Водохранилищный гидроузел с грунтовой плотиной на реке Тура Свердловской области

МИНСЕЛЬХОЗ РФ

ФГОУ ВПО ОмГАУ

Институт землеустройства, кадастра и водопользования

Факультет: ФВХС

Кафедра: КГТМ

Специальность: 280402

Специализация: 280402.65

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Гидротехнические сооружения»

ВОДОХРАНИЛИЩНЫЙ ГИДРОУЗЕЛ С ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНОЙ на реке тура свердловской области

Исполнитель: студ. 742 гр. ФВХС

Фёдорова Е.А.

Руководитель:

Егорова Т.С.

Омск 2009

Содержание

Введение

1. Район строительства, назначение гидроузла и класс гидротехнических сооружений

2. Створ гидроузла, состав и рациональная схема компоновки сооружений гидроузла

2.1 Створ гидроузла

2.2 Состав гидроузла и назначение его сооружений

2.3 Тип водосбросного сооружения

2.4 Компоновка сооружений гидроузла

3. Грунтовая плотина

3.1 Тип и конструкция плотины

3.1.1 Тип плотины

3.1.2 Сопряжение тела плотины с основанием и берегами

3.1.3 Противофильтрационные устройства

3.1.4 Гребень плотины

3.1.5 Откосы и бермы

3.1.6 Дренажи и обратные фильтры

3.2 Фильтрационные расчеты

3.2.1 Задачи и методы расчета

3.2.2 Расчетные схемы и способ расчета

3.2.3 Депрессионная поверхность фильтрационного потока

3.2.4 Фильтрационный расход

3.2.5 Оценка фильтрационной прочности

3.3 Расчет устойчивости откоса

3.3.1 Расчетные случаи и методы расчета

3.3.2 Исходные данные

3.3.3 Коэффициент устойчивости для произвольной кривой обрушения

3.3.4 Оценка устойчивости откоса

4. Водосбросное сооружение

4.1 Трасса водосброса

4.2 Компоновка сооружений водосброса

4.3 Гидравлические расчеты

5. Водовыпуск-водоспуск

6. Водозаборное сооружение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Целью данного курсового проекта является проектирование водохранилищного гидроузла с грунтовой плотиной. Общий комплекс гидротехнических сооружений, объединенных по расположению и условиям их совместной работы, называется гидроузлом. В зависимости от назначения различают виды гидроузлов: водозаборные, воднотранспортные, энергетические, ирригационные и другие. Гидроузлы бывают комплексные. Речные гидроузлы называются напорными (или плотинными), если они создают подпор на реке и безнапорными, если подпор отсутствует.

Если имеется совокупность гидротехнических сооружений и гидроузлов, объединенных территориально и служащих общим водохозяйственным целям, то эта совокупность называется гидротехнической системой.

Неотъемлемой частью водохранилищного гидроузла является плотина. Простота конструкции, широкое использование местных строительных материалов, возможность постройки почти на любых основаниях обусловили широкое распространение земляных плотин во всех странах. Земляные плотины подразделяются по множеству признаков. Так по способу возведения они бывают: насыпные, намывные, полунамывные. По конструкции поперечного профиля земляные плотины делятся: из одного грунта, с вертикальным ядром или диафрагмой, с экраном, из разнородных грунтов.

Для возведения земляных плотин применяют различные грунты, имеющиеся на территории постройки плотины. Лучшими грунтами для однородной плотины считаются суглинки и супеси. Вполне пригодными является песчаные и песчано-гравелистые грунты, но в этом случае необходимо применять противофильтрационные устройства: экраны, ядра и понуры. Для противофильтрационных элементов плотины применяются связные, пластичные малопроницаемые грунты: глины, суглинки, а также торф при степени разложения не менее 50%.

При достаточном количестве в районе строительства относительно водонепроницаемых грунтов строят плотину из однородного грунта. Их преимущества – простота и быстрота возведения, возможность применения комплексной механизации, что значительно снижает стоимость работ по сравнению с другими типами плотин.

При недостаточном количестве малопроницаемых грунтов плотину насыпают из имеющихся на месте песчаных грунтов, супесей или других проницаемых материалов. Для предупреждения фильтрации воды через тело плотины применяют противофильтрационные устройства.

Основные элементы профиля плотины приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Элементы профиля земляной плотины:

ÑНПУ – нормальный подпертый уровень; ÑГП – отметка гребня плотины;

1 – верховой откос; 2 – подошва плотины;

3 – берма; 4 – низовой откос; 5 – тело плотины.

1. РАЙОН СТРОИТЕЛЬСТВА, НАЗНАЧЕНИЕ ГИДРОУЗЛА И КЛАСС ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Район строительства находится на территории Среднего Урала, в Свердловской области, на реке Тура в 220 км к северо-востоку от города Екатеринбурга.

Тура — река в Западной Сибири, левый приток Тобола. Длина составляет около 1030 км, площадь бассейна 80,4 тыс. км². На данной реке наблюдается высокое весеннее половодье, летне-осенняя межень (с низшим уровнем воды, как правило, с августа по октябрь). Также имеют место незначительные по высоте паводки во время осенних дождей и устойчивая низкая зимняя межень, продолжающаяся в среднем 140-160 дней. Зимняя межень устанавливается во второй половине ноября, а при наличии осенних дождевых паводков – в предзимний период. Низший уровень воды достигается в январе-марте.

Гидроузел на реке Тура предназначается для сезонного регулирования для орошения сельскохозяйственных угодий. Для определения класса основных гидротехнических сооружений воспользуемся двумя методиками.

По первой методике класс определяется в зависимости от последствия аварии, высоты плотины, материала и вида грунта основания. Необходимо определить максимальную высоту плотины:

м, (1)

где ÑГП¢ – отметка гребня плотины, принимается предварительная:  м;

 – отметка дна на р.Тура, равная 208,00 м.

Таким образом:

 м.

Так как максимальная высота плотины равна 13,1 м, что меньше 15 метров, то по первой методике принимается класс основных гидротехнический сооружений – IV.

Согласно второй методике, класс сооружений определяется в зависимости от последствий нарушения эксплуатации гидроузла. Для этого определяется площадь участка орошения по формуле:

, га (2)

где q_ВП – максимальный расход водопотребления, м³/с, равный 2,4 м³/с, согласно заданию;

q – расчётный гидромодуль, л/с×га, принимается равным 0,5 л/с×га;

Таким образом:

 га

Так как < 50 000 га, то данное гидротехническое сооружение относится IV классу. Коэффициент надежности К_Н для сооружения IV класса равен 1,1.