сводим в таблицу 6.1

 

Таблица 6.1 – Расчет на опорожнение.

Отметка уровня, м	Объем пруда, тыс. м3	Объем сливной призмы, тыс. м3	Отметка среднего уровня, м	Отметка оси водовыпуска, м	Дейст. напор, м	Расход		Время опорожнения, сут
						м3/с	тыс. м3/сут
1	2	3	4	5	6	7	8	9
74,5	335	9	74,25	51,07	23,18	0,45	38,69	0,23
74	326	26	73,5		22,43	0,44	38,05	0,68
73	300	18	72,5		21,43	0,43	37,2	0,48
72	282	21	71,5		20,43	0,42	36,32	0,58
71	261	19	70,5		19,43	0,41	35,42	0,54
70	242	17	69,5		18,43	0,40	34,50	0,49
69	225	15	68,5		17,43	0,39	33,55	0,45
68	210	15	67,5		16,43	0,38	32,83	0,46
67	195	15	66,5		15,43	0,37	31,56	0,48
66	180	3	65,5		14,43	0,35	30,52	0,10
1	2	3	4	5	6	7	8	9
65	177	23	64,5	51,07	13,43	0,34	29,45	0,78
64	154	14	63,5		12,43	0,33	28,5	0,49
63	140	14	62,5		11,43	0,31	27,17	0,52
62	126	16	61,5		10,43	0,30	25,95	0,62
61	110	14	60,5		9,43	0,29	24,67	0,27
60	96	12	59,5		8,43	0,24	23,32	0,51
59	84	5	58,5		7,43	0,25	21,90	0,23
58	79	26	57,5		6,43	0,24	20,38	1,28
57	53	12	56,5		5,43	0,22	18,72	0,64
56	41	12	55,5		4,43	0,20	16,91	0,71
55	29	9	54,5		3,43	0,17	14,88	0,60
54	20	9	53,5		2,43	0,14	12,53	0,72
53	11	6	52,5		1,43	0,11	9,61	0,62
52	5							Σ 12,78

 

 

Поскольку в  нормальных условиях эксплуатации пруд должен опорожняться слоями не больше 0,2 м/сут., фактический срок опорожнения  составит 63,9 суток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ОРГАНИЗАЦИЯ  ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО 

СТРОИТЕЛЬСТВУ ГИДРОУЗЛА. ОБЪЕМЫ РАБОТ

 

Возведению  любых гидротехнических сооружений предшествуют работы по переноса проекта  в натуру. Он состоит в закреплении  на местности отдельных точек  сооружения, определяющих его основные осевые лини в соответствии с положением их на генплане.

После переноса проекта в натуру приступают к подготовке основания плотины  и ложа пруда.

Первой  операцией строительства является снятие растительного слоя грунта с  основания плотины, пруда и карьера. Толщина снятия растительного слоя колеблется от 0,2 м по бортам до 1,4 м  в тальвеге, где удаляют илистые  грунты с малым удельным сцеплением. Срезка растительного грунта ведется  бульдозером Д-192 с перемещением 30-70 м. Часть растительного грунта в объеме, необходимом для крепления  низового откоса, остается во временном  отвале со стороны нижнего бьефа  плотины. Остальной грунт грузиться  на самосвалы и перемещается во временные  отвалы выше зоны НПУ.

Разработка  грунта в траншее под замок  производится:

1. На правом крутом склоне экскаватором прямая лопата с емкостью ковша 0,65 м³ с погрузкой на автотранспорт и возкой в ядро плотины.
2. Экскаватором - драглайн емкостью 0,8 м³ с выбросом грунта на бровку котлована с перемещением бульдозером на расстоянии от 10 до 30 м, в пригрузочные призмы и ядро плотины.

Разработка  грунта в замке производится с  оставлением по периметру защитного  слоя 30 см, который дорабатывается перед  забивкой замка. Доработка защитного  слоя производится в днище бульдозером  с выбросом экскаватором – драглайн емкостью 0,8 м³ на бровку, на откосах – экскаватором – драглайн.

Укладка грунта в тело плотины и замок  ведется с послойным уплотнением  слоя 20-30 см при оптимальной влажности. Если грунт, завезенный из карьера, обладает влажностью выше оптимальной, его подсушивают  на месте укладки после разравнивания  путем выветривания и естественного  испарения.

Строительство ведется в весенне-летний период. Чтобы уложенный грунт не переувлажнялся атмосферными осадками, уплотнение производится немедленно.

Наращивание плотины производится по всему профилю  плотины. Уплотнение грунтов в замке  и теле плотины производиться  по всему профилю. Уплотнение грунтов  в замке и теле плотины производится кулачными катками Д-220 за 12-18 проходов, в местах сопряжения ядра с бортами  дополнительно уплотняют грунт  пневмотрамбовками.