5. Расчет параметров донного водоспуска

Для обеспечения пропуска санитарных расходов проектируется донный водоспуск с затвором(рис.5.1)

Рис.5.1. Схема донного водоспуска

Минимальный расход через водоспуск должен обеспечивать пропуск санитарного расхода при наименьшем напоре. Наименьший напор будет при условии уровня воды на отметке УМО в верхнем бьефе и максимального проектного уровня в нижнем бьефе.

Для водоспуска прямоугольной формы расчет пропускной способности ведется по формуле:

где - коэффициент водоспуска, при различных условиях может изменяться в пределах 0,4-0,8, в расчетах принимаем=0,6;

h, м - высота отверстия,b,м – его ширина.

Принимаются стандартные размеры отверстия (табл.П2.13Приложения 2) с запасом.

Для расчета пропуска половодья и паводков низкой обеспеченности график пропускной способности донного водоспуска в зависимости от напора рассчитывается при полностью открытом затворе от минимального Н_minдо максимального напора Н_maxв табл.5.1и стоится на рис.5.2.

Таблица 5.1

Расчет пропускной способности донного водоспуска при полностью открытом затворе

H, м	Нмин		Нмакс
Qмакс, м3/с

Пропуск минимального санитарного расхода обеспечивается в зависимости от напора при затворе, открытом на высоту h_затв.

Расчет пропускной способности донного водоспуска в зависимости от напора для пропуска санитарного расхода выполняется в табл.5.2, график строится на рис.5.3.

Таблица 5.2

Расчет высоты открытия затвора для пропуска санитарного расхода в зависимости от напора

H, м	Нмин		Нмакс
hзатв, м

Рис.5.2. График пропускной способности донного водоспуска

при полностью открытом затворе в зависимости от напора воды

Рис.5.3.График высоты открытия затвора при минимальном санитарном расходе

в зависимости от напора воды

6. Расчет паводкового водосброса

Для пропуска паводка предусматривается открытый регулируемый водосброс. Это позволяет аккумулиро­вать часть объема половодья в емкости форсировки, а часть в полезной емкости.

Рис.6.1. Паводковый водосброс

Расчет водосброса проводится для пропуска максимальных расходов основной и поверочной обеспеченности. Открытый регулируемый водосброс рассчитывается на пропуск мак­симального расхода основной обеспеченности при отметке НПУ и расхода поверочной обеспеченности - при отметке ФПУ. Ширина водосливной части определяется по допус­тимому на размыв удельному расходу воды. Для этого нужно знать проектную максимальную глубину воды в нижнем бьефеh_мах при прохождении максимального расхода Q_max и допустимую на размыв скорость течения воды v_don.Допустимая скорость течения воды по условию неразмываемости грунтов рассчитывается по свойствам грунтов русла и основания поймы, определенных в ходе инженерно-геологических изысканий, выполненных в рамках проекта. В курсовой работе значение допустимой скорости течения воды можно принимать для предварительных расчетов по табл.П2.14Приложения 2.

По значению допустимой скорости определяется допустимый удельный расход

q_доп=h_maxv_доп, м²/с.

Для сооружений III класса (основной расчетный случай) при пропуске максимального расхода обеспеченностью3%, соответствующий допустимой скорости, расход пропускается через водосброс при отметке НПУ. Максимальный расход обеспеченностью 0,5 % (поверочный расчетный случай) пропускается при отметке ФПУ.

Ширина водосливной части открытого регулируемого водосброса В, м, рассчитывается по формуле

В=Q′_maх3%/q_доп, м,

гдеQ′_maх3% - расход холостого сброса через пропускные отверстия водосброса при аккумуляции части стока в водохранилище.

При предпаводковой сработке водохранилища при сезонном регулировании стока для аккумуляции стока половодья используется вся полезная емкость водохранилища за вычетом объемов воды, забираемой для использования промышленностью, для орошения и санитарного стока.

Таким образом, объем, используемый для трансформации стока в данном случае

V_тр=V_полез.

При пропуске максимального половодья низкой обеспеченности, в соответствии со СНиП 33-01-2003, все водопропускные отверстия должны работать при полном открытии затворов, таким образом, расход воды, пропускаемый через донный водоспуск Q_донбудет максимальным. Расход воды, забираемый промышленным предприятием Q_пром постоянный в течение всего года. Расход воды, забираемый для орошения в соответствии с оросительными нормами в период пропуска половодья, Q_орош, определен в п.2.1.2.

Общий расход

Q_исп=Q_пром +Q_орош +Q_дон, м³/с.

Объем использованной воды за n дней половодья

W_исп=nQТ=nQ246060, млн. м³.

Холостой расход, сбрасываемый через водосброс, равен

Для гидротехнических сооружений III класса расчетная обеспеченность, при которой вычисляется величина холостого расхода, проходящего через паводковый расход при НПУ - 3% (Q_хол.=Q′_max3%, основной расчетный случай), при ФПУ – 0,5% (Q_хол.=Q′_max0,5% особый (поверочный) расчетный случай), здесь Q′_max– трансформированный расход, рассчитанный с учетом трансформации стока водохранилищем и пропуска части стока через другие водопропускные сооружения гидроузла.

Объем воды за период половодья W_полов. определен в п.3.3.

Ширина водосливного фронта для обеспечения допустимого удельного расхода по условию неразмываемости грунтов русла

В=Q′_хол3%/q_доп, м.

Принимая стандартную ширину секции водослива b_ст по Приложению2, табл.П2.13, определяется количество секций n= В/b_ст, которое округляется в большую сторону.

Проектируется водослив с широким порогом (для которого выполняется условие:

2 <l/h_в<10 ,

где l -длина водосливной части, h_в- напор на водосливе), неподтопленный (уровень порога водослива выше уровня воды в нижнем бьефе), с боковым сжатием (ширина водослива меньше ширины потока в верхнем бьефе) с нормальным порогом (вектор скорости пер­пендикулярен кромке водослива), т = 0,32÷0,35.

Определяется отметка порога водослива: П=НПУ-h_НПУ

П=НПУ-h_НПУ, м.

Далее определяется отметка ФПУ

ФПУ=НПУ+h_ФПУ;

h_ФПУ=h-h_HПУ, м

ФПУ=НПУ+h_ФПУ, м_;

С учетом стандарта, принимается высота пролета (табл.П2.13Приложения 2). (В особых случаях, при соответствующем обосновании, можно принять значение высоты пролета стандартной, но не соответствующей по табл. П2.13 его ширине.)

Пропускная способность пролета при НПУ

где Н=h_в, м – напор на водосливе при НПУ.

Н=НПУ-П, м.

Всех пролетов nQ_НПУ, м³/с.

При ФПУ – аналогично.