высота плотины

Ответ от Ётранник***[гуру]
I ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ
Основным вопросом при проектировании плотины из грунтовых материалов является определение ее устойчивого и экономически выгодного профиля. Размеры поперечного профиля зависят от типа плотины, ее высоты (отметки гребня плотины) и ширины, назначения заложения и очертаний откосов плотины, характеристик грунта тела и основания, а также условий строительства и эксплуатации.
Построение профиля земляной плотины сводится к определению высоты плотины Н и определению ширины гребня. Расчетная схема плотины приведена в Приложении 1.
1.1 Определение высоты плотины
Отметка гребня плотины назначается на основе расчета необходимого возвышения его над уровнем воды в верхнем бьефе. При этом рассматриваются два случая стояния уровня воды в верхнем бьефе:
1. Нормальный подпорный уровень (НПУ) .
2. Форсированный подпорный уровень (ФПУ) .
Высоту плотины в обоих случаях назначают с превышением d над расчетным уровнем воды в водохранилище, гарантирующем отсутствие перелива воды через гребень.
H = hв + d, м (1)
где hв - расчетная глубина воды в верхнем бьефе,
hв = НПУ - ОСН = 124 - 100 = 24 м
d - превышение над расчетным уровнем воды в водохранилище, гарантирующего отсутствие перелива воды через гребень плотины
d = h + hн + a, м (2)
где h - высота ветрового нагона воды;
hн - высота наката волн на откос плотины;
а - конструктивный запас, равен 0,5 м;
Высоту ветрового нагона определяем по формуле:
h = Кв * (W2 * A) * cos / g * (hв + …),
где А - длина разгона волны, по условию А = 4000 м;
Кв - квадратичный коэффициент, зависящий от скорости ветра, при W = 30м/с, Кв = 3*10 [1, 2]
Таблица 1
W, м/с
20
30
40
50
Кв*10-6
2,1
3
3,9
4,8
h = 3*10*(302 * 4000) * cos 40 / 9,8 (24 +0) = 0,035 м
Определяем параметры ветровой волны при НПУ. Для этого вычисляем безразмерные комплексы: и ,
где t - продолжительность действия ветра, принимаемая при отсутствии фактических данных 6 час = 21600 с.
= = 7063,2
= = 43,6
= 2,28 = 1,27
= 0,032 = 0,012
Выбираем наименьшее значение. Выражаем и :
= = = 1,102 м
= = = 3,8 с
Вычисляем среднюю длину волны:
= = 22,56 м
В качестве расчетного уровня при определении возвышения гребня плотины над расчетным уровнем принимаем нормальный подпорный уровень и учитываем высоту наката 1%-ой обеспеченности.
Высоту волны 1%-ой вероятности превышения определяем по формуле
h1% = *ki ,
где ki = 2,08 по графику [4] что соответствует значению комплекса
= 43,6
h1% = *ki = 1,102* 2,08 = 2,29 м
Используя приведенные выше данные, определяем:
К= 0,75, Кн = 0,60; ( по табл. 3.5 [3])
К= 1,5; К= 0,87; К = 1; (по табл. 3.6 [3])
при условии, что = = 9,85; тогда Кнг = 1,4 ([3, 4])
Высота наката:
hн = h1% * К* Кн * К * К * Кнг * К
h = 2,29*0,75*0,60*1,5*0,87*1,4*1 = 1,88 м
Вычисляем требуемое превышение гребня плотины над расчетным уровнем:
d = h + hн + a = 0,035+1,88+0,5 = 2,415 м
Н = 24+2,415 = 26,415 26,4 м
Аппроксимируя по высоте плотины по данным таблицы 10.1 на стр. 309 [4] принимаем коэффициенты заложения откосов m1 и m2
m1 =3,5 m2 = 3
1.2 Определение ширины гребня
Гребень плотины обычно используется для устройства автомобильной или железной дороги, размеры которых назначают, руководствуясь требованиями соответствующих нормативных документов [1, 2]. Основные параметры гребня плотины при устройстве на нем автомобильной дороги приведены в табл. 2
Таблица 2
Категория дороги
Ширина, м
проезжей части
обочин
разделительной полосы
гребня плотины
I
15,0
3,75
5,0
27,5
II
7,5
3,75
15,0
III
7,0
2,5
12,0
IV
6,0
2,0
10,0
V
4,5
1,75
8,0
Как следует из таблицы при устройстве по гребню автомобильной дороги II категории ширина его должна быть не менее 15 м.