 |
Расчет и построение чертежей плотины головного пруда.
|
|
|
|
Земляная плотина – гидротехническое сооружение из однородных или разнородных естественных грунтов, которое перегораживает русло водотока и удерживает воду с одной стороны на более высоком уровне, чем с другой. Разность воды в верхнем и нижним бьефах называется напором плотины. Земляные плотины с напором более 50 м называют высокими, с напором 15-50 м – средней высоты, с напором до 15 м низкими. В рыбоводных хозяйствах строят в основном низконапорные плотины, с высотой напора до 10м [5].
Земляные плотины отличаются простотой конструкции, их можно строить при любых геологических условиях и в любых географических районах, используя местные строительные материалы. Плотины из грунтовых материалов практически всегда бывают глухими, т. е. не допускают перелива воды через гребень. За счет подпора воды плотиной в верхнем бьефе образуется водохранилище. В нем различают три расчетных уровня воды и соответствующие им объемы:
– нормальный подпорный уровень (НПУ) – расчетный уровень, устанавливаемый водохозяйственным расчетом, исходя из требуемого полезного объема водохранилища, топографии чаши, а также объема стока;
– Форсированный подпорный уровень (ФПУ) – уровень, до которого допускается временное затопление части территории (выше НПУ);
– Уровень мертвого объема (УМО) – наинизший уровень, до которого допускается опорожнение водоема; зависит от срока службы водохранилища и интенсивности его заиления, санитарных требований, требуемой отметки командования над орошаемой площадью или рыбоводной акваторией.
Выбор створа плотины. На положение створа плотины оказывают влияние различные условия: топографические, инженерно-геологические, гидрологические, строительные, трассировка водосбросного тракта, хозяйственные и др. Если руководствоваться только топографическими условиями, то створ плотины наиболее целесообразно располагать в самом узком месте водотока, так как это дает минимальный объем земляных работ. Геологические условия створа плотины требуют, чтобы грунты в основании плотины были прочны, и способны принять на себя дополнительную нагрузку от сооружений. Гидрологические условия влияют на выбор створа плотины, так как при стоке заданной обеспеченности возможно наполнение водохранилища только до заданного объема.
|
|
|
Основные элементы плотины. Тело земляной плотины представляет собой трапецию, сверху ограниченную гребнем, с боков – откосами, снизу – подошвой. Линии пересечения откосов с основанием и гребнем плотины называют нижними и верхними бровками. Слой грунта, на который опирается плотина своей подошвой, называется основанием. Высота плотины – расстояние между подошвой и гребнем. Заложением откоса называется его горизонтальная проекция, высотой откоса – его вертикальная проекция. Уклоном откоса называется отношение его высоты к заложению. Коэффициент заложения – отношение заложения к высоте [5].
1). Проектирование земляной плотины.
При проектировании земляной плотины устанавливаю размеры ее основных элементов: ширину гребня, превышение гребня над нормальным подпорным уровнем (НПУ), уклоны откосов.
Ширина гребня зависит от того проходят ли через плотину какие-либо дороги. Плотина в нашем рыбоводном хозяйстве является непроезжей, но, тем не менее, ее ширина должна составлять не менее 3 м. Мы будем проектировать плотину с шириной гребня 4 м.
Магистральный канал начинается с высоты 4.14 м. (см. прил. 1). Следовательно, эта отметка и будет НПУ нашего головного пруда. Во избежание переливов воды через гребень отметку его следует назначать с учетом возвышения над расчетным уровнем воды. Возвышение гребня определяют с учетом высоты наката волны и необходимого сухого запаса, по высоте сооружения. Сухой запас должен быть не менее 0.5 м. При разгоне 3.0 км высота наката волны будет 1.15 м. Рассчитаем высоту плотины: 4.14 + 0.5 + 1.15 = 5.79 м.
|
|
|
Зная высоту и ширину гребня мы можем разместить нашу плотину на топографическом плане. Затем мы должны рассчитать высоту в местах, где проходит каждая изобата. Для этого необходимо от имеющейся высоты плотины, отнимать высоту местности в месте прохождения каждой изолинии в пределах тела плотины.
Русло (0) = 5.79 + 0 =5.79 м;
(2.5) = 5.79 – 2.5 = 3.29 м;
(3) = 5.79 – 3 = 2.79 м;
(4) = 5.79 – 4 = 1.79 м;
(5) = 5.79 – 5 = 0.79 м.
После того как мы рассчитали высоту плотины зная коэффициент заложения откосов (см. табл. 1.5), мы можем рассчитать заложение откосов плотины:
Низовой откос:
5.79 × 1.5 = 8.685 м ≈ 8.7 м;
3.29 × 1.5 = 4.935 м ≈ 4.9 м;
2.79 × 1.5 = 4.185 м ≈ 4.2 м;
1.79 × 1.5 = 2.685 м ≈ 2.7 м;
0.79 × 1.5 = 1.185 м ≈ 1.2 м.
Верховой откос:
5.79 × 2.5 = 14.475 м ≈ 14.5 м;
3.29 × 2.5 = 8.225 м ≈ 8.2 м;
2.79 × 2.5 = 6.975 м ≈ 7.0 м;
1.79 × 2.5 = 4.475 м ≈ 4.5 м;
0.79 × 2.5 = 1.975 м ≈ 2.0 м.
Результаты вычислений оформляем в виде таблицы.
Таблица 3.1
Высота и заложение откосов плотины головного пруда
| Отметка горизонта (м) | Высота плотины (м) | Заложение низового откоса (м) | Заложение верхового откоса (м) |
| 5.79 | 8.7 | 14.5 | |
| 2.5 | 3.29 | 4.9 | 8.2 |
| 2.79 | 4.2 | 7.0 | |
| 1.79 | 2.7 | 4.5 | |
| 0.79 | 1.2 | 2.0 |
Изображаем откосы на карте по изобатам в соответствии с масштабом 1:10000 (см. прил. 1).
2.) Построение плана плотины.
Для того чтобы построить план плотины нам необходимо знать: длину плотины, ширину гребня плотины, расстояние от края плотины до каждой изобаты. Длину плотины мы меряем на карте, и переводим в соответствии с масштабом в метры. Длина нашей плотины составляет 4.3 см на карте, что является 430 м на местности, так как масштаб нашей карты 1:10000. Ширина гребня плотины – 4 м. Теперь мы должны измерить расстояние от края плотины до каждой изобаты, и перевести в метры в соответствии с масштабом. Результаты измерений оформляем в виде таблицы.
Таблица 3.2
Расстояние между отметками горизонта
| Откос | 2.5 | 2.5 | ||||||||
| Мокрый | ||||||||||
| Сухой |
|
|
|
Теперь у нас имеются все данные для построения плана плотины.
Для начала, так как горизонтальный масштаб 1: 3000, мы переводим длину нашей плотины – 430 м, в сантиметры в соответствии с масштабом, и получаем 14.35 см. Затем мы переводим ширину гребня плотины из метров на местности в сантиметры на плане в соответствии с масштабом 1: 300: 4 м – на местности, 1.3 см – на плане. Теперь наносим на план прямоугольник со сторонами по горизонтали 14.35 см, а по вертикали – 1.3 (прил. 7).
Затем мы наносим изобаты, проходящие через плотину, зная расстояние от края плотины до каждой изобаты (табл. 3.2). Наносим в соответствии с масштабом 1:3000. (см. прил. 7).
Теперь мы наносим заложение откосов по каждой изобате по мокрому и сухому откосам (табл. 3.1). Числа наносим в соответствии с вертикальным масштабом 1:300 (см. прил. 7). Этим заканчивается построение плана плотины.
3). Построение продольного сечения плотины.
Продольное сечение плотины строим по сухому откосу. Для того чтобы построить продольное сечение плотины в первую очередь необходимо заполнить таблицу (прил. 8).
Высоту плотины и отметку земли мы рассчитывали (см. табл. 3.1). Отметка гребня нашей плотины = 5.79 м. Осталось рассчитать расстояние между отметками горизонта (используем табл. 3.2):
а). Между 5.79 и 5: 80 м;
б). Между 5 и 4: 120 – 80 = 40 м;
в). Между 4 и 3: 170 – 120 = 50 м;
г). Между 3 и 2.5: 190 – 170 =20 м;
д). Между 2.5 и 0: 245 – 190 = 55 м;
е). Между 0 и 0: 280 – 245 = 35 м;
ж). Между 0 и 2.5: 310 – 280 = 30 м;
з). Между 2.5 и 3: 340 – 310 = 30 м;
и). Между 3 и 4: 380 – 340 = 40 м;
к). Между 4 и 5: 410 – 380 = 30 м;
л). Между 5 и 5.79: 430 – 410 = 20 м.
Ширина каждого столба таблицы должна соответствовать расстоянию между изобатами, переведенными в масштабе 1: 3000. Условно откладывает пунктирной линией проходящие изобаты, и по ним откладываем на плане отметку земли. Между двумя нулевыми изобатами, т.е. правым и левым берегом реки мы обозначаем углубление высоты до -1, так как глубина русла реки ориентировочно 1 м. Затем мы соединяем все точки прямыми линиями. (см. прил. 8).
|
|
|
После этого нам необходимо обозначить на плане основание плотины. Основание углубляется на полметра ниже плотины, что в соответствии с масштабом 1: 100 будет равняться 0.5 см. По тем же изобатам отмечаем точки на 0.5 см ниже предыдущих, затем соединяем их тонкой пунктирной линией (см. прил. 8).
Теперь необходимо обозначить основание зуба плотины. По изобатам будем отмечать точки уже на метр ниже предыдущих. От края нужно отступить 10 м, что в масштабе будет составлять 0.3 см. для того чтобы плотина лучше укрепилась в земле. После того как соединили точки пунктирной линией, отмечаем НПУ пруда (см. прил. 8).
4). Построение поперечного сечения плотины.
Поперечное сечение плотины строится в месте ее наибольшей высоты. Для того чтобы построить поперечное сечение плотины нам необходимо знать: ширину гребня, высоту плотины, заложение откосов. У нас есть все данные.
И так для начала мы должны обозначить гребень плотины 4 м, и провести пунктиром условный перпендикуляр т. е. высоту плотины 5.79 м, затем мы проводим параллельные линии и соединяем в прямоугольник. От нижней стороны прямоугольника мы откладываем влево – заложение мокрого откоса 14.5 м, а вправо – заложение сухого откоса 8.7 м. Затем соединяем верхние углы прямоугольника с окончанием линий заложения откосов, и получаем трапецию. Теперь на пол метра ниже проводим параллельную линию, не доходя по пол метра до каждого края, а затем соединяем с краями заложения мокрого и сухого откосов, должен образоваться угол в 45°. Теперь обозначаем зуб плотины, который должен углубляться в землю на 1 метр, внизу ширина его равняется 1/3 гребня плотины, вверху 2/3 гребня плотины. Так как у нас масштаб один к 100 то все значения численно будут раны, но на местности эти значения в метрах, а на плане мы изображаем в сантиметрах (прил.9).
|
|
|
