Слой испарения определяется по формуле
E = Zвп – Zс , (5)
где Zвп – слой испарения с водной поверхности за год, м (прилож.1);
Zс – слой испарения с суши, м:
Z с = X – Y , (6)
где X — среднегодовой слой осадков, мм, (прилож.1);
Y — слой стока (Y = 31,5 ´ Mо).
Потери воды на льдообразование вычисляются по формуле
W л = g л ∙hл∙Fл , (7)
где g л – плотность льда;
h л — среднемноголетняя толщина льда к концу ледостава, м (прилож.1);
F л — площадь зеркала водохранилища к концу ледостава, принимается по кривым связи (рис.2) как площадь, соответствующая объему: Wмо+Wсл+Wф+Wи .
Далее определяется полный объем водохранилища:
W полн = Wмо+Wсл+Wф+Wи+Wл . (8)
На кривых связей (рис.2) находят отметки нормального подпорного уровня (НПУ) и уровня мертвого объема (УМО), ниже которого эксплуатация водохранилища недопустима.
Рис. 2. Кривые объема и площадей водохранилища
КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛОТИНЫ
Ширина по гребню в назначается в зависимости от необходимых условий для проезда, а при отсутствии этих данных определяется в зависимости от высоты плотины.
При Hпл £ 10м в = 3 - 4 м;
При Hпл > 10м в = 5 - 7 м.
Превышение гребня земляной плотины над НПУ определяется по формуле
h гр = hн + D h + D H + a , (9)
где hн — высота наката ветровой волны на откос, м;
D h — высота ветрового нагона волны, м (прилож.1);
D H — допускаемый объем воды выше НПУ при паводке, м (прилж.1);
a — запас высоты плотины для плотин II класса принимается равным 0,7м, для III класса — 0,5м (прилож.1)
Максимальная высота наката волны на откосе земляной или каменно-набросной плотины определяется по формуле
, (10)
где k ш — коэффициент, характеризующий тип покрытия откосов (табл.1);
m — тангенс угла заложения верхового откоса (прилож.4);
l — длина волны, м;
h — высота волны, отношение λ/h принимают от 1 до 1,5.
Для ориентировочного расчета h может быть применена формула
2h = 0,34 
+ 0,76 - 0,126 
, (11)
где Z — длина разбега волны, км; (прилож.1).3
Заложение откосов земляной плотины ориентировочно можно принять в зависимости от высоты плотины (прилож.4 ).
При проектировании каменно-насыпных плотин уклоны откосов принимают: верхового – от 1:1,1 до 1:1,35, а низового – от 1:1,2 до 1:1,4. Слой сухой кладки под экран можно принимать толщиной в верхней части 1,5-2,0 м с постепенным утолщением в нижней части в 2-3 раза.
Для предохранения низового откоса земляной плотины от размыва дождевой водой на нем устраивают бермы через 7-10 м по высоте плотины.
Для предохранения верхового откоса от повреждения волной или льдом его укрепляют бетонными плитами толщиной 0,2-0,3 м.
Низовой откос, как правило, крепится дерном или посевом трав.
Для противофильтрационной защиты сухого откоса на низовой его части устраивают дренаж в виде упорной призмы.
ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ
Для построения депрессионной кривой земляной плотины с устройством дренажной призмы (рис.3) можно воспользоваться формулой
h 1 = 2l = 
, (12)
y 2 =2h1 x.
Обозначения приведены на рис.3. Коэффициент e принимается равным 0,23 – 0,30. Размер а дренажной призмы равен 1,5 — 2 м.
Размер L определяется графически как расстояние от основания проекции отрезка e H на подошву плотины до откоса дренажной призмы.
Удельный фильтрационный расход определяется из выражения
, (13)
где k – коэффициент фильтрации, табл.1.
Таблица 1
Значения коэффициента фильтрации в
зависимости от вида грунта
| Вид грунта | Коэффициент фильтрации, k, м3/сут |
| Галечниковые | 90 -900 |
| Графитные | 8,5 – 85 |
| Пески мелкие | 0,9 – 9,0 |
| Пески крупные | 8,5 |
| Пески пылеватые | 0,09 – 0,9 |
| Супесь | 0,009 – 0,09 |
| Суглинок | 0,0009 – 0,009 |
| Глина | 0,0009 |
Целью расчета является определение удельного фильтрационного расхода и построение кривой депрессии по вычисленным координатам X и Y .
Задаваясь значениями x , находим y и заносим полученные значения в табл.2.
Таблица 2
| X , м | ||||||
| Y , м |
По данным таблицы строится кривая депрессии (рис.3). Ось x направляем вдоль основания плотины. Ось y восстанавливается в конце отрезка L + l . При построении кривой верхняя ее часть корректируется так, чтобы конец кривой был перпендикулярен откосу в точке уреза воды (рис.3). Пунктиром обозначается не скорректированная часть кривой.
С целью упрощения расчетов допускается условно тело плотины выполнять из однородного грунта.
Рис. 3 Схема плотины и кривая депрессии:
1-дренаж; 2- тело плотины;3-кривая депрессии
ЛИТЕРАТУРА
1. Смирнов Г.Н., Курлович Е.В. и др. Гидрология и гидротехнические сооружения. – М.: Высшая школа, 1988. – 472 с.
2. Грацианский М.Н., Александровский Ю.В. Гидрология и гидротехнические сооружения – М.: Высшая школа, 1961. – 344 с.
3. Грацианский М.Н. Инженерная гидрология и гидрометрия – М.: Высшая школа, 1966. – 210 с.
4. Гришин М.М., Слисский С.М. и др. Гидротехнические сооружения, в 2 частях. – М.: Высшая школа, 1979. – 951 с.
5. СНиП 2.01.14.84. Определение гидрологических характеристик. – М.: Стройиздат, 1985. – 36 с.
6. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик с приложением № 1 “Атлас расчетных гидрологических карт и номограмм”. – 30 с.
7. СНиП 2.06.05.84. Плотины из грунтовых материалов. – М.: Стройиздат, - 1985. – 32 с.
8. Лебедев В.В. Гидрологические и водохозяйственные расчеты для проектирования сооружений водоснабжения. – М.: Госстройиздат, 1965. – 396 с.
Приложение 1
Таблица исходных данных
| Номер варианта | W потр, % | M о, л/с | F , км2 | r , г/м3 | T , лет | W ф, % | Z вп, мм | X , мм | h л, м | D h , м | D H , м | k ш | Z , км | Класс плотины | Q сб, м3/с |
| 1 | 30 | 1,0 | 300 | 100 | 100 | 6 | 500 | 400 | 0,5 | 0,20 | 0,2 | 0,55 | 3,5 | III | 100 |
| 2 | 31 | 1,2 | 400 | 200 | 150 | 8 | 550 | 450 | 0,6 | 0,25 | 0,3 | 0,55 | 2,5 | III | 120 |
| 3 | 32 | 1,4 | 500 | 300 | 200 | 10 | 600 | 500 | 0,7 | 0,30 | 0,4 | 0,55 | 2,8 | II | 150 |
| 4 | 33 | 1,6 | 600 | 400 | 100 | 12 | 650 | 550 | 0,5 | 0,35 | 0,5 | 0,55 | 3,0 | III | 170 |
| 5 | 34 | 1,8 | 700 | 500 | 150 | 14 | 700 | 600 | 0,6 | 0,40 | 0,2 | 0,55 | 2,0 | III | 190 |
| 6 | 35 | 2,0 | 800 | 600 | 200 | 16 | 750 | 650 | 0,7 | 0,45 | 0,3 | 0,8 | 2,2 | II | 200 |
| 7 | 36 | 2,2 | 900 | 700 | 100 | 20 | 800 | 700 | 0,5 | 0,50 | 0,4 | 0,8 | 2,4 | III | 210 |
| 8 | 37 | 2,4 | 1000 | 300 | 150 | 10 | 850 | 750 | 0,6 | 0,30 | 0,5 | 0,8 | 2,6 | III | 240 |
| 9 | 38 | 2,6 | 1100 | 400 | 200 | 15 | 900 | 800 | 0,5 | 0,40 | 0,3 | 0,8 | 2,8 | II | 260 |
| 0 | 40 | 2,8 | 1200 | 500 | 100 | 17 | 1000 | 850 | 0,6 | 0,50 | 0,5 | 0,8 | 3,0 | III | 300 |
ПРИМЕЧАНИЕ: Номер варианта определяется по последней цифре зачетной книжки
Приложение 2
Измерение суммарного стока по декадам
| Декады | Суммарный сток ´ 105 ,м3 | ||
| номер | даты | I вариант | II вариант |
| 1 | 1/1 — 10/1 | 10 | 9 |
| 2 | 11/1 — 20/1 | 12 | 12 |
| 3 | 21/1 — 30/1 | 15 | 13 |
| 4 | 31/1 — 9/II | 26 | 14 |
| 5 | 10/II — 19/II | 32 | 14 |
| 6 | 20/II — 1/III | 38 | 15 |
| 7 | 2/III — 11/III | 48 | 16 |
| 8 | 12/III — 21/III | 50 | 22 |
| 9 | 22/III — 31/III | 75 | 30 |
| 10 | 1/IV — 10/IV | 140 | 50 |
| 11 | 11/IV — 20/IV | 190 | 62 |
| 12 | 21/IV — 30/IV | 250 | 78 |
| 13 | 1/V — 10/V | 280 | 105 |
| 14 | 11/V — 20/V | 350 | 125 |
| 15 | 21/V — 30/V | 400 | 145 |
| 16 | 31/V — 9/VI | 430 | 150 |
| 17 | 10/VI — 19/VI | 448 | 155 |
| 18 | 20/VI — 29/VI | 452 | 160 |
| 19 | 30/VI — 9/VII | 456 | 162 |
| 20 | 10/VII — 19/VII | 458 | 163 |
| 21 | 20/VII — 29/VII | 476 | 165 |
| 22 | 30/VII — 8/VIII | 490 | 170 |
| 23 | 9/VIII — 18/VIII | 504 | 175 |
| 24 | 19/VIII — 28/VIII | 510 | 177 |
| 25 | 29/VIII — 7/IX | 530 | 178 |
| 26 | 8/IX — 17/IX | 540 | 180 |
| 27 | 18/IX — 27/IX | 544 | 181 |
| 28 | 28/IX — 7/X | 556 | 184 |
| 29 | 8/X — 17/X | 570 | 190 |
| 30 | 18/X — 27/X | 592 | 192 |
| 31 | 28/X — 6/XI | 604 | 195 |
| 32 | 7/XI — 16/XI | 624 | 196 |
| 33 | 17/XI — 26/XI | 640 | 198 |
| 34 | 27/XI — 6/XII | 642 | 199 |
| 35 | 7/XII — 16/XII | 644 | 200 |
| 36 | 17/XII — 26/XII | 646 | 202 |
| 36,5 | 27/XII — 31/XII | 650 | 203 |
Приложение 3
Изменение площади зеркала ( F ) и суммарного объема ( W ) водохранилища в зависимости от его глубины ( H )
| Параметр | Вариант | Н, м | ||||||||
| 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | ||
| Площадь зеркала водохранилища F ´ 105 м2 | I | 0,50 | 0,75 | 1,5 | 2,6 | 3,75 | 6,05 | 9,75 | 12,55 | 18,4 |
| II | 3,70 | 4,25 | 4,6 | 5,5 | 8,1 | 10,4 | 14,2 | 19,8 | 28,2 | |
| Полный объем водохранилища Wполн. ´ 105 м3 | I | 0,50 | 1,75 | 4,0 | 8,05 | 14,3 | 24,0 | 39,7 | 61,95 | 92,9 |
| II | 3,70 | 11,65 | 20,5 | 30,6 | 44,2 | 62,7 | 87,3 | 121,3 | 169,3 | |
Примечание: В прилож. 2 и 3 первый вариант соответствует четному числу шифра, а второй – нечетному.
Приложение 4
Заложение откосов земляной плотины в зависимости от ее высоты
| Высота | Заложение откосов 1:m | ||
| плотины (м) | верховой | низовой | |
| от | до | ||
| 5 — 10 | 1 : 2,5 | 1 : 2,0 | |
| 10 — 15 | 1 : 2,75 | 1 : 3,0 | 1 : 2,5 |
| 15 — 25 | 1 : 3,0 | 1 : 3,5 | 1 : 2,5 |
| 25 — 30 | 1 : 3,5 | 1 : 4,0 | 1 : 2,75 |
ГИДРОЛОГИЯ ГИДРОМЕТРИЯ
И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ
Методические указания и задания к курсовой работе
для студентов специальности 291000 и 291100
Составитель: Давыдов А. П., Галиуллина А.А.
Редактор: Попова В.В.
Компьютерный набор: А.А. Галиуллина
Оригинал-макет: Ю. Новиков
Редакционно-издательский отдел
Казанской государственной архитектурно-строительного университета
Лицензия ЛР №020379 от 22.01.92
Подписано в печать Печать RISO
Заказ № Бумага тип. № Формат 60/84/16
Тираж 150 экз. Усл.-изд. л. 1,0 Усл.печ.л. 1,0
Печатно-множительный отдел КазГАСУ.
Лицензия № 03/380 от 16.10.95 г.
420043. Казань, Зеленая, 1