Проверка пропуска максимального (катастрофического) расхода.

Т.к. в пропуске катастрофического расхода участвуют и поверхностные, и донные отверстия, то расход, проходящий через плотину равен:

,

который должен быть больше или равен Q_кат

-форсированный напор

;

> Q_кат=1680м³/с

Таким образом принятые размеры водосливных отверстий, как поверхностных и глубинных, удовлетворяют всем условиям по пропуску расхода.

Расчет сопряжения бьефов.

Рациональное решение комплекса вопросов о создании благоприятных гидравлических условий на участках сопряжения бьефов и перехо­да потока в естественное состояние является одной из важнейших за­дач проектирования любого водосбросного сооружения.

Условия работы конструкций крепления НБ, глубины размыва дна в НБ зависят в значительной мере от режима сопряжения с НБ сброс­ного потока. Для данной плотины исполь­зуются донный режим сопряжения бьефов.

Наиболее эффективное гашение избыточной кинетической энергии в НБ при донном режиме происходит в затопленном гидравлическом пры­жке. Для затопленного гидравлического прыжка необходимо наличие водобойного колодца, размеры которого (глубина и длина) определяются в зависимости от схемы маневрирования затворами, расположенными на греб­не водослива.

В курсовом проекте рассматривается 5 схем маневрирования затворами. Для каждой из этих схем, устанавливаются  уровни верхнего и нижнего бьефов. Уро­вень к ВБ во всех случаях принимается на отметке НПУ. Уровень воды в НБ в каждом случае определяется по кривой связи  зависимости от расхода, проходящего через водослив.

Первая схема.

Все затворы подняты на высоту a = 0,2Н; донные все закрыты.

Расход для случая , когда на гребне водослива после затвора имеется горизонтальный участок длиной с>=a, при истечении из-под затвора на гребне водослива .

 a=0,2H=0,2·6=1.2

c=2,8>a

Q=

где  - коэффициент скорости;

n = 5 – число водосливных отверстий;

b = 7 – ширина одного водосливного отверстия;

 - коэффициент вертикального сжатия, определяемый по зависимости Альтшуля:

; (2.9)

Но – напор, с учётом скорости подхода

.

Глубина воды в нижнем бьефе , соответствующая вычисленному  расходу ,определяется по кривой связи уровней и расходов .

h_нб=4м 

Определим глубину воды в сжатом сечении:

,

отсюда .

Где Вс – ширина потока в сжатом сечении: м.

Р=9,5м.

1-е приближение: м.

2-е приближение: м.

3-е приближение: м.

м.

Вычислим вторую сопряжённую глубину: .

Критическая глубина определяется по формуле:

= = м.

Тогда м.                    

Так как =4,09м > h_Нб=4м , то прыжок отогнан.

Вторая схема.

Случай, когда один затвор поднят полностью, а остальные на высоту  а = 0,2Н,все донные закрыты.

Расход определяется:

где =1 - число водосливных отверстий, открытых полностью,

=4 - число водосливных отверстий, открытых на 0,2Н.

 h_нб=4,8м ;

Определим глубину воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м.

2-е приближение: м.

3-е приближение: м.

м.

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

 q=  м³/с.м

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

Так как =5,2 > h_нб=4,8 , то прыжок отогнан.

Третья схема.

Случай, когда два затвора подняты полностью, одно на высоту а = 0,2Н,все донные закрыты.

Расход, проходящий через водослив определяется:

где =2 - число водосливных отверстий, открытых полностью,

=3 - число водосливных отверстий, открытых на 0,2Н.

h_нб=5,2м 

Определим глубину воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м.

2-е приближение:  м.

3-е приближение:  м.

м.

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

q= м³/с.м

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

 Так как =6,02> h_кр=5,4 , то прыжок отогнан.

Четвертая схема.

Случай, когда все  поверхностные затворы подняты полностью, все донные закрыты.

Q=  - был определён при проверке пропускной способности водосливных отверстий. h_нб=6,6м 

Определим глубину воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м.

2-е приближение:  м.

2-е приближение:  м.

м.

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

 q=  м³/с.м

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

 Так как =7,7 > h_кр=6,6 , то прыжок отогнан.

Пятая схема.

Случай, когда закрыты все поверхностные затворы, все донные открыты .

Q=  

 h_нб=5,3м 

Глубину воды в сжатом сечении принимается м.

Критическая глубина определяется по формуле:

= м.

 q=  м³/с.м

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

 Так как =2,9 > h_нб=5,3 , то прыжок надвинут.

Для сравнения вариантов составим таблицу:

табл.1 

Результаты расчетов сопряжения бьефов

В качестве расчетной принимается четвертая схема, по данным которой уточняется глубина водобойного колодца:

м.

Тогда вторая сопряжённая глубина равна: м.

Глубина колодца   м.  

Длина колодца       принимаем м.