Следует отметить, что в данном курсовом проекте используются средние по высоте заложения откосов. Реальные откосы, особенно у плотин значительной высоты, обычно имеют ломаное очертание с постепенным увеличением пологости к подошве, что позволяет запроектировать более экономичный профиль сооружения.

Для предохранения низового откоса от размыва сосредоточенным потоком дождевых и талых вод через 10 – 15 м по высоте устраивают горизонтальные площадки – бермы шириной 2 – 3 м, а при необходимости проезда по ним – шириной до 6 м. У внутреннего края бермы устраивают кювет для перехвата дождевых и талых вод и отводу их в общую систему дренажа плотины.

Однако в данном курсовом проекте мы не будем предусматривать устройство берм.

Противофильтрационные устройства проектируют из грунтовых и негрунтовых материалов. Конструктивно их выполняют в виде экрана, понура, ядра, диафрагмы, зубьев, шпунтовых стенок и др.

При проектировании противофильтрационных устройств необходимо обеспечить их сопряжение друг с другом, с основанием по подошве и в береговых примыканиях, то есть создать противофильтрационную завесу, конструкцию которой принимают на основе технико-экономического сравнения различных вариантов /1/.

1.3 Фильтрационный расчет тела плотины

В соответствии со СНиП 2.06.05–84 фильтрационные расчёты следует выполнять для определения фильтрационной прочности тела плотины; расчёта устойчивости низового откоса плотины; обоснования необходимости противофильтрационных устройств.

В ходе выполнения расчётов определяют положение депрессионной кривой, фильтрационный расход воды через тело плотины и её основание, место выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф.

Способы и схемы фильтрационных расчётов с большой надёжностью разработаны для плотин, расположенных на водонепроницаемом основании. Под водонепроницаемым понимают такое основание, коэффициент фильтрации которого по сравнению с коэффициентом фильтрации плотины настолько мал, что может быть приравнен к нулю.

Рассчитаем фильтрацию через тело плотины методом эквивалентного профиля для основных типов плотин. В этом методе реальный поперечный профиль плотины заменяют эквивалентным в фильтрационном отношении профилем. В соответствии со СНиП предполагают два допуска:

1) фильтрация в теле плотины не зависит от вида грунта, а только от геометрических размеров;

2) трапецеидальный профиль плотины условно превращают в призму.

Строим кривую депрессии по уравнению:

(7)

где: у – ордината кривой депрессии;

Н – глубина воды в верхнем бьефе;

q – расход фильтрационного потока через тело плотины:

(8)

где: Кф - коэффициент фильтрации тела плотины. Кф = 0,3 м/сут.

Lp – ширина эквивалентного профиля плотины по основанию:

(9)

Величину ΔL определяем по формуле:

(10)

где β – коэффициент, учитывающий крутизну верхового откоса, определяемый по формуле Г.К. Михайлова:

(11)

где: m1 - коэффициент заложения верхового откоса. m1 = 3

;

Величину L определяем по следующей зависимости:

, (12)

где: m2 - коэффициент заложения низового откоса. m2 = 2,5

bгр – ширина гребня плотины. bгр = 7 м

d – превышение над расчётным уровнем воды. d = 2,96 м

;

.

Рассчитаем высоту выхода депрессионной кривой на низовой откос над уровнем основания плотины в нижнем бьефе:

, (13)

Рассчитаем расход фильтрационного потока через тело плотины:

В формуле (7) х – абсцисса кривой депрессии. Задаём величину х в пределах от 5 м до 55 м.

Для каждого значения хп определяем величину уп по формуле (7). Расчёт ведём в табличной форме (табл. 1.7).

Табл. 1.7. Координаты кривой депрессии

По полученным координатам на поперечном профиле плотины строим кривую депрессии (рис. 2).

1.3.1 Фильтрация в теле плотины с ядром на водонепроницаемом основании

Для расчёта такой плотины можно применять виртуальный метод, в котором ядро с заданными размерами и коэффициентом фильтрации Кя заменяют приведённым ядром призматической формы с коэффициентом фильтрации КТ. Плотина тем самым приводится к эквивалентной по фильтрационным свойствам однородной плотине.

Порядок расчёта:

1). Находим среднюю толщину ядра:

δср. = (δ1+ δ2) / 2, (14)

где δ1 и δ2 – толщина ядра поверху и понизу.

δср. = (6 + 3) / 2 = 4,5 м

2). Определяем приведённую толщину эквивалентного ядра:

Lпр.я. = δср. * Кт / Кя, (15)

Lпр.я. = 4,5 * 0,3 / 0,1 = 13,5 м.

3). Вычисляем приведённую ширину гребня плотины:

bпр.гр = bгр + Lпр.я – δср. (16)

bпр.гр = 7 + 13,5 – 4,5 = 16 м.

4). Величину L определяем по следующей зависимости:

L = m1 * d + bпр.гр + m2 * (H + d), (17)

где m1 и m2 - коэффициенты заложения верхового и низового откосов: