Строительство водохранилищного узла на реке Тесь

Строительство водохранилищного узла на реке Тесь

Введение

водохранилищный узел гидравлический

В Конституции Российской Федерации сказано: «В интересах настоящего и будущего поколений в России принимаются необходимые меры для охраны и научно обоснованного, рационального использования земли и её недр, водных ресурсов, растительного и животного мира, для сохранения в чистоте воздуха и воды, обеспечения воспроизводства природных богатств и улучшения окружающей человека среды.»

Предусмотрено достичь такого уровня сельскохозяйственного производства, который позволит полностью удовлетворить потребности населения в продовольствии, а промышленности в сырье. В числе мероприятий, обеспечивающих такой рост производства, важное место занимает обширная программа водохозяйственного строительства .

В стране производится коренное улучшение водоснабжения сельскохозяйственных структур и населённых пунктов. Наряду со строительством новых водохозяйственных систем и сооружений, всё большее внимание уделяется повышению эффективности действующих оросительных, осушительных и обводнительных систем.

Одновременно с развитием всех отраслей водного хозяйства систематически повышается технический уровень эксплуатации водохозяйственных систем, улучшается организация сельскохозяйственного производства на мелиоративных землях.

Россия располагает огромными водными ресурсами. Для эффективного использования их и возможно полного удовлетворения требований к ним со стороны всех отраслей народного хозяйства, а также обеспечения водного благоустройства страны необходимо проведение в больших масштабах мероприятий по забору воды из водоисточников, её распределению между водопотребителями и водопользователями, удалению загрязнённых вод, их очистке.

Все эти перспективные мероприятия по регулированию стока и перераспределению вод по территории страны в наибольшей мере зависят от состояния и развития водного хозяйства. В первую очередь орошения.

И в связи со всеми поставленными задачами, планами, мероприятиями предусматривается строительство водохранилища на реке Тесь, Боградского района, республики Хакасия.

1.Общая часть

.1 Местоположение объекта

Река расположена в Боградском районе Республики Хакасия, северо-восточнее села Троицкое. Берёт начало из травянистого болота, расположенного между северными отрогами Косинского хребта, в Батенёвском кряже. Впадает в Красноярское водохранилище.

1.2 Природно-климатические условия

Климат характеризуется резко выраженной континентальностью, о чём можно судить по значительным средним годовым и абсолютным амплитудам, доходящим до 40⁰ и 90⁰. Средняя температура самого холодного месяца января колеблется в пределах от -19⁰ до -21⁰. Абсолютные минимумы доходят до -50⁰ в декабре, до -25⁰ в апреле, до -11⁰ в мае.

Количество осадков в год колеблется в среднем от240 до 300мм, с приближением к горам оно увеличивается до 350мм, 50-60% годового количества осадков выпадает летом, 9% зимой и 15-25% весной и осенью.

Снежный покров появляется в предгорных участках во второй декаде октября, на остальных на 2 недели позже. Мощность снежного покрова не превышает 20 см. В степях снега выпадает мало, ион быстро сдувается в понижения. Снег сходит к мая всюду. Господствующими ветрами являются ветра юго-западного и западного направления. Особенно сильные ветра наблюдаются в осенние и весенние периоды. Данные взяты по ближайшим метеостанциям Уйбат и Хакасская.

1.3 Рельеф и гидрография

Во второй половине марта, вследствие таяния снега в открытой части бассейна, вода идет поверх льда и вырабатывает себе русло. Во вторую декаду апреля, когда начинается интенсивное таяние снега во всём бассейне, наблюдаются максимальные весенние расходы воды. Продолжительность половодья 5-10 дней, уровень поднимается на 0,8-1,2м. В межень река не пересыхает. Ледовые явления на реке появляются с 15 октября, замерзает река в середине ноября. Зимой перемерзает, наблюдаются наледи, заливающие пойму.

1.4 Геология и гидрогеология

В литолическом строении участка орошения принимают участки глины, суглинки, супеси занимают небольшие площади. Как в вертикальном так и в горизонтальных разрезах наблюдается система литологических пород. Суглинки распространены по всей площади массива орошения. Суглинки чаще всего подстилаются галечником, щебнем, реже супесями и глинами. В пойменной части суглинки плотные, нерыхлые, пылеватые. Мощность суглинистых отложений колеблется от 0,4-0,5м.

2.Техническая часть

.1 Цель проекта

Водохранилищный узел сооружений в совхозе Боградского района на реке Тесь запроектирован с целью комплексного использования. Водоём комплексного назначения сезонного регулирования будет использоваться как нагульный пруд, т.е. выращивания в нём товарной рыбы. Рыбопосадочный материал будет закупаться в других рыбоводных хозяйствах, заводах или рыбопитомниках.

Перед зарыблением водоём комплексного назначения очищают. При большой площади водоёма (40га и более) в нём отгораживают участок (при помощи сетки) для акклиматизации и подкормки годовиков в течение 7-10 дней, после чего их выпускают в водоём.

В состав запроектированного гидроузла входит плотина, водосброс и водовыпуск.

Плотина - представляет собой массивную перемычку, возводимая для удержания водного потока, основное гидротехническое сооружение при использовании и регулировании водных ресурсов.

В данном проекте мы принимаем грунтовую плотину из песка и супеси. Грунтовая плотина - это качественная насыпь, трапецидального сечения из однородного и разнородного грунта.

Водовыпуск - гидротехническое сооружение, предназначено для забора воды из водохранилища в оросительные каналы из верхнего бьефа. Входная часть его располагается так, чтобы обеспечить возможность обработки ёмкости водоёма до заданной отметки УМО в нём. Его также используют для санитарных пропусков, пропусков строительных отходов.

Водосброс служит для сброса лишних паводковых вод. В задачу водосброса также входит обеспечение беспрепятственного пропуска расчетных максимальных расходов воды из ВБ в НБ. Водосбросы могут быть, в зависимости от высотного расположения, поверхностные и глубинные. А они в свою очередь - управляемые и неуправляемые. Управляемые, когда уровни и расходы регулируются с помощью затворов. Неуправляемые, когда сброс воды происходит как только уровень воды поднимается выше НПУ.

2.2 Выбор местоположения узла сооружений

Выбор площадки для строительства рыбоводного хозяйства производится на основе утверждённой схемы развития рыбного хозяйства Боградского района Республики Хакасия. Расположена площадка в 1,3 км западнее районного центра с.Боград и в 90 км от г.Абакана.

Заказчик проекта для проведения работ по выбору площадки создает специальную комиссию.

При выборе площадки следует:

установить источник водоснабжения, обеспеченность водой в весенний, летний и зимний периоды, возможность сезонного наполнения, а также качество воды;

определить на основе гидрологических расчетов емкость пруда (водохранилища), площадь зеркала, морфометрические характеристики;

определить типы грунтов и размещение карьеров грунта для земляных работ и местных строительных материалов;

установить характеристики населенных пунктов, дорог и источников энергоснабжения, расположенных вблизи строительной площадки.

При выборе площадки осуществляют сбор и изучения топографогеодезических, геологических, гидрологических, экономических и других материалов. Подбирают также в соответствующих организациях дополнительные данные и при необходимости проводят рекогносцированное обследование района. Особые требования к месту выбора створа плотины:

. Создание водохранилища наибольшей емкости при наименьшем затоплении и потоплении земель.

. Расположение створа плотины в наиболее узком месте.

. Наиболее благоприятные условия производства работ и пропуска строительных расходов.

. Расположение на прямых участках реки.

. Соответствие инженерно-технических условий в створе требования грунтов в основании плотины.

. Минимум основных строительных работ (земляных, бетонных).

Створ плотины располагается в наиболее узком месте балки или речной долины, имеющей уширение вверх по течению, с целью создания более емкого водоема. При выборе створа плотины необходимо одновременно предусмотреть возможность наилучшего расположения водосбросного и водовыпускного сооружения. Ось плотины назначается по возможности перпендикулярно к общему направлению. При этом учитывается:

характер местности. Хорошим местом является суженный участок долины реки или балки с высокими, но сравнительно пологими коронными берегами;

направление господствующих ветров, чтобы уменьшить действие волна верховой откос и облегчить конструкцию гребня;

наличие или возможность устройства удобных съездов к водохранилищу;

Полезное скопление воды, которое должно быть наибольшим, а напор наименьшим, чтобы не подтоплялись населенные пункты, промышленные и другие сооружения;

благоприятные условия для устройства водосбросного тракта;

геологические и гидрогеологические условия основания;

санитарные условия.

На основании проведения проектных работ разрабатывается технико-экономическое обоснование (ТЭО) о целесообразности строительства пруда (водохранилища) с целью комплексного его использования. Выбор площадки оформляется актом.

В данном проекте с учетом всех перечисленных выше требований выбрана площадка под строительство гидроузла комплексного назначения (орошение, водоснабжение, рыбоводство, любительское рыболовство, водопоя скота, разведение водоплавающей птицы, водного транспорта, лесосплава, отдыха, парусного спорта), выбрать 2-3 цели. На топографическом плане в М 1:1000 намечена ось будущей плотины и осуществлена привязка к существующим реперам.

.3 Грунтовая плотина

.3.1 Выбор типа и конструкции грунтовой плотины

Тип и конструкция грунтовой плотины выбирается от наличия местных грунтов, из которых будет возводиться плотина, и геологических условий в створе плотины.

Одним из лучших материалов для возведения грунтовой плотины являются самые распространенные грунты-суглинки. При наличии таковых грунтовую плотину устраивают чаще всего из однородных грунтов.

Если в основании плотины залегают водопроницаемые грунты глубиной до 30 м (пески, супеси, слабый насосный грунт), в целях предупреждения больших потерь на фильтрацию устраивают зуб с заглублением в водоупор на 0,5-1.25м. при глубине проницаемого основания более 3-4 экономичнее будет устройство зуба глубиной 1-1,5 м с забивкой шпунтовом стенки.

При отсутствии вблизи места расположения узла сооружений мало проницаемых грунтов (суглинков) прибегают к устройству плотины из имеющихся на месте проницаемых грунтов (песков, супесей, гравийных и т.д.). Для предупреждения фильтрации в теле плотины предусматриваются противофильтрационные конструкции в виде ядра, экрана и др.

При недостаточном количестве суглинков и при наличии на месте строительства песчано-гравелистых грунтов следует проектировать плотину из разнородных грунтов.

При большой мощности проницаемого основания Т больше или равно 25м целесообразно устраивать плотину с экраном и понуром.

В однородных плотинах высотой более 8-10м, с целью понижения кривой депрессии и обеспечения устойчивости, низового откоса рекомендуется устройство дренажа.

В этом проекте принимается плотина из супеси и песка, с зубом и диафрагмой. Также проектируется экран из грунтовых материалов, устраивается дренаж, с целью понижения кривой депрессий, для отвода профильтровавшейся воды через тело полтины в нижний бьеф.

Рисунок 1. Водоупор на практически недосягаемой глубине.

2.3.2 Назначение ширины по гребню

Гребень плотины является основным конструктивным элементом, который представляет собой верхнюю горизонтальную часть поперечного профиля.

Гребень необходим для предания устойчивости верхней части поперечного профиля плотины, кроме того , его используют в качестве дорог различного назначения. В этом случае ширину гребня назначают в соответствии с нормативными документами на проектирование дорог, но с учётом удобства эксплуатации гидроузла.

В зависимости от категории дорог ширина гребня может составлять от 3 до 27м с соответствующим типом покрытия.

Минимальная ширина гребня плотины в 3-4м, проезда по нему не предусматривается. При устройстве по гребню плотины проезжей дороги ширина её принимается в зависимости от назначения дороги. Для внутрихозяйственных дорог в 6,5м (ширина проезжей части3,5м ); для эксплуатационных дорог в 6м (ширина проезжей части 3 м); для межхозяйственных дорог по указанием СНиП 2.06.05. При двухстороннем движении по плотине ширину гребня принимают от 6-8 до 10-12м. Проезжую часть дороги устраивают в виде каменного мощения или асфальтового покрытия. Это делают после полной осадки плотины через 2-3 года при хорошем уплотнении тела плотины через 1 год. Для стока воды гребень плотины делается выпуклым с уклоном в обе стороны то оси плотины 0,02-0,04%. Вдоль гребня плотины предусматриваются ограждающие устройства (сигнальные столбики).

Отметку гребня плотины следует назначать по менее благоприятному расчётному случаю.

В данном проекте по гребню плотины предусмотрена эксплуатационная дорога.Ширина дороги составляет 6 метров согласно СНиП 2.05.11-83.

.3.3 Заложение и крепление откосов

Заложение откосов предварительно намечается на основе обобщенных данных опыта строительства грунтовых плотин.

Заложение откосов зависит от рода грунта, из которого возводится плотина, высоты плотины и свойств грунта основания. Согласно СниП-53-73 заложение откосов назначается по таблицам. В высоких плотинах откосы делают более пологими, а иногда переходят к ломаному очертанию их с постепенным увеличением пологости к подошве откоса.

Откосы плотины подвергаются статическому расчету на устойчивость. Если окажется, что коэффициент запаса на устойчивость менее нормативного, вводятся коррективы в заложение откосов.

Откосы грунтовых плотин должны быть защищены креплением от разрушающего действия волн, льда, атмосферных осадков и прочих климатических факторов.

Заложение откосов зависит от рода грунта, из которого возводится плотина, высоты плотины и свойств грунта основания. Согласно СНиП П-53-73 заложение откосов назначается по таблицам. В высоких плотинах откосы делают более пологими, а иногда переходят к ломанном очертанию их с постепенным увеличение пологости к подошве откоса.

Откосы плотины подвергаются статистическому расчету на устойчивость. Если окажется, что коэффициент запаса на устойчивость менее нормативного, вводятся коррективы в заложение откосов.

Откосы грунтовых плотин должны быть защищены креплением от разрушающего действия волн, льда, атмосферных осадков и прочих климатических факторов.

Для верховного откоса принимают следующие конструкции креплений:

а) Каменная мостовая на подготовке из щебня толщиной 0,1 - 0,2м.

б) Каменная наброска несортированного одноименного камня на однослойной подготовке из щебня и крупнозернистого песка.

в) Крепление бетонными ящиками (без дна) с каменным заполнением.

г) Железобетонные плиты 1,5х1,5; 1,5х3; 2х3; 3х3м. Укладываемые на песчанно - гравийную подготовку толщиной 0,1м.

д) Биологическое крепление - посадка влаголюбивого кустарника, черенков тальника и др.

В данном курсовом проекте крепление из каменной наброски.

Крепление низового откоса плотины высотой до 15м при благоприятных условиях произрастания трав рекомендуется осуществлять сплошной дерновкой или в клетку; в виде покрытия растительным грунтом 0,2-0,3м с посевом трав (люцерны, клевера, тимофеевки, смеси тимофеевки с клевером, пырея) и последующим уходом.

При несвязных грунтах тела плотины можно рекомендовать покрытие слоем щебня или гравия толщиной 0,2м.

При наличии воды в нижнем бьефе крепление в пределах колебания уровни воды выполняется также,как и в напорном откосе, с учётом возможной высоты волны и прочих условий эуксплуатации.

В этом проекте для крепления низового откоса используем залужение.

2.3.4 Проектирование поперечного профиля плотины

По намеченному створу плотины (ГЕНПЛАН) строится профиль балки, и на нем наносятся геологические условия. Проектирование поперечного профиля плотины выполняется в соответствии со СНиП.

.Определяем ширину плотины по гребню, согласно СНиП - 2.05.11 - 83 определяем ширину по гребню, согласно заданной интенсивности движения.

в = 6м ширина земляного полотна

м ширина проезжей части

,5м ширина обочины.

.Определяем заложение откосов плотины согласно СНиП 2.06.05 - 84 по грунту, слагающему тело плотины и по предварительной3 высоте плотины.

Н=НПУ-ТР

НПУ- нормальный подпертый уровень

ТР- тальвег реки

Н=51.50 - 42.0

Н=9.5м= 3.0; m=2.5;

. Определяем высоту плотины согласно принятых по схеме обозначений.

Нпл= ( НПУ - ТР) + d, м.

запас высоты плотины

Нпл= (51.50 - 42.0) + 0,86 = 10,36м.

. Определяем запас высоты плотины.

=hн +∆h + a, где

н - высота наката волн

∆h- высота нагона волн

а- конструктивный запас, для 4кл. капитальности а=0,4

= 0, 45 + 0, 008 + 0,4 = 0,86м.

. Определяем высоту наката ветровой волны на откос.

н = 3,2* С* К* tgα, где

tgα = 1\ m₁ = 0, 33м.

Коэффициент для каменной наброски К =0,77

С- высота волны

С = 0, 0208* W₂ * L- скорость ветра= 0, 0208*22,33*1,19=0,55н = 3,2 *0,55* 0,77*0,33 =0,45

.Определяем высоту ветрового нагона

∆h=К*W₁₀² * L*cosα/3q*H

К= 6*10^-3

W₁₀= 1,25*W₂

q= 9,81

Cosα- угол между осью водоема и направления ветра = 0,94

= 1,7

К= 0,006

Н= 9,5₁₀= 225

∆h=0,006*225*1,7*0,94/3*9,81*9,5=2,1573/279,585 = 0,008

. Определяем отметку гребня плотины

ГП= НПУ + d

НПУ- нормальный подпертый уровеньзапас высоты плотины

ГП= 51,50+0,86=52,37м.

8. Определяем ширину плотины по основанию

В= Нпл(m₁+m₂)+в

В=10,36*(3+2,5)+6= 63

Нпл- высота плотины

в- ширина по гребню₁- заложение верхового откоса₂- заложение низового откоса

.Строим поперечный профиль грунтовой плотины.

Масштаб 1:200 или 1:300, в соответствии с требованиями ЕСКД и ГОСТа.

2.3.5 Фильтрационный расчет плотины

Целью фильтрационного расчета является построение кривой дипрессии и определение удельного фильтрационного расхода через основание и тело плотины.

Требуется выполнить фильтрационный расчет и построить кривую депрессии.

. Определение расстояния ЕН для установления раздельного сечения.

ЕН, где Е - опытный коэффициент.(0,3/0,4)

ЕН=0,3х9,5=2,85м

. Находим расстояние от раздельного сечения до подошвы низового откоса плотины.

= (EH + d) m₁+в+ Нпл* m₂ ,где

EH- расстояние для установления раздельного сечениязапас высоты плотины- заложение верхового откоса- заложение низового откоса

Нпл- высота плотины

в- движение по гребню

=(2,85=0,86)*3+6+10,36*2,5=43,05.

. Определяем расстояние - место выхода кривой депрессии на низовой откос.

₁=L/m ₂ - L²/m₂²-H²

расстояние от раздельного сечения до подошвы низового откоса

²=43,03²=1851,5809

₂- заложение низового откоса

₁=43,03/2,5 - 14,3528 = 2,8592

. Определяем удельный фильтрационный расход через тело плотины.

_т=( Н²-h₁²)*К_ф/2*(L-m²*h₁)_t=(90,25 - 8,175)*0,25/2*(43,03 - 2,5*2,8592)=20,51875/71,764=0,28592

. Определяем удельный фильтрационный расход через основание плотины.

g_осн= Т*К_осн*Н/n*B= 6*0,34*9,5/1,15*63=19,38/72,45=0,28592

, B - коэффициенты, определяемые по таблице.толщина сжимаемого слоя

К_осн=0,34

напор

. Вычисляем координаты кривой депрессии по уравнению.

У₆ = Н² - 2*q_t/K_ф*х₆

К_ф=0,25

напор_t- удельный фильтрационный расход через тело плотины

х₆=L-m₂*h₁=43,03- 2,5*2,8592=35,882

расстояние для установления раздельного сечениязапас высоты плотины₁- заложение верхового откоса

х₁=(ЕН+d)*m₁

(2,85+0,86)*3=11,13м.

расстояние ото раздельного сечения до подошвы низового откоса- заложение низового откоса- расстояние место выхода кривой депрессии на низовой откос

X₁=11,13 X₂=15 X₃=20 X₄=25 X₅=30 X₆=35,882₁=8      Y₂=7,5 Y₃=6,7 Y₄=5,7  Y₅=4,6 Y₆=2,8592

7) По получении данным на поперечном профиле грунтовой плотины строим кривую депрессии.

Соблюдение требований ЕСКД и ГОСТа.

2.3.6 Конструкция дренажа

Дренаж устраивается со стороны низового откоса в пониженных частях плотины (русловой или пойменной). Дренаж тела грунтовой плотины устраивается с целью:

а) предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос (в зону подверженную промерзанию);

б) отвода воды, фильтрующейся через тело и основание, в нижний бьеф;

в) предотвращение фильтрационных деформаций, особенно явления суффозии, то есть вымыва мелких частиц грунта плотины и основания фильтрационным потоком;

г) понижения положения кривой депрессии;

д) повышения устойчивости низового откоса.

Дренаж должен быть доступен для осмотра и ремонта и снабжен контролирующими устройствами: смотровыми колодцами, измерительными приборами для определения расхода фильтрационного потока и рейками для замера уровней воды.

Дренаж рекомендуется устраивать во всех типах плотин различной высоты, особенно в том случае, если грунт основания менее проницаем, чем грунт тела плотины. В невысоких грунтовых плотинах с напором 8-10 дренаж рекомендуется не устраивать, особенно если плотина располагается на проницаемом основании.

По конструкции и расположению в теле плотины дренажи делятся на внутренние, наружные и комбинированные. Дренажная призма, кроме основного своего назначения, является упором низового откоса плотины. С внутренней стороны дренажной призмы, примыкающей к телу плотины, и в основании ее укладывается обратный из слоев песка и гравия или щебня. В плотинах из суглинистых грунтов, обратный фильтр можно устраивать из одного слоя гравия или щебня.

Материалы, применяемые для обратного фильтра, должны быть чисто промыты, то есть не содержать илистых и глинистых частиц, и отсортированы. Крупность частиц последующего слоя обратного фильтра по отношению к предыдущему должна увеличиваться в 5-10 раз. Например, если первый слой состоит из песка средней крупности 0,5мм, то второй слой должен состоять из гравия диаметром 2-2,5мм, а третий слой - из гальки диаметром 12,5-25мм. Толщина отдельных слоев фильтра принимается 15-20см. Сама призма обычно устраивается из камня или щебня размерами 5-20см и больше, распределяемого при производстве работ так, чтобы в сторону обратного фильтра располагался мелкий камень, а в противоположную - крупный.

Верх дренажной призмы должен быть выше уровня воды нижнего бьефа на 0,5-1м. Внутренний откос призмы выполняют с коэффициентом заложения m?=1, а наружный - с коэффициентом заложения m?=1,5. Ширина дренажной призмы по верху принимается 1-2м. Дренажную призму можно устраивать без бермы, тогда наружный откос дренажной призмы располагается заподлицо с низовым откосом плотины.

В данном курсовом проекте спроектирован дренаж по типу каменной призмы. Такой дренаж устраивается из камня или щебня.

2.4 Водосбросное сооружение

.4.1 Выбор типа и конструкции водосбросного сооружения

Водосбросное сооружение необходимо для сброса из водохранилища в нижний бьеф излишних паводковых вод, так как топографические условия не позволяют полностью зарегулировать весенний сток. В задачу водосброса входят обеспечение беспрепятственного пропуска расчетных максимальных расходов воды из верхнего бьефа в нижний бьеф. Путь оборудованный сооружениями по которым происходит сброс воды из водохранилища это водосбросной тракт.

На выбор типа водосброса влияют следующие факторы:

расчетный сбросный расход Q, м?/с

разность уровней ФПУ и НПУ (величина слоя форсировки)

напор перед плотиной

напор на пороге водосброса

геологические условия и другие факторы.

Рассматриваются два-три варианта различных водосбросов, и на основе сравнения выбирается наиболее выгодный для данных условий.

Все элементы водосбросного сооружения должны располагаться на плотном материковом грунте. В данном проекте принят открытый береговой водосброс с забором воды на отметке 17.00м.

2.4.2 Гидравлический расчет водосброса

Целью гидравлического расчета является определение основных размеров водосбросного сооружения при пропуске через него максимального расчетного расхода принятой обеспеченности.

1% =5,0 м³/с

₁=0,65м, - глубина воды в начале₂=1,3м, - глубина воды в конце

=0,020

. На плане в горизонталях в масштабе 1:1000 проектируем плотину.

Створ плотины располагается в наиболее узком месте балки или речной долины, для создания более емкого водохранилища.

. На плане проектируем водосбросное сооружение.

Входная часть канала должна быть удалена от плотины не менее чем на 20м, не ближе 10-15м., от места сопряжения плотины с берегами, а выход в нижний бьеф не менее 50м., при повороте канала радиус поворота равен R=5Bур, где Bур - ширина канала по урезу воды 10-15м.

. На миллиметровой бумаге проектируем продольные профили по оси плотины и по оси водосброса.

∆h= h₂ -h₁=1,3-0,65=0,65м,_стр= h₂+∆ t

∆t=0,2÷ 0,3_стр= 1,3 + 0,2=2,05м.

. Производим гидравлический расчет подводящего канала водосброса. Для граничных сечений, то есть в начале и в конце подводящего канала вычисляем гидравлические элементы:

. Находим площадь поперечного сечения канала

=Q_1%/V_р , м³

V_р- расчетная скорость, принимаемая в зависимости от грунта ( 0,5 ÷ 0,7) м/с.

=5м³/с / 0,5м/с = 10м³

. Определяем ширину канала по дну

в₁= W /h₁-m*h₁

в₂= W/h₂-m*h₂

заложение откоса канала принимаемая в зависимости от грунта 2,0

в₁= 14,08м

в₂=5,7м

. Определяем смоченные периметры

х₁= в₁+2 h₁ 1+ m², м

х₂= в₂+2 h₂ 1+ m², м

заложение откоса канала принимаемая в зависимости от грунта=0,65м, - глубина воды в начале=1,3м, - глубина воды в конце

в₁- ширина канала по дну

в₂ - ширина канала по дну

х₁=14,08+2*0,65 1+2² = 16,98м

х₂=5,7+2*1,3*2,24 =11,5м

4. Определяем гидравлические радиусы

₁= W/x₁

/16,98=0,59м₂= W/x₂

/11,5=0,87м_ср=0,59+0,87/2=0,73м

_ср - площадь поперечного сечения канала

х1- смоченный периметр канала

х2- смоченный периметр канала

. По справочнику Киселева по коэффициенту шероховатости и гидравлическому радиусу Rср находим коэффициент Шези:

С_ср= 46,6

. Вычисляем средний уклон трения

_ср = V_р²/С_ср²*R_ср

_р² - расчетная скорость, принимаемая в зависимости от грунта ( 0,5 - 0,7) м/с.

С_ср- коэффициент Шези_ср- средний гидравлический радиус

_ср =0,5²/46,6²*0,73=0,25/1585,23 = 0,00015

.Определяем уклон дна канала

i_k = ∆h/S + i_ср

= расстояние от сечений I - I до сечения п - п снимаем с чертежа._ср- средний уклон трения_k = 0,65/ 98 + 0,00015= 0,0067

. Вычисляем отметку дна канала во втором сечении

= НПУ- i_k* S

= расстояние от сечений I - I до сечения п - п снимаем с чертежа.

НПУ- нормальный подпертый уровень_k- уклон дна канала

= 51.50-0,0067*98=50,84

. Определяем положение дна подводящего канала.

На продольный профиль во втором сечении откладываем отметку дна ₂ и соединяем ₁, находим разницу отметок Z и горизонтальное положение L между ними.- снимаем с чертежа.

. Намечаем отметку дна отводящего канала

= ТР-(1,5÷2,0),м

₃=42.00-1,5=40,5м

.Принимаем тип сопрягающего сооружения

Если i м > 0,15 - 0,30, то устраиваем сопрягающее сооружение в виде перепада.

Если i < 0,15; то устраиваем сопрягающее сооружение в виде быстротока.

В данном проекте i < 0,15; следовательно выбираем сопрягающее сооружение в виде быстротока. Сооружение в виде быстротока, предназначено для сброса воды с верхних отметок на более низкие.

.5 Водоспуск

.5.1 Выбор типа конструкции водоспуска

Водовыпускное сооружение служит для частичного или полного опорожнения пруда на случай осмотра и ремонта гидроузла.

Трубчатый водоспуск состоит, в общем случае, из трубопровода, входного и выходного оголовков. Для регулирования работы водоспуска на концевой части трубы устраивается задвижка в колодце, собранном из колец.

Трубопровод выполняется из стальных труб стандартного диаметра. Он укладывается непосредственно на грунтовое основание без подготовки. Для повышения надежности работы сооружения на трубопроводе устанавливаются диафрагмы и по всей длине производится обсыпка с грунтом с тщательным уплотнением. Для защиты от засорения трубопровода на выходном оголовке, выполненном в виде раструба, устанавливается решетки из металлических стержней диаметром 6мм с просветом 20мм. Перед входом устраивается приямок с креплением дна и откосов сборными железобетонными плитами.

Выход трубопровода осуществляется в воронку размыва или водобойный колодец.С наружной стороны трубопровода производится его тщательная гидроизоляция.

2.5.2 Гидравлический расчёт водоспуска

Целью гидравлического расчета является определение по нормативному сроку опорожнения водохранилища (t=30…40 сут.) диаметра трубопровода и количества ниток.

Расчетный расход Q=1,34 м³/с

. Задаемся тремя расчетными значениями диаметра трубы:

₁=0,5м;₂=0,8м;₃=1м.

. Определяем суммарный коэффициент местных сопротивлений.

(потери)=S^вх+S_з+S_р+S^вых

^вх - коэффициент сопротивления при входе =0,2м.₃ - коэффициент сопротивления затвора =0,2м._р - коэффициент решетки = 1,5х(d₁/ d), где d - диаметр входного отверстия, он принимается больше диаметра трубы на величину 0,2м.^вых - коэффициент сопротивления на выходе = 1.

_р1=1,5(0,5/0,7)=0,39м_р2=0,61м._р3=0,72м.

∑S1=0,2+0,2+0,39+1=1,79 м.

∑S2=0,2+0,2+0,61+1=2,01м.

∑S3=0,2+0,2+0,72+1=2,12м.

. Определяем гидравлический радиус:

₁=d₁/4=0,125м.₂= d₂/4=0,2м.₃= d₃/4=0,25м.

4.Графически по плану определяем длину трубы:

=63м.

.Определим коэффициент расхода:

М₁=

+ ∑S₁+ ƛ*l/4*R₁

∑S₁ - суммарный коэффициент

М - коэффициент сопротивления по длине трубы = 0,025₁- гидравлический радиус

М₁= 1+1,79+0,025*63/4*0,12 = 1/2,46=0,40м

М₂= 1+2,01+0,025*63/4*0,2 = 1/ 2,23 = 0,45м

М₃= 1+2,12=0,025* 63/4*0,25 = 1/ 2,17=0,46м

. Определяем расход, который пропускает принятый диаметр трубы.:

₁= М₁ *П*d₁² /4* 2qH₁

М₁- коэффициент расхода₁- диаметр трубы

П - 3,14

Н₁- напор9,81₁= 1,06м³/c₂= 2,77м³/c₃=4,17 м³/c

7. Определяем напор, м:

Н₁ =∆НПУ-∆ОТ₁=51,50-42,25=9,25м.

Н₂ =∆НПУ-∆ОТ₂=51,50-42,4=9,1м.

Н₃ =∆НПУ-∆ОТ₃=51,50-42,5=9м.

. Определяем отметку оси трубы:

∆ОТ₁=∆ТР+ d₁/2=42,25

∆ОТ₂=ТР+ d₂/2=42,4

∆ОТ₃=ТР+ d₃/2=42,5

. Строим кривую зависимости:

= f(d) на формате А4

Вывод: Для пропуска расхода Q=1,34м³/с необходим диаметр трубы d=0,45м=450мм.

2.6 Производство работ

.6.1 Объем работ по плотине

Комплекс работ по возведению насыпных грунтовых плотин и дамб состоит из следующих строительных процессов: разбивка насыпи, подготовка основания и устройства дренажа; производство работ в карьере и организация доставки грунта в насыпь; вкладка грунта в тело насыпи; планировка и крепление откосов, рекультивация карьеров.

Разбивка плотин заключается в определении на местности положения гребня, контура основания тела насыпи и других её элементов. Оба конца оси насыпи и точки на расстоянии 20 - 30м от них в створе закрепляют бетонными или металлическими столбами. По створу должен быть составлен профиль. В характерных точках рельефа, но не реже чем через 10 - 20м определяем рабочие отметки насыпи. От этих точек на оси плотины вычисляют длину перпендикуляра до контура основания насыпи. Найденные точки контура насыпи закрепляют колышками и устанавливают в них откосники. Гребень плотины обозначают высотниками с откосниками. Деревянные колышки нельзя оставлять в теле плотины; они гниют и на них месте остаются опасные пустоты (каналы) для фильтрации воды.

.Расчитываем объем насыпи плотины(расчет сводим в таблицу)

по Генплану строим продольный профиль по оси плотины

размеры плотины берем с поперечного профиля плотины в; m1 и m2; ГП; НПУ.

- расчет сводим в таблицу № 1 (см.приложение)

площадь поперечного сечения соответствует точке

=(b+m_cp*h)*h

m_cp=m₁+m₂/2_cp=F₁+F₂/2

V=F_cp*l - объем насыпи плотины- объем насыпи плотины- расстояние между сечениями

=6м₁=3м₂=2,5м

ГП=52.37

НПУ=51.50=(6+2,75*0,00)*0,00=0

m_cp=3+2,5/2=2,75

2. Подсчитать площади откосов плотин (расчет свести в таблицу)_отк=l*l_cp , где l - берется с продольного профиля,_cp - средняя длина откосов, м._cp=l₁+l₂/2 где l₁и l₂ - длина откосов в точках 1 2, м

Длина верхового откоса в характерных точках определяется по формуле:

_{верх.отк}=h* 1+m₁² ,где h берется с профиля

₁= взять из ПР №1

аналогично определяется длина низового откоса по формуле:

_{низ.отк}= h* 1+m₁²

при определении длины откосов значения выражений* 1+m₁² и h* 1+m₁² являются постоянными.

. Подсчитать площади основания плотины Fосн вычисляется по площади ее откосов и гребня по формуле

_осн= m₁*S₁/ 1+m₁² + m₂*S₂/ 1+m₂² *B*L , где m₁ и m₂ - заложения верхового и низового откосов.

где m₁ и m₂ - заложения верхового и низового откосов₁ - площадь верхового откоса, м²₂ - площадь низового откоса, м²ширина плотины по гребню, м- длина гребня плотины, м

F_ocн= 3*8972,234/3,16+ 2,5*7600,03/2,69*63*43,03=42238824,14м3

_cp=F_осн*h_cp, где F_осн - площадь основания плотины, м²_ср - толщина срезки растительного слоя, м

_cp=42238824,14*0,3=12671647,24м3

Таблица 2

Таблица 3

2.6.2 Последовательность производства работ по отсыпке тела плотины

Комплекс работ по возведению насыпных грунтовых плотин и дамб состоит из следующих строительных процессов: разбивка насыпи, подготовка основания и устройство дренажа; производство работ в карьере и организация доставки грунта в насыпь; укладка грунта в тело насыпи; планировка и крепление откосов; рекультивация карьеров.

Разбивка плотин и дамб заключается в определении на местности положения гребня, контура основания тела насыпи и других ее элементов. Оба конца оси насыпи и точки на расстоянии 20…30м от них в створе закрепляют бетонными или металлическими столбами. По створу должен быть составлен профиль. В характерных точках рельефа, но не реже чем через 10-20м определяют рабочие отметки насыпи.

Найденные точки контура насыпи закрепляют колышками и устанавливают в них откосники. Гребень плотины обозначают высотниками с откосниками. Деревянные шаблоны нельзя оставлять в теле насыпи: они гниют, и на их месте остаются опасные пустоты (каналы) для фильтрации воды.

Подготовка основания под насыпь начинается с удаления с основания насыпи в нижний бьеф растительного грунта, или и прослойки торфов транспортными машинами, бульдозерами или скреперами. Затем разрыхляют рыхлителями или вспашкой на глубину до 0,3м верхний слой основания и уплотняют катками до проектной плотности тело насыпи. Таким образом создается переходная зона от искусственного тела насыпи к естественному основанию, что способствует уменьшению фильтрации воды под подошвой насыпи.

Одновременно с подготовкой основания в нем устраивают (если в этом есть необходимость) противофильтрационные устройства: зуб, замок, диафрагму, инъекционную завесу.

Если насыпь возводят не сразу после вскрытия основания и до наступления зимы, то на основании оставляют защитный слой грунта толщиной 20-30см. Если же возведение насыпи откладывают до весны, то при глинистых грунтах в основании оставляют защитный слой толщиной до 1-1,5м.

Все шурфы, скважины и колодцы в основании плотины тампонируют, а ключи каптируют и выводят в нижний бьеф.

Устройство дренажей осуществляют следующим образом. Каждый дренаж состоит из 2х частей: принимающей, выполненной в виде обратного фильтра, и отводящей, выполненной из гравия, щебня, каменной наброски или из дренажных труб в виде смотровых колодцев и водовыпусков, воду.

В наружный дренаж фильтры укладывают по тщательно спланированной поверхности с проектным уклоном. Каждый слой фильтра состоит из щебня определенной фракции. Щебень должен быть чистым, без примесей.

При устройстве внутреннего дренажа вначале возводят часть грунтовой плотины, где должен быть дренаж. Затем по размерам дренажа отрывают траншею в теле плотины и в нее укладывают дренаж. Все пазухи между телом плотины и дренажем должны быть засыпаны грунтом, уплотненным до проектной плотности грунта в плотине.

2.7 Водохранилищные мероприятия

.7.1 Подготовка чаши пруда

Чтобы подготовить чащу пруда для затопления необходимо:

расчистить чащу пруда от деревьев и кустарников, так как деревья ухудшают качество воды, засоряют водоём, затрудняют рыборазведение и нормальную организацию рыбного хозяйства;

произвести санитарные мероприятия, предупреждающие инфекционные заболевания среди населения.

Работы выполняются главным образом летом. Свалки нечистот вывозят за пределы зоны затопления или нечистоты обеззараживают на месте хлорной известью и пригрузкой глинистого грунта толщиной 0,5-1,0м. Территория кладбищ скотомогильников очищают от строений и растительности и дезинфицирую хлорной известью. Если водоём используют для водоснабжения, вокруг него создают санитарные зоны с соответствующими режимами;

провести противомалярийные мероприятия. Для предотвращения распространения малярийных комаров в водоёме не должно быть мелководий и, особенно вблизи населенных местностей. Не следует допускать зарастания мелководий, применять нефтевание мелководий парафинистой нефтью, опыление специальным порошком, производить периодическую сработку водоема на 25-30см.

если в зоне будущего водоема залегает торф, его необходимо превратить в гидромассу или сжечь.

.7.2 Противофильтрационные мероприятия

Для уменьшения потерь воды из водоема на фильтрацию применяют различные противофильтрационные мероприятия.

Весьма эффективное средство борьбы с фильтрацией - устройство противофильтрационных экранов из полиэтиленовой пленки.

Экранирование выполняют преимущественно на определенных участках дна чащи с повышенной фильтрацией воды или где выявлены посадочные грунты. Ежедневные наблюдения за состоянием пленочных экранов, уложенных на укатанную землю и засыпанных грунтом слоем не менее 25см, показали, что для них не опасны не грызуны, ни растения, ни механические воздействия.

Экран из пленки укладывается по всему ложу водоема до отметки НПУ. Заделку концов пленки проводят в канаве засыпанной грунтом. Ось канала трассируется вокруг водоема от отметки на 0,5м ниже НПУ.

2.8 Эксплуатация прудов (водохранилищ)

.8.1 Уход за плотиной

Для нормальной и безопасной работы плотины нужно организовать систематический уход за ней.

При наполнении пруда водой через тело плотины происходит фильтрация воды из верхнего в нижний бьеф. Вода будет просачиваться на низовом откосе и в местах примыкания плотины к берегу. Необходимо организовать наблюдение за фильтрацией, систематически проводить осмотр плотины и в первую очередь низового (сухого) откоса. Если вода на откосе прозрачная, опасности разрушения нет. Если вода мутная, следует принять срочные меры для ликвидации течи, иначе возможен прорыв плотины.

Плотину разрушает и рогатый скот, который во время водопоя заходит на гребень и откосы плотины, это нужно устранить. Повреждения плотинам могут наносить землеройные зверьки (суслики, кроты и т.д.), которые проделывают норы в плотине. Зверьков необходимо уничтожить, а норы заделывать суглинком.

От действий ливней гребень плотины (проезжая часть) и особенно низовой откос разрушаются; образовываются большие промоины и рытвины, размываются растительный слой на откосе и бермы. В землях водосборных каналов (неукрепленных) образуются промоины и углубления в откосах, по дну канала. Все эти разрушения в срочном порядке надо устранять. Следует следить за состоянием дренажа плотины на низовом откосе. Если дренаж разрушен, его надо восстановить; если засорен мелкими частицами грунта и не работает, его следует заменить новым или путем промывки очистить от мелких частиц грунта и снова уложить на место.

2.8.2 Уход за сооружением

В бетонных водосбросных и водовыпускных сооружениях трещины и выбоины заделывают бетоном и заштукатуривают цементом. Проверяют температурнопосадочные швы и при необходимости заделывают цементным раствором. После пропуска паводковых вод или прохождения ливневых дождей возможно образование промоин за стенками. Надо эти промоины заделать грунтом с тщательной утрамбовкой. Необходимо вести наблюдение и обеспечить нормальную работу застенного дренажа в быстротоках, перепадах и консольных сбросах. В консольных сбросах есть опасность подмыва опор в концевой части сооружения. Если эти подмывы образуются, необходимо их срочно заделывать каменной наброской на слое щебня или гравия. Лотки сооружений и особенно водобойные колодцы следует очищать от посторонних предметов - камней, пней, деревьев и др.

Рисберму (сливную часть за водобойными колодцами) также тщательно следует проверить и при необходимости провести ремонты - промоины заделать крупным камнем, тяжелыми фашинами, фашинными тюфяками с пригрузкой камнем, в некоторых случаях устройством ряжей с загрузкой камнем.

2.8.3 Уход за прудами

Вода в прудах, как правило, содержит растительные и животные организмы, которые подразделяются на следующие группы: бактерии, вирусы и грибки, водоросли; высшие водяные растения, водяные животные. Эти организмы пагубно влияют на пруды, водоросли при больших количествах ухудшают физико-химические свойства воды, вызывают цветение воды; водяные животные - одноклеточные и многоклеточные организмы - ухудшают качество воды и т.д. - их следует устранять.

Для сохранения требуемого качества воды в прудах имеют большое значение профилактические мероприятия.

К этим мероприятиям относится соответствующая подготовка ложа пруда до его затопления - удаление кустарников, пней, коряг и мусора.

Все водоемы, как правило, зарастают в зоне мелководья. Заросли на отмелях в прудах могут служить очагами выплода малярийного комара. Для ликвидации этих очагов следует углубить пруд и расчистить его. Растительность следует скашивать косами и сенокосилками. Средством борьбы с зарастанием воды в прудах также может служить разведение растительной рыбы (толстолобик, белый амур). Для борьбы с заилением пруда необходимо осуществлять следующие мероприятия: распахивать склоны балки (оврага), на котором построен пруд; обсаживать пруды деревьями и кустарниками; по оврагу выше пруда устраивать небольшие плотинки высотой 0,5-1,0м, на расстоянии 0,5-0,8км друг от друга, которые будут удерживать часть наносов; обсаживать эти плотинки кустарниковой ивой и другими растениями.

2.8.4 Пропуск весеннего паводка

Пропуск весеннего паводка - наиболее ответственный период в работе плотины и сооружений при ней. Подготовку к пропуску весеннего паводка надо начинать с осени. До начала паводка нужно провести осмотр плотины и сооружений, выявить все имеющиеся дефекты и устранить их. Мероприятия по охране гидросооружений надо включать в производственные планы сельских хозяйств. На время подготовки к паводку и пропуска паводка необходимо выделить ответственное лицо и специальные звенья рабочих и обеспечить их необходимым инвентарем, материалами и транспортом.

Заключение

В данном курсовом проекте запроектирован водохранилищный узел сооружений. В Боградском районе на реке Тесь. Предназначен для рыбоводства, спортивного рыболовства и культурного отдыха, а также для подачи воды на орошение в близлежайшие населенные пункты . В состав гидроузла входит: плотина, водосбросное сооружение и водоспуск.

В проекте запроектирована однородная грунтовая плотина из суглинка с водоотводящими устройствами в виде дренажной призмы . Ширина плотины по гребню b=6м, высота плотины Hпл=10.36 м , m_l=3.0 . m₂=2. 5m.

Верховой откос крепится каменной наброской, низовой откос- залужением. Открытый береговой водосброс состоит из; подводящего канала, сопрягающего сооружения, сбросного канала, отводящего канала. Водосброс рассчитан на расход Q_сбр = 5,0м³/с

Трубчатый водовыпуск состоит из: асбестоцементной трубы с железобетонными диафрагмами, решеткой на входе и водобойном колодце на выходе, предназначенными для частичного опорожнения воды пруда. В данном проекте трубчатый водосброс , который запроектирован для пропуска расхода Q=1,34м³/c с необходимым диаметром трубы d= 0,45мм

В проекте разработаны водохранилищные мероприятия. А также даны рекомендации по эксплуатации прудов: ухода за плотиной, сооружениями, прудами.

Строительство водохранилищного узла на реке Тесь в Боградском районе, для целей рыбоводства и рыболовства, а также для культурного отдыха, считаю целесообразным.

Литература

.Гидрологические основы водопользования ресурсами малых рек бассейна Верхнего Енисея, Верхнего Чулыма и Нижней Ангары. Рекомендации. Красноярск: СибНИИГиМ, 1990,

.Енисейский энциклопедический словарь/Гл. ред. Дроздов Н.Н. Красноярск: КОО Ассоциация «Рус. энциклопедия», 1999.

.Энциклопедия Республики Хакасия : [в 2 т.] / Правительство Респ. Хакасия; [науч.-ред. совет.: В. А. Кузьмин (пред.) и др.]. - Красноярск: Поликор, 2008. Т. 2 : [О - Я]. 320 с. : илл. С. 79. ISBN 978-5-91502-008-4. - С. 183.