Сопряжение сливной грани с водобоем осуществляется при помощи криволинейной вставки радиусом R = 0.5 *(Н + z),

R = 0.5 * (1 + 13) = 7,0 м.

uде Н – высота напора, равная 1 м,

z = 13 м (отметка НПУ).

3.2Расчет пропускной способности

Пропускная способность водосливного фронта плотины должна быть такова, чтобы максимальный расчётный расход воды в реке прошёл через неё в другие сооружения при напоре , соответствующем этому расходу

.

Чтобы определить пропускную способность плотины, рассчитаем ширину водосливного фронта:

,

где – коэффициент, учитывающий форму водослива и скорость подхода.

Н – напор на гребне водослива равный 1 м.

Определяется по специальному графику в зависимости от коэффициентов и .

– коэффициент расхода. Величина изменяется в широких пределах и зависит от величины напора на водосливе, а также от очертания оголовка водослива. Для принятого расчётного профиля водосливной плотины коэффициент расхода принимается равным 0,48.

– коэффициент бокового сжатия. Его величина определяется по формуле Замарина:

,

где – коэффициент, зависящий от формы быков. Для кругового очертания оголовка быка =0,7.

– число боковых сжатий;

– ширина одного пролёта.

При 4 пролётах b = 2,7 м:

Вакт. ср. = (10,8 + 8,4) / 2 = 9,6 м. При 4 пролётах b = 2,4 м.

Водосливные отверстия отделены друг от друга быками, служащими опорами для затворов, перекрывающих отверстия. Примем ширину быка равной 0,7 м.

Встроит. = 2,4 * 4 + 3 * 0,7 = 11,7 м.

3.3 Устройства нижнего бьефа водосливной плотины

Устройства нижнего бьефа водосливной плотины состоят из: водобоя с гасителями энергии; рисбермы, на которой происходит успокоение потока.

Водобой чаще всего устраивается в виде горизонтальной (а иногда и слегка наклонной) бетонной плиты – плоской или, как в данном проекте, в форме водобойного колодца. Водобойный колодец представляет собой углубление в грунте основания за плотиной. Бетон водобоя должен хорошо сопротивляться истирающему действию потока, движущемуся здесь с большими скоростями.

Определим глубину и длину водобойного колодца. Для этого расчитаем удельный расход :

Определим глубину в сжатом сечении по зависимости:

.

1,9 = 0,95.

Решая это уравнение, определим сжатую глубину: .

Определим раздельную глубину по формуле:

.

Глубина воды в нижнем бьефе . Назначаем .

Зная, что

,

можем определить глубину колодца :

,

где – глубина воды на рисберме.

– перепад на выходе из колодца, который определяется по следующей зависимости:

.

.

Т.к. эта величина очень мала, то при расчёте ею можно пренебречь.

При глубине воды на рисберме t= 0,8 м:

.

Определим длину водобойного колодца по формуле:

.

3.4 Пространственный гидравлический прыжок за водосливной плотиной

Для плотины с решётчатым водосливом и камерой гасителем характерен смешанный поверхностно-донный устойчивый режим сопряжения потока с нижним бьефом. При этом образуется пространственный гидравлический прыжок. Для затопления бурного потока в пространственных условиях необходимо обеспечить в нижнем бьефе определённую глубину, равную или большую рассчитанной по формуле:

где h0 – глубина воды на носке-трамплине водосливной плотины при выходе на водобой;

Fr – число Фруда:

β – относительная ширина русла на рисберме:

β = Вр / В,

где В-ширина водосливного фронта плотины;

Вр – ширина рисбермы: Вр = Q / qр,

где qр – удельный расход на рисберме: qр = 1,7 * V * h1,2р,

V = 0,7 м/с – неразмывающая скорость,

hр – глубина потока на рисберме (1…2 м)

Вр = 16 / (1,7 * 0,7 * 11,2) = 13,4 м;

Fr = 162 / (13,42 * 0,43 * 9,81) = 2,27;

Fr > Frкр (Frкр = 12,71).

3.5 Устойчивость бетонной плотины

На практике расчёт устойчивости плотины ведут приближённым способом, предполагая, что грунт под плотиной перемещается вместе с ней, как бы сдвигаясь по некоторой криволинейной поверхности, принимаемой круговой.

Пусть на плотину и выделенный круговой сегмент грунта основания AОB действуют следующие силы.

1) Равнодействующая всех вертикальных сил , переносимая по линии её действия до встречи с дугой сегмента и раскладываемая на составляющие: радиальную и касательную