Материал: Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных занятий по дисциплине Мелиорация на тему Расчёт размера пруда и плотины
Таблица 2 – Водохозяйственный расчет пруда
|
|
Показатели |
|
Глубина |
Отметка |
Площадь |
|
Объем |
||
|
|
|
|
|
|
слоя воды |
уровня Н, |
водного |
|
воды V, |
|
|
|
|
|
|
h, м |
м |
зеркала F, |
|
тыс.м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
тыс.м2 |
|
|
|
1. |
Полный объем пруда |
7 |
107 |
172,4 |
|
627,5 |
|||
|
Vпол |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2. |
Отметка дна пруда |
|
- |
100 |
- |
|
- |
||
|
3. |
Мертвый объем Vмо |
2,5 |
102,5 |
69,0 |
|
70,0 |
|||
|
4. |
Объем воды для водо- |
- |
- |
- |
|
62,8 |
|||
|
снабжения Vвод=0,1Vпол |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
5. |
Объем потерь на испа- |
0,59 |
- |
120,7 |
|
71,2 |
|||
|
рение Vи = hн × Fcp |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
6. |
Объем потерь на фильт- |
0,6 |
- |
120,7 |
|
72,4 |
|||
|
рацию Vф = hф × Fcp |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
7. |
Итого (без полного объ- |
- |
- |
- |
|
276,4 |
|||
|
ема) Vмо+Vвод + Vи + Vф |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
8. |
Объем воды, который |
|
|
|
|
|
|||
|
может быть использован |
- |
- |
- |
|
351,1 |
||||
|
для орошения |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Vор=Vпол–(Vмо+Vвод+Vи+Vф) |
|
|
|
|
|
||||
Согласно полученным данным Vпол = 627,5 тыс.м3, Vмо = 70,0 тыс.м3, |
|
|||||||||
Vвод = 62,8 тыс.м3, Vи |
= 71,2 тыс.м3, Vф = 72,4 тыс.м3. |
|
|
|
||||||
Тогда Vор=Vпол–(Vмо+Vвод+Vи+Vф) = 627.5 - (70,0 + 62,8 + 71,2 + 72,4) = 351,1 |
||||||||||
тыс.м3. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
6. Площадь орошаемого участка нетто (Fнт) определяется по |
|
|||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Fнт = |
Vop |
|
(га), |
|
|
|
|
|
|
|
Mcpвcp |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Vор - объем воды в пруду для орошения, м3,
Мср.взв. - средняя взвешенная оросительная норма брутто орошаемого сево- оборота, м3/га. Она определяется при разработке режима орошения сельскохо- зяйственных культур соответствующего варианта.
Если Vор = 351100 м3, Мср взв =1716 м3/га, тогда
Fнт = |
Vop |
|
= |
351100 |
= 231,5 га |
|
Mcpвcp |
1516 |
|||||
|
|
|
||||
11
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
9.Расчет размеров основных элементов плотины
иее устойчивости к размыву фильтрационными токами
1.Высота плотины (Нпл) определяется по формуле:
Нпл = hНПУ + hсб + hв + hк (м),
где hНПУ - глубина пруда при наполнении его чаши до НПУ, м; hсб - глубина слоя воды на водосборном сооружении в период
прохождения паводковых и ливневых вод, м; hв - высота волны вдоль пруда, м;
hк - высота капиллярного смачивания гребня плотины, м
1.1. Глубина пруда у плотины (ПНПУ ) при наполнении чаши пруда до от-
метки НПУ (ННПУ) и отметке дна его (Ндно) равна разности этих отметок, т.е.
hНПУ = ННПУ - Ндно (м).
Согласно исходным данным варианта ННПУ = 107; Ндно = 100.
Тогда hНПУ = ННПУ - Ндно = 107 - 1 00 = 7 м.
1.2. Глубина слоя воды на водосборном сооружении принимается равной hсб = 0,5 м при высоте плотины менее 6 м и hсб = 1 м при ее высоте более 6 м.
Принимаем hсб = 1 м, так как только одна составная часть высоты плотины
уже более 6 м (hНПУ = 7 м).
1.3. Высота волны определяется по формуле Е.А. Замарина hб = 0,7 + 0,1×1 (м),
где 1 - длина зеркала пруда при НПУ, км.
Длина водного зеркала пруда равна 1 = 1,0 км (см рис. 1 и п. 1 .2). Тогда hб = 0,7 + 0,1×1= 0,8 м.
1.4. Для суглинистых грунтов высота капиллярного смачивания гребня плотины (hк) составляет 0,7 - 0,8 м.
Принимаем пк = 0,8 м.
Пример. Если hНПУ = 7 м, hсб = 1 м, hв = 0,8 м, Пк = 0,8 м, тогда Нпл = hНПУ + hсб + hв + hк = 7+1+0,8 +0,8 = 9,6 м.
2. Ширина гребня принимается одинаковой по всей длине и зависит от наибольшей ее высоты и наличия или отсутствия постоянной дороги. Для не- проезжих плотин при высоте ее Нпл < 6 м ширина ее гребня В принимается 3 - 4
м, при Нпл = 6 - 10 м В = 4 - 5 м, при Нпл= 10-15 м |
В = 6- 10м. |
||
Ширина гребня определяется по формуле: |
|
||
В = 1/2 Нпл + 0,3 м. |
|
||
Если Нпл = 9,6 м, то В = ½ Нпл + 0,3 м = |
9,6 |
+ 0,3 = 5, 1 м. |
|
|
|||
2 |
|
|
|
3. Ширина основания или подошвы плотины (Вос) равна: |
|||
Вос = В + Нпл (ϕс + ϕм) |
м, |
||
где В - ширина гребня, м; |
|
||
ϕс - заложение сухого откоса плотины (приложение 3); ϕм - то же мокрого откоса плотины (приложение 3).
Так как расчетная высота плотины составляет: 9,6 м, то согласно приложению 3; ϕм = 3,0; ϕс =; 2,5.
12
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Если Нпл = 9,6 м; jм = 3,0; jс = 2,5; В = 5,1 м, то Вос = В + Нпл (jс + jм) = 5,1 + 9,6 (2,5 + 3,0) = 57,9 м.
4. Вода, подпруженная плотиной, просачивается через ее тело и движется в направлении от мокрого откоса к сухому. Верхняя граница фильтрационного потока называется депрессионной кривой. Фильтрация воды будет безвредна для устойчивости и прочности плотины, если депрессионная кривая пересекает основание плотины не ближе 4 - 5 м от подошвы сухого откоса.
Чтобы определить устойчивость тела плотины к размыву ее фильтрационными токами, необходимо рассчитать расстояние от де-прессионной кривой по по- дошве до сухого откоса, т.е. АМ (рис. 4), если котангенс угла депрессионной кривой сtq a = 250 = 2,145.
АМ = Вос - МК - КВ = Вос – адел асмоч = Вос = hНПУ (сtq a + jм) м.
Например, если Вос = 57,1 м, hНПУ = 7 м, котангенс угла депрессионной кривой сtq a = 250 = 2,145; jм = 3,0, тогда
АМ = Вос - hНПУ (сtq a + jм) = 57,9 - 7 (2,145 + 3,0) = 21,9 м.
Следовательно, плотина устойчива, так как депрессионная кривая не дохо- дит по основанию плотины до сухого откоса на расстоянии 21,9 м. Полученные данные заносятся в таблицу 3.
Таблица 3 – Расчет размеров основных элементов плотины
№ |
Показатели |
Единица |
Количество |
|
|
измерения |
единиц |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Высота плотины: |
|
|
|
а) глубина пруда у плотины: |
|
|
|
hНПУ = ННПУ - Ндно = 107 - 100 |
м |
7 |
|
б) глубина слоя воды на водосбросном соору- |
|
|
|
жении hсб |
² |
1 |
|
в) высота волны вдоль пруда при 1= 1 км |
|
0,8 |
|
Hв = 0,7+0,1 = 0,7 + 0,1×1 |
² |
|
|
г) высота капиллярного смачивания гребня |
|
0,8 |
|
плотины hк |
² |
|
|
д) высота плотины |
|
9,6 |
|
Нпл = hНПУ + hсб + hв + hк = 7+1+0,8 +0,8 |
² |
|
|
|
|
|
13
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1 |
2 |
3 |
4 |
2 |
Ширина гребня плотины |
|
5,1 |
|
В = 1/2 Нпл + 0,3 = 1/ 2 × 9,6 + 0,3 |
² |
|
3 |
Ширина основания: |
|
|
|
а) горизонтальная проекция сухого откоса при |
|
24,0 |
|
jс = 2,5, ас = ϕс × Нпл = 2,5× 9,6 |
² |
|
|
б) то же мокрого откоса при jм=3,0, |
² |
28,8 |
|
ам= ϕм × Нпл = 3,0 ×9,6 |
||
|
в) то же гребня плотины В (см. п. 2) |
² |
5,1 |
|
г) ширина основания плотины |
² |
57,9 |
|
Вос = В + ас + ам = 5,1 + 24,0 + 28,8 |
||
4 |
Устойчивость плотины на разрушение: |
|
|
|
а) горизонтальная проекция смоченной части |
|
|
|
мокрого откоса при jм = 3,0, депрессионной |
|
|
|
кривой при сtq a = 250 = 2,145 и hНПУ = 7 м |
² |
36,0 |
|
апр = hНПУ (jм + сtq a) = 7 × (3,0 + 2,145) |
||
|
б) расстояние от депрессионной кривой по по- |
|
|
|
дошве до основания сухого откоса |
² |
21,9 |
|
1 = Вос – апр = 57,9 – 36,0 |
||
|
Устойчивость плотины |
|
|
10.Вычерчивание поперечного разреза плотины
1.Для вычерчивания поперечною разреза плотины исходные данные пе- реводятся из м в см (табл. 4):
Масштаб 1 : 500; Нпл = 9,6 м; jм = 3,0; jс = 2,5 м; Вос = 57,9 м.
Таблица 4 – Перевод исходных данных из м в см (масштаб = 1 : 500)
№ |
Показатели |
Величина показателя |
|
|
|
м |
см |
1 |
Высота плотины |
9,6 |
1,92 |
|
|
|
|
2 |
Ширина гребня плотины |
5,1 |
1,02 |
3 |
Горизонтальная проекция: |
28,8 |
5,76 |
|
а) мокрого откоса jм Нпл |
||
|
б) сухого откоса jс Нпл |
24,0 |
4,80 |
|
в) гребня |
5,1 |
1,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Ширина основания плотины |
57,9 |
11,58 |
14
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2. Поперечный разрез плотины вычерчивается следующим образом Сначала проводится горизонтальная линия АБ длиной, равной ширине основа- ния плотины. На ней откладываются отрезки прямой линии АВ и ВГ, равные горизонтальным проекциям сухого откоса и гребня плотины. Затем из точек В и Г восстанавливаются перпендикуляры БД и ГЖ на высоту, равную высоте пло- тины. Соединив точки А, Д, Ж, Б, получим поперечный разрез плотины.
15
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com