h''-hНБ=0,4 м – отогнанный гидравлический прыжок. Для того, что бы бьефы сопрягались в форме затопленного гидравлического прыжка, требуется искусственно затопить его при помощи гасителей энергии.

Расчет водобойной стенки:

Длина водобоя: .

Для лучшего гашения избыточной кинетической энергии потока, ширина водобоя по течению увеличивается. Угол отклонения береговых устоев от оси водобоя составляет 11о.

Ширина водобоя около водобойной стенки:

Скорость подхода для водобойной стенки:

Напор на гребне водобойной стенки:

Высота водобойной стенки в первом приближении: dв.ст.=h''-H'=5,5–3,07=2,43 м.

Уточняется коэффициент расхода:

Высота подтопления hп= hНБ –dв.ст.=5,1–2,43=2,67 м, коэффициент подтопления: σп=0,9

Напор на гребне водобойной стенки во втором приближении:

Высота водобойной стенки во втором приближении: dв.ст.=h''-H''=5,5–3,2=2,3 м.

При расчете водобойной стенки требуется выяснить условие сопряжения бьефов за ней.

Глубина воды в сжатом сечении находится по зависимости: hc=1,3 м.

Критическая глубина: .

Вторая сопряженная глубина:

– прыжок затоплен.

2.3 Определение длины крепления русла за водосбросной плотиной

Во избежание разрушения дна русла за плотиной, дно и берега русла покрываются специальным креплением, которое состоит из водобоя и рисбермы.

Общая длина крепления при сопряжении бьефов в донном режиме определяется по формуле:

Длина рисбермы:

Ширина рисбермы:

За горизонтальным участком рисбермы для защиты ее от подмыва устраивается концевое крепление в виде ковша. Глубина ковша отсчитывается от уровня воды в НБ при пропуске расчетного расхода и определяется по зависимости:

– удельный расход;

V01=2 м/с – допускаемая неразмывающая скорость для засыпки ковша (галька крупностью 30÷100 мм);

χ=1,2 – коэффициент неравномерности распределения удельного расхода;

kр=1,1 – коэффициент, зависящий от условий схода потока с рисбермы.

3. Конструирование тела плотины и ее элементов

3.1 Определение глубины заложения и ширины подошвы плотины

Для надежного сопряжения плотины с основанием и предотвращения контактной фильтрации подошва плотины выполняется с верховым и низовым подплотинными зубьями. Глубина зубьев – 3,6 м. Ширина зуба по низу – 4 м. Ширина подошвы плотины определяется по зависимости:

bn=(1,75÷2) Z=2·8=16 м Z – разность уровней в ВБ и НБ.

3.2 Проектирование поперечного профиля плотины

Поперечный профиль плотины состоит из следующих элементов:

1. Вертикальной напорной грани с консолью;

2. Криволинейного участка (дуга окружности радиусом r1=3 м);

3. Прямолинейного участка;

4. Дуги окружности, описанной радиусом R и сопрягающей поверхность водобоя с прямолинейным участком.

3.3 Конструкция гравитационной плотины

Во избежание появления трещин при температурных деформациях или при неравномерной осадке плотина разрезается на отдельные секции по оси быков.

Для предотвращения фильтрации воды через тело плотины вдоль ее напорной грани устраивается дренаж в виде системы вертикальных дрен круглого сечения, которые располагаются на расстоянии . Дрены имеют диаметр 20 см и располагаются с шагом 2 м.

Для отвода дренажной воды, контроля за работой дрен и состоянием бетона плотины, прокладки коммуникаций, установки конторольно-измерительной аппаратуры, проведения цементации швов, а также ремонтно-восстановительных работ устраиваются продольную галерею. Она располагается выше меженного уровня воды в НБ для обеспечения самотечного отвода воды. Ширина галереи – 2 м, высота – 3 м.

Пол галереи – с уклоном 1/50 в сторону водосбросного кювета, который устраивается у стены галереи.

3.4 Выбор схемы подземного контура плотины

Так как плотина располагается на песчаных грунтах бесконечной мощности, то подземный контур состоит из понура, висячего шпунта и дренажа под телом плотины.

3.5 Конструирование элементов подземного контура плотины

3.5.1 Понур

Понур – водонепроницаемое покрытие в ВБ, которое устраивается для удлинения путей фильтрации. Анкерный понур помимо основного назначения повышает устойчивость плотины.

Длина понура устанавливается в соответствии с расчетом фильтрационной прочности грунта основания и устойчивости плотины. Предварительно длина понура назначается равной . Z=8 м – разность отметок НПУ и минимального уровня НБ.

Понур устраивается из жирной и пластичной глины, укладываемой слоями толщиной 10÷25 см с последующим уплотнением. Толщина понура в начальном сечении – 0,6 м, в месте примыкания понура к телу плотины – 2 м.

Сверху глиняный понур пригружается защитным слоем грунта толщиной 1,5 м, который предохраняется от размыва креплением в виде бетонных плит.

3.5.2 Шпунт

Шпунт – вертикальная противофильтрационная преграда, которая является гасителем напора фильтрационного потока. Шпунт располагается со стороны напорной грани плотины, в ее верховом зубе. Глубина забивки шпунта .

3.5.3 Дренажные устройства

Горизонтальный дренаж выполняется из крупнозернистого материала (щебня), защищенного обратным фильтром. Обратный фильтр устраивается из 2‑х слоев несвязных грунтов различной крупности (песок крупнозернистый и щебень). Толщина каждого слоя – 40 см.

3.6 Конструкция водобоя

Водобой выполняется в виде массивной железобетонной плиты, заканчивающейся зубом. Для интенсификации гашения кинетической энергии потока в пределах водобоя располагается водобойная стенка. Ширина водобоя по течению увеличивается, что способствует лучшему гашению избыточной кинетической энергии потока. Угол отклонения береговых устоев от оси водобоя составляет 11о.

Толщина водобойной плиты определяется из условия ее устойчивости и прочности: