Проверка пропуска максимального (катастрофического) расхода.

Т.к. в пропуске катастрофического расхода участвуют и поверхностные, и донные отверстия, то расход, проходящий через плотину равен:

,

который должен быть больше или равен Q_кат

-форсированный напор

;

> Q_кат=1150м³/с

Таким образом принятые размеры водосливных отверстий, как поверхностных и глубинных, удовлетворяют всем условиям по пропуску расхода.

Расчет сопряжения бьефов.

Рациональное решение комплекса вопросов о создании благоприятных гидравлических условий на участках сопряжения бьефов и перехо­да потока в естественное состояние является одной из важнейших за­дач проектирования любого водосбросного сооружения.

Условия работы конструкций крепления НБ, глубины размыва дна в НБ зависят в значительной мере от режима сопряжения с НБ сброс­ного потока. Для данной плотины исполь­зуются донный режим сопряжения бьефов.

Наиболее эффективное гашение избыточной кинетической энергии в НБ при донном режиме происходит в затопленном гидравлическом пры­жке. Затопленный гидравлический прыжок можно обеспечить по средствам водобойного колодца, размеры которого (глубина и длина) определяются в зависимости от схемы маневрирования затворами, расположенными на греб­не водослива.

В курсовом проекте рассматривается 5 схем маневрирования затворами. Для каждой из этих схем, устанавливаются  уровни верхнего и нижнего бьефов. Уро­вень к ВБ во всех случаях принимается на отметке НПУ. Уровень воды в НБ в каждом случае определяется покривойсвязи  зависимости от расхода, проходящего через водослив.

Первая схема.

Все затворы подняты на высоту a = 0,2Н; донные все закрыты.

Расход для случая, когда на гребне водослива после затвора имеется горизонтальный участок длиной с>=a, при истечении из-под затвора на гребне водослива.

 a=0.2H=0.2·5=1

c=2>a

 

Q=

где  - коэффициент скорости;

n = 3 – число водосливных отверстий;

b = 10 – ширина одного водосливного отверстия;

 - коэффициент вертикального сжатия, определяемый по зависимости Альтшуля:

; (2.9)

Но – напор, с учётом скорости подхода

.

Глубина воды в нижнем бьефе, соответствующая вычисленному  расходу,определяется по кривой связи уровней и расходов.

h_нб=4м 

Определим глубину воды в сжатом сечении:

,

отсюда .

Где Вс – ширина потока в сжатом сечении: м.

Р=6м.

1-е приближение: м.

2-е приближение: м.

3-е приближение:  м

м.

Вычислим вторую сопряжённую глубину: .

Критическая глубина определяется по формуле:

= = м.

Тогда м.                        

Так как =3.72м < h_Нб=4м, то прыжок затоплен.

Вторая схема.

Один затвор поднят полностью, а остальные на высоту  а = 0,2Н,все донные закрыты.

Расход:

     

где =1 - число водосливных отверстий, открытых полностью,

=2 - число водосливных отверстий, открытых на 0,2Н.

 

h_нб=4.8м;

 

Определим глубину воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м.

2-е приближение: м. м

3-е приближение:  м

м.

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

 q=  м³/с.м

 

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

=5 > h_нб=4.8, т прыжок отогнан.

 

Третья схема.

Случай, когда два затвора подняты полностью, одно на высоту а = 0.2Н,все донные закрыты.

 

Расход, проходящий через водослив определяется:

где =2 - число водосливных отверстий, открытых полностью,

=1 - число водосливных отверстий, открытых на 0,2Н.

 h_нб=5.2м 

Определим глубину воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м.

2-е приближение:  м.

3-е приближение:  м.

м.

 

 

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

q= м³/с.м

 

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

=6.03 >h_нб=5.2м,  прыжок отогнан

 

Четвертая схема.

Случай, когда все  поверхностные затворы подняты полностью, все донные закрыты.

Q=  - был определён при проверке пропускной способности водосливных отверстий. h_нб=5.7м 

 

Определим глубину воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м.

2-е приближение:  м.

3-е приближение:  м.

м.

 

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

 q= м³/с.м

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

 Так как =6.8 > h_нб=5., то прыжок отогнан.

 

Пятая схема.

Случай, когда закрыты все поверхностные затворы,все донные открыты.

Q=  

 h_нб=4.5м       

м.

 

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

 q=  м³/с.м

 

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

 Так как =1.8 < h_нб=4.5, то прыжок затоплен.

 

Для сравнения вариантов составим таблицу:

 

табл.1 

Результаты расчетов сопряжения бьефов

Схема маневрирования	Q, м/с	hII,м	hc, м	hнб, м	Тип прыжка	hII - hнб
1	190.4	3.72	0.39	4	затоплен	-----
2	365.52	5	0.76	4.8	отогнан	0.2
3	561.73	6.03	1.19	5.2	отогнан	0.83
4	758	6.8	1.65	5.7	отогнан	1.1
5	273.68	1.8	1.8	4.5	затоплен	-----

      Из таблицы видно, что самым невыгодным является четвёртый случай.

В качестве гасителя кинетической энергии устраиваем водобойный колодец.

Выполняем пересчет с учетом колодца

1-е приближение: м.

2-е приближение:  м.

3-е приближение:  м.

м.

 

= м.

       q=  м³/с

м.

    Расчёт водобойного колодца

d_k=h^//-h_нб=7.05-5.7=1.36 м

принимаем d_k=1.4м

Расстояние, на котором расположен колодец определяется по формуле

м.

Толщина водобойной плиты t определяется по формуле

t= м.

v_c - скорость в сжатом сечении

v_c = м.

t=