Определим ординату кривой депрессии в начале дренажа  равную:

       h₂=q_т/К_т.  

       h₂=  

     Кривую депрессии строим по уравнению:

        ,

       задавая х от Х=DL до Х=L_р,, а затем исправляем визуально

       Х=DL

         
 

       х = 100 м; у = 155,1 м;

       х = 150 м; у = 148,3 м;

       х = 200 м; у = 141,2 м;

       х = 250 м; у = 133,7 м;

       х = 300 м; у = 125,8 м;

       х = 350 м; у = 117,3 м;

       х = 400 м; у = 108,2 м;

       х = 450 м; у = 98,2 м;

       х = 600 м; у = 58,8 м;

       х = 683,9 м; у = 0 м; 
 

3. Расчет устойчивости низового откоса.

   Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в верхнем бьефе равен НПУ, а в нижнем бьефе – максимально возможному уровню, но не более 0,2 Н _пл.

   На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части, наносим кривую депрессии. Из середины низового откоса (точка С) проводится вертикаль СД и линия СЕ под углом 85° к откосу. Из точек А и В очерчиваем две дуги окружностей с радиусом R_о, которые пересекаются в точке О.

       

   Величины R_н и R_в определяем по таблице в долях высоты плотины: для заложения 2,5

                                 

                             

                                   R_o=75,6 м.

   Проведя из точки с дугу радиусом r = ОС/2 до пересечения с линиями СД и СЕ, находим многоугольник Oedвa, в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения.

   Расчетная кривая скольжения радиусом R  пересекает гребень плотины и захватывает часть основания плотины.

   Выделенную призму обрушения делим на "n" отсеков шириной в=0,1R.

       Принимаем R=    м, в=   м.

   Разбивку на отсеки начинают с нулевого, середина которого располагается на вертикали, проходящей через центр кривой скольжения.

   Коэффициент запаса устойчивости низового откоса определяется по формуле А. А. Ничипоровича

       

, 

       где G_i - вес грунта и воды в пределах i-го отсека, кН;

       Р_вi - равнодействующая давления воды по подошве i-ого отсека, кН;

       j_i - угол внутреннего трения грунта i–го отсека, град;

       a_i - угол между вертикалью и линией, соединяющей центр кривой скольжения с серединой i-ого отсека, град;

       с_i - удельное сцепление грунта i-ого отсека по линии кривой скольжения, кПа.

       Принимаем для песка естественной влажности с = 8 кПа, φ=26, для песка насыщенного водой с = 6кПа, φ =24.

       Для глины естественной влажности  с = 25 кПа, .

       В общем случае вес определяется по формуле:

       

, 

       где - высота i-ого отсека, измеренная по его середине от линии низового откоса до кривой депрессии, м;

        - высота части отсека, насыщенного водой (от кривой депрессии до основания плотины), м;

        – высота части отсека от основания  плотины до кривой скольжения, м;

       h_в – слой воды над отсеком, м;

       g_ест, - удельный вес грунта естественной влажности, кН/м³;

       g_нас – удельный вес грунта насыщенного водой (для песка - 19 кН/м³);

       g_осн – удельный вес грунта основания плотины, кН/м³,

       g_в – удельный вес воды, 9,81 кН/м³.

   При расчете устойчивости низового откоса в условиях установившейся фильтрации равнодействующая давления воды будет состоять из фильтрационного и взвешивающего давления и определяется по формуле, кН: 

       

 
 

       Расчеты по определению коэффициента запаса устойчивости удобно вести в табличной форме. 

 

Производим  вычисления:

             Кs= Кs= 0,909082

       Вычисленный коэффициент запаса устойчивости низового откоса сравниваем со значением допускаемого коэффициента запаса устойчивости. Полученное по расчету значение коэффициента запаса устойчивости при основных сочетаниях нагрузок не должен превышать более чем на 15% допускаемого значения.

       Проверим  это условие:  Кs<Kн   0,909082<1,1Так как условие выполняется, то нижний откос плотины не требует дополнительного укрепления.

4. Водосборные сооружения.

   В данном курсовом проекте применят башенные водосборы.

   Башенные водосбросы состоят из: головной части (башни), одной или нескольких труб и концевого участка в виде водобойного колодца или носка-трамплина, который используется для отброса струи и применяется обычно в случае скального основания. Ось башенного водосброса трассируется по возможности перпендикулярно к оси плотины в русле или в пониженных местах поймы.

       В башне размещаются ремонтные  и рабочие затворы, перекрывающие  входные сечения труб, сороудерживающие решетки и механизмы для маневрирования ими. Сечение башни в плане может быть круглым или прямоугольным. Размеры ее зависят от диаметра трубопроводов. Толщина стенок башни обычно уменьшается снизу вверх, но она не должна быть меньше 20 см.

       Размещать башню можно в зоне подошвы  верхового откоса плотины, в средней его части или у гребня плотины, но всегда она должна располагаться на прочном материковом грунте.

      Трубы малого диаметра могут быть металлическими или железобетонными. Металлические трубопроводы чаще всего укладываются внутри железобетонных галерей, которые используются в период возведения гидроузла для пропуска строительных расходов. Снаружи металлические трубопроводы покрываются антикоррозионным покрытием.

       Трубы больших поперечных сечений выполняются  из железобетона с круглыми, овальными  или прямоугольными отверстиями. При  устройстве нескольких труб они объединяются в общую многоочковую конструкцию. Внешние поверхности железобетонных труб делаются вертикальными или наклонными, что целесообразно с точки зрения сопряжения их с телом плотины.

   Трубы должны располагаться на плотном грунте основания на уровне подошвы плотины или ниже ее, в траншее. По длине трубы разрезаются температурно-осадочными швами на секции длиной не более 10…15 м.

   Для предотвращения фильтрации воды через швы они уплотняются шпонками.

   Пропускная способность одной трубы напорного башенного водосброса (Q_тр) определяется по формуле, м³/с:

                                             ,                       

      где w -  площадь выходного поперечного сечения трубы, м²;

        m – коэффициент расхода;

           Н_q – действующий напор при уровне НПУ, м (определяется как разность между уровнем НПУ и уровнем нижнего бьефа, соответствующим пропуску расчётного расхода, при затоплённом выходном отверстии);

       g – ускорение свободного падения, м/с².

Коэффициент расхода напорного башенного  водосброса: 

      

,

                                 

где - сумма местных коэффициентов сопротивления (на входе, на решётке, на затворах и т.д.);

      x_дл – коэффициент сопротивления по длине.

    

,

где L – длина трубы, м;

- гидравлический радиус, для  круглого сечения  , где d–диаметр трубы, м;

С – коэффициент Шези, определяемый по формуле Манинга: 

    

,

    где n – коэффициент шероховатости (для бетонной поверхности может быть принят равным 0,012).

    Принимаем диаметр трубы 1,4 м.

    R = 1,4 / 4 = 0,35м;

    С =

;

    Рассчитываем  длину трубы, м.