Построение гидравлического профиля сливной части плотины и установление характера сопряжения падающей струи с нижним бьефомПостроение гидравлического профиля сливной части водосливной плотины производиться с целью недопущения отрыва струи от тела плотины во избежание кавитации. Построение профиля рекомендуется выполнять по координатам Офицерова-Кригера в зависимости от очертания оголовка плотины. Координаты х и у для безвакуумного оголовка, описывающие внутреннее очертание струи (кривую кладки), приведены в таблице на рис.6 для напора на гребне водослива м. Радиус сопряжения сливной части плотины с дном реки следует принять равным: м, а высоту плотины: или м или м, где м. Принимаем большее из двух значений: м. Сопряжение падающей струи с нижним бьефом при пропуске паводка может происходить в условиях затопленного или отогнанного прыжка. Наиболее рациональным является донный режим сопряжения, т.е. в условиях затопленного прыжка. В этом случае скорости за плотиной меньше по величине, а следовательно, и меньше вероятность размыва. Форма сопряжения падающей с водослива струи с нижним бьефом зависит от глубины воды при пропуске наводка, напора и грунтовых условий. При затопленном прыжке должно соблюдаться условие: , м, где - сопряженная глубина, определяемая из уравнения прыжка (рис.7): , м(1) Здесь - глубина в сжатом сечении: , м(2) - скорость течения: , м(3) - скоростной коэффициент. Уравнения (2) и (3) решаются методом подбора. Пологая в уравнении (3) находят , а затем уточняют по зависимости (2). Затем полученное значение подставляют в (3) и находят новое значение , по которому снова уточняется (2). Расчет производится до тех пор, пока заданное значение в уравнении (3) не окажется примерно равным значению , полученному из формулы (2). Далее определив в (1), проверяем соблюдение условия . м м м м Принимаем м. м; м. Соблюдается условие (8>4,11). Условиясопряжения падающей струи с нижним бьефом при просеке паводка можно обеспечить и при помощи затворов, регулируя пропускаемый расход. Падающая с водослива струя, обладая значительным запасом энергии, вызывает в нижнем бьефе за плотиной повышенные скорости движения потока, которые могут привести к размыву грунта основания, и являются неприемлемыми по экологическим условиям для речного русла. Для динамического восприятия потока и защиты грунта основания от размыва в нижнем бьефе предусматриваетсявозведение различных устройств, к которым относятся: водобой с гасителями энергии; гибкая рисберма, в пределах которой скорости потока снижаются до допустимых для неукрепленного русла значений; предохранительный (успокоительный) ковш в конце рисбермы. Типы и размеры устройств нижнего бьефа определяются допустимой скоростью течения на рисберме, зависящей от рода грунта, на котором она располагается. Допустимую скорость на рисберме, располагаемой на мягком основании, рекомендуется принимать: дня глинянных грунтов м/с ( м/с). При известной глубине на рисберме и допустимой скорости определяют приближенный удельный расход на рисберме: , м2/с м2/с, где м. Удельный расход на водосливе определяется по зависимости: , м2/с м2/с. В качестве гасителей энергии на водобое могут быть использованы: сплошная водобойная стенка или колодец (при напорах до м); зубья, пирсы и шашки различной формы, устанавливаемые рядами в шахматном порядке; струенаправляющие стенки-пирсы, вызывающие растекание потока в плане, и др. Концевые участки рисбермы выполняют в виде вертикальной бетонной, железобетонной или ряжевой стенки при наличии в основании на незначительной глубине не размываемых слоев грунта, а при наличии размываемых грунтов предохранительного (успокоительного) ковша. Глубину ковша в месте наибольшего размыва определяют по формуле: , м, м. где - коэффициент, зависящий от условий размыва, принимаемый при успокоенном в пределах крепления потоке, равным (); - не размывающая скорость течения для данного вида грунтапри глубине потока 1,0 м, принимаемая по справочникам. Для несвязных грунтов при среднем диаметре частиц от 1 до 5 мм равно м/с ( м/с). Т.к. (), то дно ковша обычно покрывают слоем мелкого камня на толщину 1-3м для образования отмостки в случае размыва за риспермой.
|