2020-04-20
156
Під час вибору створу гідровузла необхідно враховувати ряд вимог:
Розташування греблі за можливістю має бути у самому вузькому місці річкової долини;
вісь греблі повинна бути перпендикулярна горизонталям місцевості та простиратися за напрямком течії річки;
При проектуванні греблі необхідно провести дослідження ґрунтів, прилеглих до району будівництва, які можуть знадобитися для зведення греблі;
Необхідно врахувати розміри території, які знадобляться для розміщення постійних та тимчасових споруд гідровузла;
За можливістю необхідно врахувати прокладення дорожньої мережі, ліній електропередач та зв'язку;
Необхідно враховувати інтереси користувачів даної гідротехнічної споруди та розташовувати її в місцях водоспоживання;
Під час проектування необхідно враховувати територію затоплення після початку роботи греблі;
Середня глибина у водосховищі повинна бути не меншою за 2,5 м для дотримання екологічних та санітарних вимог.
Загальні відомості про річку
|
|
|
Річка Студентська є притоком Річки Айдар, яка у свою чергу є притоком Сіверського Дінця. Загальна протяжність річки становить 1,2 км, площа басейну 3,72 км ², об’єм становить 2,8 млн. км3, середній ухил сягає 12 м на 1 км.
Річка взимку замерзає, період льодоставу зазвичай триває два-три місяці з середини грудня по кінець березня.
Живлення переважно дощове та талими сніговими, а також частково підземними водами.
Розрахункова частина
Початкові розрахунки площі, довжини горизонталей, та об’єму води у них. На плані з горизонталями намічається розташування осі греблі. Місце для греблі обирається у звуженій частині балки. За допомогою планіметра на плані ділянки в горизонталях розраховують площу дзеркала річки.
Спочатку проводять розрахунок площі кожної горизонталі, щоб надалі обчислити об'єм води у водосховищі. Обчислення виробляють для кожної горизонталі плану від наміченої осі греблі вгору по тальвегу. Далі за допомогою курвіметра визначаємо загальне значення довжини всіх горизонталей, що входять до водозбору. Дані обчислень представлені в таблиці 2.
Таблиця 2 - Дані обчислень
| Номер горизонталі | Показник планіметру | Значення | Площа водної поверхні, млн см² | Площа водної поверхні, м2 |
| 1 | 6542 - 6528 | 4 | 0,54 | 5400 |
| 2 | 5545-5552 | 7 | 2,7 | 27000 |
| 3 | 6466 - 6345 | 121 | 16,34 | 163400 |
| 4 | 5734 - 5899 | 165 | 22,28 | 222800 |
| 5 | 5937 - 6227 | 290 | 39,15 | 391500 |
| 6 | 6255-6709 | 454 | 61,29 | 612900 |
Переведення до в м2 здійснюється за формулою:
,
Де Z - значення (третя колонка таблиці 1);
Наступним кроком є розрахунки топографічних характеристик водоймища. Дані розрахунків приведені у таблиці 3.
|
|
|
Етапи розрахунків
етап: Розрахунки гідрографічних характеристик, що використовуються у проектуванні греблі
. Площа водозбору F, км²;
Спершу ми знаходимо площу усього водозбору за допомогою планіметру. Значення планіметру дорівнює 2755. Переводимо до м2 за формулою, дійсною для визначення площі кожної горизонталі і отримуємо:
= 2755 * 0,135 * 10000 = 3719250 (м2) 
3,72(км2);
Площа усього водозбору F становить 3,72 км2.
. Довжина головного водотоку L, км:
Довжину головного водотоку L та усіх його притоків (у даному випадку їх 2) 
та 
визначаємо курвіметром.
Головний водоток:(показник курвіметру)= 12(см)
Переводимо значення курвіметру до км по формулі:
* 1000 * 0.0001 = 1,2 (км)
Довжина головного водотоку L сягає 1,2 км.
. Сума довжини усіх притоків 
, км;
Довжину притоків (у даному випадку їх 2: 
та ) визначаємо аналогічно з визначенням головного притоку за допомогою курвіметру:
Отримуємо:
= 0,5 км та = 0,1 км.
Для визначення суми довжин притоків використовуємо формулу:
= 
;
= 0,5 + 0,1 = 0,6 (км).
Сума довжини усіх притоків 
сягаэ 0,6 км.
. Середня довжина схилу 
, км;
Середня довжина схилу визначається за формулою:
де
- густота річкової та балочної мережі у км/км2;
Густота річкової та балочної мережі в свою чергу визначається за формулою:
3,4 км/км2
Підставляємо значення густоти річкової та балочної мережі у формулу для знаходження середньої довжини схилів та отримуємо:
= 0,16
5. Середньозважений ухил водотоку 
, 
;
Середньозважений ухил водотоку встановлюється за напрямком прямої, що вирівнює профіль водосховища. Його значення визначається згідно формулі:
= 0,0125 = 12 ,
- відмітка горизонталі, що доводиться на початок водотоку;- відмітка горизонталі, на якій знаходиться гребля;- довжина головного водотоку;
. Середній ухил схилів Ick;
Середній ухил схилів визначають згідно картам або планам горизонталей за напрямком найбільшого ухилу схилів як середнє арифметичне з 5 - 10 визначень або за формулою:
сх = 
Δ - вертикальна відстань між горизонталями у межах водозбору (у даному випадку сягає 2,5 м або 0,0025 км); ∑l - сума довжин усіх горизонталей, км; F - площа водозбору, км².
I сх= 
= 0,0033 = 3,3 
Середній ухил схилів дорівнює 3,3 , що відповідає піднесенню 3,3 м на 1000 м відстані.етап: Агротехнічні особливості водозбору
Визначення агротехнічного фону
Виділяють три види агротехнічного фону:
Густопокривний;
Пара (зорані землі, що підтримують у рихлому стані);
Просапні культури (кукурудза, соняшник, буряк).
Залісненість та заболоченість водозбору, тобто площа лісів та боліт у % від площі водозбору. Визначається за картою.етап: Гідроморфометричні характеристики території, де знаходиться річка
. Гідроморфометрична характеристика схилу 
Фсх
2,12;
гребля дамба профіль водозбір
- середня довжина схилу, км;- (шорсткість схилу) приймається значення 0,2;
Iсх - середній ухил схилів, .
- стік талих вод 10% забезпеченості, яка приймається в даній роботі рівною 50мм.
. Гідроморфометрична характеристика русла;
Фр 
Фр 
14,82;
- довжина головного водотоку, км;- коефіцієнт, дорівнюється 9;середньозважений ухил водотоку;- площа водозбору, км².
- стік талих вод 10% забезпеченості, яка приймається в даній роботі рівною 50мм.етап: Визначення відмітки гребня греблі. Конструювання поперечного профілю греблі
Показник гребеню греблі.
Визначення гребеня греблі здійснюється за формулою:
гп = НПР + hф + hзап;
НПР - нормальний підпірний рівень.ф - запас висоти для обсягу форсування повинен бути від 1 до 1,5м (приймаємо 1,3);зап - запас на вітровий нагін та хвильовий накат.
Знаходження гребню дамби починається із розрахунку корисного Vкор та мертвого Vмо об’єму:
|
|
|
Розрахунок НПР
НПР визначається за батіографічною кривою на підставі даних про корисної ємності й мертвого об'єму. Тому наступник кроком є розрахунок корисного та мертвого об’ємів:
Корисний об’єм Vкор:
кор = F * h10%
- площа водозбору;
- стік талих вод 10% забезпеченості, яка приймається в даній роботі рівною 50мм.
Для розрахунку треба перевести значення стоку в метри: 50мм=0,05м.
Таким чином:кор = 3720000*0,05 = 186000 (м3),
Мертвий об’єм 
:
Враховуючи умови створення в чаші водойми ємкості для накопичення наносів, за період експлуатації водоймища (50 років) мертвий об’єм визначається за формулою:
8454,55 (м3),
Де
- каламутність талого стоку = 1 кг/м³;
- об'ємна маса наносів = 1100 кг/м³.
Підсумовуючи корисний Vкор та мертвий Vмо об’єм отримуємо розрахунковий об’єм водосховища:
розр = Vкор + Vморозр= 186000 + 8454,55 = 194454,55 ();
Враховуючи значення Vрозр, яке сягає 194454,55 знаходимо відмітку підпірного рівню, а саме: на осі графіка V, м3 (об’єм) знаходимо позначку 194454,55 м³ та проводимо перпендикуляр уверх до тих пір, поки він не перетнеться з лінією об’єму та отримуємо точку перетину.
Далі проводимо перпендикуляр від цієї точки на вісь відміток горизонталей H. Це і є відмітка НПР. У даному випадку відмітка НПР сягає 186,8 м.
Середня глибина водосховища 
Середня глибина водосховища розраховується за формулою:
- максимальний об’єм водосховища(м);
Ω - максимальна площа ділянки, що затоплюється(м);
5,56 (м);
Розрахунок запасу форсування на вітровий нагін та хвильовий накат hзап
зап = Hнаг + hнак;
(де Hнаг та hнак - запас на хвилеве наганяння та вітровий накат)
Запас висоти на хвилеве наганяння
= 0.04 (м)
Приймаємо α = 0
К - коефіцієнт = 0,06;- довжина розгону вітрових хвиль;- розрахункова максимальна швидкість вітру, що становить 10 м/с;- прискорення вільного падіння, становить 9,81 м/с2;- середня глибина водосховища.
