Инженерное обустройство территорий

Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого данного объекта требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен объект. Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным группам:

• поверхностные источники - моря или их отдельные части (заливы, проливы), водотоки (реки, ручьи, каналы), водоемы (озера, пруды, водохранилища, обводненныекарьеры), болота, природные выходы подземных вод (гейзеры, родники), ледники, снежники;
• подземные источники — бассейны подземных вод, водоносные горизонты.

Водопотребители	Ед. измерения	Норма расхода воды	Ср. сут. расход	К сут	Мах расход сут	К ч мах	Мах ч расход	Кол-во
Население, прожив в благоустр домах	Чел	230	69	1,2	82,8	25	11,21	300
Полив улиц и площадей	М2	0,3	0,09	1,2	0,108	0,5	0,002	1
Полив газонов и приусадебных участков	М2	2,5	0,75	1,2	3	1	0,13	2
Содержание животных в личном хоз-ве	Гол	22,25	0,07	1	0,07	3	0,009	3

 

Qхоз.пит.=(qж *Nж)/1000

Qср.сут.=Qхоз.пит+Qполив улиц+Qполив приусад+Qжив

Qmax.сут=Кmax.сут*Qср.сут

Схема водоснабжения с водозабором из поверхностного источника (т.к рядом с населенным пунктом имеется река) представлена в приложении 7.

РАЗДЕЛ 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОПОДПОРНОГО СООРУЖЕНИЯ (ПЛОТИНЫ ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ)

 

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА СТВОРА  ГИДРОУЗЛА.

1.1. ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Узел ГТС планируется запроектировать на равнинной реке Саратовка протекает в Энгельсском районе Саратовской области. Река протекает в северном направлении. В грунтах основания – песок среднезернистый.

Характерной особенностью климата Саратовской области является его континентальность, неустойчивость по годам и его засушливость. Для континентальных районов характерны короткие осени. Однако они более продолжительны, чем весны. Морозы обычно наступают в конце октября - в ноябре. Осенью наблюдается увеличение облачности, снижение испаряемости. Температура воздуха постепенно понижается. Сначала до +10 +15 0С, потом ниже. Увеличивается скорость ветра. Зима устойчивая и продолжительная. Отрицательные температуры держатся до -5 0С и ниже. Самый холодный месяц – январь с температурой в пределах -11 -14 0С. Абсолютный минимум в северной части достигает 40-44 0С ниже ноля.

Весна дружная и коротковременная, особенно в южной части. Уже в мае температура в отдельные дни достигает  +22 +24 0С. Не редки весенние суховеи. Лето характеризуется жаркой, засушливой и в большинстве случаев ясной погодой. Средняя его продолжительность – четыре с лишним месяца. Самые жаркие месяцы – июль и август, когда температура в отдельные дни достигает +40 0С.

 

 

 

 

Таблица 2.

Виды грунтов и их характеристики по створу гидроузла и тела плотины

Грунт	Удельная плотность частиц, т/м3	Пористость	Удельное сцепление грунта, кПа		Угол внутреннего трения, град
			естествен-ной влажности	насыщен-ного водой	естествен-ной влажности	насыщен-ного водой
Глина	2,74	0,35…0,50	3,0…6,0	2,0…3,5	20…26	12…16
Суглинок	2,71	0,35…0,45	2,0…4,0	1,5…3,	21…27	15…20
Супесь	2,70	0,30…0,45	0,5…1,3	00,3…0,5	25…30	20…23
Песок:
пылеватый	2,70	0,38…0,44	0,2…0,6	0,2…0,6	26…32	24…30
мелкий	2,66	0,38…0,43	0,2…0,4	0,2…,4	28…32	27…32
средний	2,66	0,35…0,41	0,1…0,2	0,1…0,2	35…38	34…37
крупный и гравелистый	2,66	0,35…0,41	0,1	0,1	38…40	35…38

 

2. Обоснование  выбора створа плотины и компоновка узла сооружений

2.1. Выбор и обоснование створа ГТС

При выборе створа плотины рассматривается два створа. Ось створа желательно выбрать прямолинейной. Створ плотины выбирается на основании следующих требований:

створ выбирается в наиболее узком месте речной долины; не должно быть оврагов, оползней, рукавов и островов;

в створе должны учитываться технико-экономические показатели в зависимости от топографических, инженерно-геологических условий, от объема земляных работ и от возможности обеспечения НПУ и необходимых объемов водохранилища.

2.2. КОМПОНОВКА УЗЛА СООРУЖЕНИЙ

В состав гидроузла входят:

1. Земляная (грунтовая) плотина. Она выполненная  из местного материала, расположена  на грунтах, в основании – песок  среднезернистый. Плотина предназначена  для создания нормативного подпорного  уровня 6 м, глубиной 3 м и для создания водохранилища, используемого для орошения, водоснабжения животноводческих ферм, разведения рыбы, плавающих птиц и других народно-хозяйственных целей.

2. Трубчатый  водовыпуск, предназначенный для  полного опорожнения водохранилища, поддержания уровня воды в  нижнем бьефе, орошения, водоснабжения, иногда, для сброса воды.

3. Водосбросное  сооружение, предназначенное для  сброса паводковых и ливневых  вод и для предупреждения от  размыва грунтовой массы тела  плотины.

3. ЗЕМЛЯНАЯ ПЛОТИНА

         Земляная плотина является глухой водохранилищной плотиной, через гребень которой недопустим перелив воды. Перед земляной плотиной создается подпор воды, который вызывает фильтрацию через тело плотины и ее основание. Эти обстоятельства определяют основные условия работы земляных плотин и предъявляют следующие требования:

1. недопустим  перелив через гребень плотины;

2. откосы  плотины имеют такое заложение, которое исключает оползание;

3. поперечное  сечение плотины устойчиво к  любым воздействиям (волновое, ветровое).

3.1. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. НАГРУЗКИ  И ВОЗДЕЙСТВИЯ

Гидротехнические сооружения, их конструкции и основания следует рассчитывать по методу предельных состояний.

Расчеты необходимо производить по двум группам предельных состояний:

по первой  (полная непригодность сооружений, их конструкций и оснований к эксплуатации) – расчеты общей прочности и устойчивости системы сооружение – основание, общей фильтрационной прочности оснований и грунтовых сооружений, прочности отдельных элементов сооружений, разрушение которых приводит к прекращению эксплуатации сооружений; расчеты перемещения конструкций, от которых зависит прочность или устойчивость сооружений в целом, и др.;

по второй (непригодность к нормальной эксплуатации) – расчеты оснований на местную прочность; расчеты по ограничению перемещений и деформаций, образованию или раскрытию трещин и строительных швов, нарушению местной фильтрационной прочности отдельных элементов сооружений, не рассматриваемой по предельным состояниям первой группы.

 

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССА КАПИТАЛЬНОСТИ  ПЛОТИНЫ. РАСЧЕТНЫЕ ГОРИЗОНТЫ ВОД

Класс земляных сооружений определяется в зависимости от высоты сооружения, от материала тела плотины и от грунтов основания. А также от ущерба народного хозяйства при аварии. Согласно СНиП при высоте плотины 20,8 и тела плотины, отсыпанного из среднезернистого песка, принимаем VI класс капитальности.

При проектировании гидроузла должны быть определены расчетные горизонты вод:

нормальный подпорный уровень (НПУ);

форсированный подпорный уровень (ФПУ);

уровень мертвого объема (УМО).

Форсированный подпорный уровень (ФПУ) принимаем из расчета превышения над нормальным подпорным уровнем на 0,2 – 2 м.

3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТКИ ГРЕБНЯ ПЛОТИНЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ  ПЛОТИНЫ.

При проектировании плотины, прежде всего, определяют отметку гребня, исходя из принимаемых в проекте отметок нормального и фиксированного уровней воды в водохранилище, а также исходя из расчетных значений элементов ветровых волн и конструктивных особенностей гребня плотины. Превышение отметки гребня плотины над расчетным статистическим уровнем воды в водохранилище определяется формулой

d  = Dh + hH + a,

где  Dh– высота ветрового нагона волны;  hH– высота наката волны на откос; a– запас, принимаемый не менее 0,5 м.

1) d  = 0,1+0,8+0,5=1,4

2) d  = 0,2+0,9+0,5=1,6

3) d  = 0,4+1,0+0,5=1,9

Расчетные значения DhиhH определяют в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82.

Расчеты по формуле следует проводить для двух расчетных случаев:

уровень воды на отметке НПУ или выше него (основное сочетание нагрузок и воздействий);

уровень воды на отметке ФПУ при пропуске максимального поверочного расхода воды (особое сочетание нагрузок и воздействий).

Расчетную скорость ветра в первом случае принимают 1 % - ной вероятности превышения, наблюдаемую в течение года, а во втором – 50 % - ной вероятности превышения, наблюдаемую во время форсировки уровня. При определении элементов ветровых волн и ветрового нагона согласно СНиП 2.06.04 – 82 следует принимать вероятность превышения шторма для сооружений I, II класса 2 % и III, IV – 4 %.

В качестве расчетной отметки гребня плотины принимают большую из отметок

Zгр=  Zнпу+ dнпу;

Zгр=  Zфпу + dфпу,

где  Zнпу и Zфпу - отметки нормального и форсированного подпорных уровней.

НПУ =4,5

1) Нпл=7,9

2) Нпл=8,1

3) Нпл=8,4

           При устройстве на гребне плотины водонепроницаемого и устойчивого парапета, отметку его верха назначают с превышением над расчетным уровнем на величину d. Устройство парапета дает возможность гребень плотины выполнять ниже, что сокращает объем тела плотины. При этом отметка гребня плотины не должна быть ниже наивысшего уровня воды при максимальном поверочном расходе воды и в тоже время должна быть выше НПУ не менее чем на 0,3 м  и не ниже отметки ФПУ.

Значением d определяется проектная отметка гребня. С целью предотвратить опускание гребня плотины ниже проектной отметки в период эксплуатации в результате длительных осадок тела сооружения необходимо предусмотреть строительный запас, равный ожидаемой эксплуатационной осадке.

Ширина гребня плотины назначается с учетом производства работ, эксплуатационных требований и транспортной схемы. При отсутствии проезда по гребню его ширина должна быть не менее 3 м, а для высоких плотин – не менее 6 м. При наличии автодороги, или железнодорожного пути, или того или другого одновременно ширина плотины по гребню назначается в зависимости от габаритов дорог, определяемых сопутствующими нормативными документами. Конструкция гребня плотины определяется конструкциями прокладываемых по гребню дорог и пешеходных путей, ливнестоками, кабельными траншеями и т. п. Если тело плотины или ядро сложены глинистыми грунтами, то гребень покрывают защитным слоем из песчаного гравийного грунта, толщина которого должна превосходить глубину промерзания грунта в данном районе, это предотвращает морозное пучение глинистого грунта и тем самым защищает от разрушения дорожные перекрытия.

Заложения откосов плотины определяется расчетами устойчивости и зависит от конструкции плотины, расчетных характеристик прочности грунтов тела плотины, условий эксплуатации существующих плотин. В качестве аналогов следует использовать прогрессивные конструкции, созданные в сходных  природных условиях из грунтов, близких по своим показателям (зерновому составу, прочностным и деформационным характеристикам) к грунтам, используемым в проектируемом сооружении. В соответствии с накопленным опытом в настоящее время для земляных насыпных плотин из песчаных и глинистых грунтов на предварительных стадиях проектирования могут быть рекомендованы следующие заложения откосов: для плотин высотой 5 -15 м – верховой откос 2-3, низовой откос 1,5-2,5. Более пологие верховые откосы имеют место при необходимости пригрузки длинных понуров  или при устройстве экрана из грунта с низкими прочностными характеристиками. Пологий низовой откос получается при необходимости пригрузки основания для обеспечения общей устойчивости плотины. При наличии в основании слабых грунтов откосы плотины могут быть более пологими, чем это указано выше.