Строительство гидротехнического сооружения

                    

      Коэффициент сопротивления на поворотах трубопровода определяем ς_пов=0,1 м, два поворота ς_пов=0,2 м.

      Определяем  полные потери напора: 

                    

      Общий напор на водосбросном сооружении составляет 8,5 м, следовательно подбираем другой диаметр, d=1.7:

 

      Определяем  скорость в трубах:  

                     

      Вход  в трубу выполняем в виде раструба d=3,7. Площадь входного раструба составляет 14,13 м² или 28,26 м² для 2-х раструбов.

      Скорость  на входе в раструб будет: 

                    

      Зная  скорости, определяем коэффициент сопротивления на входе 

                    

      Ширину  водобойного колодца назначаем  конструктивно с учетом ширины выходного фронта водовода – 6,4 м. Глубина водобойного колодца принимается конструктивно из условия затопления выходного сечения – 3,2 м.

      Определяем  коэффициент сопротивления на выходе в НБ: 

                    

      Определяем  коэффициент сопротивления по длине  трубопровода: 

                    

      Коэффициент сопротивления на поворотах трубопровода определяем ς_пов=0,1 м, два поворота ς_пов=0,2 м.

      Определяем  полные потери напора: 

                    
 

 Потери  напора в водосбросе близки по величине действующему напору. Следовательно, для строительства водосбросного сооружения могут быть применены трубы с внутренним диаметром близким к 1,7 м. Окончательно внутренний диаметр принимается по сортаменту выпускаемых труб.

 

7 ВОДОСПУСКИ. ВОДОВЬШУСКИ 

      Водоспускные  сооружения устраиваются для полного или частичного опорожнения водохранилища при ремонте плотины со стороны верхнего бьефа, для промывки наносов, а также для освежения воды в рыбоводных прудах. Водоспускные сооружения устраиваются для пропуска небольших расходов из стальных, или чугунных раструбных и железобетонных труб, работающих как напорные.

      Трубы водоспуска располагают непосредственно  в основании плотины в наиболее пониженной части тальвега или вблизи него. Чтобы обеспечить прочность труб при осадке плотины и избежать фильтрации вдоль труб устраивают диафрагмы, располагая их в местах стыков отдельных звеньев труб. Вокруг труб укладывают слой глины или глинобетона.

      Для забора воды из водохранилища при  плотинах устраивают водовыпуски, при помощи которых вода подается в оросительные, обводнительные или деривационные каналы. Конструкция водовыпуска должна обеспечивать бесперебойную подачу воды и удобное обслуживание сооружения.

      Трубы укладывают на подготовку из тощего бетона толщиной 30 - 40 см. Перед засыпкой грунтом наружные поверхности всех элементов сооружений покрывают горячим битумом и опесковывают.

      При расположении труб, в теле плотины вдоль их наружной поверхности может возникнуть фильтрация. Для предотвращения этого трубу сверху и с боков обкладывают мятой глиной или тяжелым суглинком, слоем не менее 0,5 м.

      Для гашения энергии потока на выходе из труб водоспусков и водовыпусков устраивают водобойные колодцы или другие гасители энергии. При расходах до 4 м³/с могут быть конструктивно назначена глубина колодца 0,3 - 0,5 м и длина 3 - 8 м.

      Диаметр трубчатого водовыпуска или водовыпуска  при подтопленном выходном отверстии определяют из формулы: 

                    (9.1) 

      где μ - коэффициент расхода, принимаемый в пределах 0,4 - 0,6;

            ω - площадь поперечного сечения трубы, м;

            z - разность отметок уровней верхнего и нижнего бьефов. 

      Коэффициент расхода определяется по формуле: 

                    (9.2) 

      где Σς - сумма коэффициентов всех местных сопротивлений;

            λ - коэффициент сопротивления трубопровода по длине;

            l - длина трубопровода;

            R - гидравлический радиус. 
 

      Пример 

      Определить  диаметр трубы водовыпуска. Расчетный расход Q=2.22 м³/с. Выходное отверстие подтопленное. Отметка НПУ=107.5 м БС. Отметка дна отводящего канала -104,08 м БС. Длина трубопровода водовыпуска в основании плотины составляет l=42,77 м, h_к=1,55 м, z= 8,5 м.

      Задаемся  предварительно коэффициентом расхода  μ=0,05.

      Определяем  площадь поперечного сечения трубопровода: 

                    

                    

                    

      где ς_вх - коэффициент сопротивления на входе в трубопровод, принимается 0,2;

            ς_реш - коэффициент сопротивления сороудерживающей решетки, принимается 0,3;

            ς_затв - коэффициент сопротивления затвора трубопровода, принимается 0,2;

            ς_вых - коэффициент сопротивления на выходе в нижний бьеф, принимается 1. 

                    

      Определяем  гидравлический радиус: 

                    

                    

      Определяем  коэффициент расхода по формуле (9.2): 

                    

      Принятое  предварительное и расчетное значение коэффициента расхода имеют значительное расхождение.

      Задаемся  предварительно коэффициентом расхода μ=0,55 и выполняем повторный расчет. 

                    

                    

      Определяем  гидравлический радиус: 

                    

                    

      Определяем коэффициент расхода: 

                    
 

 

      Окончательный диаметр трубопровода принимается  близко к расчетному с учетом параметров типоразмеров труб, указанных в ГОСТ 10704 - 91 и ГОСТ 12586,1 - 83.

      Для гашения энергии потока в конце  трубы устанавливают водобойный колодец.

      В соответствии с ГОСТ 10704 - 91 «Трубы стальные электросварные прямошовные» выбираем трубу с внешним диаметром 1020 мм, толщенной стенок 10 мм, вес одного погонного метра 249,08 кг. Длинна одной трубы 6 м из стали марки СтЗсп.

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

      1 Проектирование гидротехнических сооружений / Волков И.М. Кононенко П.Ф., Федичкин И.К. и др.: Учебник и учебное пособие для высш. с.-х. учеб. заведений - М.: Колос, 1977. - 384 с.

      2 Справочник по гидравлическим расчетам /Под ред. П.Г. Киселева. - М.: Энергия, 1974. - 313 с.

      3 Курсовое и дипломное проектирование по гидротехническим сооружениям / Под ред. В.С. Лапшенкова - М.: Агропромиздат, 1989 - 448 с.