Проектирование наливной плотины СПК "Новый рассвет" Бахчисарайского р-на АРК
6.3 Расчет пруда на опорожнение
Расчет пруда на опорожнение сводится к определению времени опорожнения пруда при выпуске из него воды.
Уровни воды берем через 1,0 м от отметки НПУ = 74,5 до отметки оси трубы на входе = 52,00 м.
Объем пруда при различных уровнях берем по топографической характеристике чаши пруда, пользуясь кривой объемов W = f(Н)
(Приложение А).
Объем сливной призмы определяем как разность между двумя соседними объемами. Средние уровни - среднее арифметическое между двумя соседними уровнями. Напор вычисляем как разность между средним уровнем и отметкой оси трубы на входе.
Расход определяем по формуле 6.1 в м3/с и переводим его в тыс. м3/сут. Время опорожнения находим делением объема сливной призмы в тыс. м3 на расход в тыс. м3/сут.
Результаты сводим в таблицу 6.1
Таблица 6.1 - Расчет на опорожнение.
Отметка уровня, м |
Объем пруда, тыс. м3 |
Объем сливной призмы, тыс. м3 |
Отметка среднего уровня, м |
Отметка оси водовыпуска, м |
Дейст. напор, м |
Расход |
Время опорожнения, сут |
||
м3/с |
тыс. м3/сут |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
74,5 |
335 |
9 |
74,25 |
51,07 |
23,18 |
0,45 |
38,69 |
0,23 |
|
74 |
326 |
26 |
73,5 |
22,43 |
0,44 |
38,05 |
0,68 |
||
73 |
300 |
18 |
72,5 |
21,43 |
0,43 |
37,2 |
0,48 |
||
72 |
282 |
21 |
71,5 |
20,43 |
0,42 |
36,32 |
0,58 |
||
71 |
261 |
19 |
70,5 |
19,43 |
0,41 |
35,42 |
0,54 |
||
70 |
242 |
17 |
69,5 |
18,43 |
0,40 |
34,50 |
0,49 |
||
69 |
225 |
15 |
68,5 |
17,43 |
0,39 |
33,55 |
0,45 |
||
68 |
210 |
15 |
67,5 |
16,43 |
0,38 |
32,83 |
0,46 |
||
67 |
195 |
15 |
66,5 |
15,43 |
0,37 |
31,56 |
0,48 |
||
66 |
180 |
3 |
65,5 |
14,43 |
0,35 |
30,52 |
0,10 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
65 |
177 |
23 |
64,5 |
51,07 |
13,43 |
0,34 |
29,45 |
0,78 |
|
64 |
154 |
14 |
63,5 |
12,43 |
0,33 |
28,5 |
0,49 |
||
63 |
140 |
14 |
62,5 |
11,43 |
0,31 |
27,17 |
0,52 |
||
62 |
126 |
16 |
61,5 |
10,43 |
0,30 |
25,95 |
0,62 |
||
61 |
110 |
14 |
60,5 |
9,43 |
0,29 |
24,67 |
0,27 |
||
60 |
96 |
12 |
59,5 |
8,43 |
0,24 |
23,32 |
0,51 |
||
59 |
84 |
5 |
58,5 |
7,43 |
0,25 |
21,90 |
0,23 |
||
58 |
79 |
26 |
57,5 |
6,43 |
0,24 |
20,38 |
1,28 |
||
57 |
53 |
12 |
56,5 |
5,43 |
0,22 |
18,72 |
0,64 |
||
56 |
41 |
12 |
55,5 |
4,43 |
0,20 |
16,91 |
0,71 |
||
55 |
29 |
9 |
54,5 |
3,43 |
0,17 |
14,88 |
0,60 |
||
54 |
20 |
9 |
53,5 |
2,43 |
0,14 |
12,53 |
0,72 |
||
53 |
11 |
6 |
52,5 |
1,43 |
0,11 |
9,61 |
0,62 |
||
52 |
5 |
У 12,78 |
Поскольку в нормальных условиях эксплуатации пруд должен опорожняться слоями не больше 0,2 м/сут., фактический срок опорожнения составит 63,9 суток.
7 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ ГИДРОУЗЛА. ОБЪЕМЫ РАБОТ
Возведению любых гидротехнических сооружений предшествуют работы по переноса проекта в натуру. Он состоит в закреплении на местности отдельных точек сооружения, определяющих его основные осевые лини в соответствии с положением их на генплане.
После переноса проекта в натуру приступают к подготовке основания плотины и ложа пруда.
Первой операцией строительства является снятие растительного слоя грунта с основания плотины, пруда и карьера. Толщина снятия растительного слоя колеблется от 0,2 м по бортам до 1,4 м в тальвеге, где удаляют илистые грунты с малым удельным сцеплением. Срезка растительного грунта ведется бульдозером Д-192 с перемещением 30-70 м. Часть растительного грунта в объеме, необходимом для крепления низового откоса, остается во временном отвале со стороны нижнего бьефа плотины. Остальной грунт грузиться на самосвалы и перемещается во временные отвалы выше зоны НПУ.
Разработка грунта в траншее под замок производится:
1. На правом крутом склоне экскаватором прямая лопата с емкостью ковша 0,65 м3 с погрузкой на автотранспорт и возкой в ядро плотины.
2. Экскаватором - драглайн емкостью 0,8 м3 с выбросом грунта на бровку котлована с перемещением бульдозером на расстоянии от 10 до 30 м, в пригрузочные призмы и ядро плотины.
Разработка грунта в замке производится с оставлением по периметру защитного слоя 30 см, который дорабатывается перед забивкой замка. Доработка защитного слоя производится в днище бульдозером с выбросом экскаватором - драглайн емкостью 0,8 м3 на бровку, на откосах - экскаватором - драглайн.
Укладка грунта в тело плотины и замок ведется с послойным уплотнением слоя 20-30 см при оптимальной влажности. Если грунт, завезенный из карьера, обладает влажностью выше оптимальной, его подсушивают на месте укладки после разравнивания путем выветривания и естественного испарения.
Строительство ведется в весенне-летний период. Чтобы уложенный грунт не переувлажнялся атмосферными осадками, уплотнение производится немедленно.
Наращивание плотины производится по всему профилю плотины. Уплотнение грунтов в замке и теле плотины производиться по всему профилю. Уплотнение грунтов в замке и теле плотины производится кулачными катками Д-220 за 12-18 проходов, в местах сопряжения ядра с бортами дополнительно уплотняют грунт пневмотрамбовками.
Верховой откос плотины подлежит креплению железобетонными плитами. Для обеспечения проектной плотности грунта, откос отсыпается с уширением на 30-40 см по сравнению с проектными габаритами. Неуплотненный грунт снимается с откосов бульдозером и укладывается в тело плотины. Планировка гребня, берм, откосов производится бульдозером. Монтаж сборных железобетонных плит производится гусеничным краном МУК-25. Плиты омоноличиваются в карты. Низовой откос крепиться посевом многолетних трав по слою растительного грунта толщиной 20 см.
Растительный грунт с площади карьера снимается бульдозером и перемещается во временный отвал, используется для рекультивации карьера.
Донный водовыпуск. В состав донного водовыпуска входят: входной оголовок, стальная труба диаметром 300 мм, выходной оголовок. Сечение - трапецеидальное, шириной по дну - 2,0 м и откосами 1:1,0. Разработка грунта в траншее производится экскаватором обратная лопата с ковшом емкостью 0,65 м3 с выбросом грунта в отвал на бровку траншеи. Доработка траншей под диафрагмы производятся вручную. Обратная засыпка - вручную с применением пневмотрамбовок, монтаж трубопровода производим краном - трубоукладчиком ТК-53.
Далее производятся расчеты основных объемов работ.
Таблица 7.1 Срезка растительного грунта с основания плотины
№№ поперечников |
Нпр, м |
В, м |
Вср, м |
L, м |
t, м |
tср, м |
W, м3 |
|
НП ПК 0 -15,5 |
0,2 |
9,1 |
0,2 |
|||||
19,28 |
15,5 |
0,2 |
59,77 |
|||||
1 ПК 0 |
3,9 |
29,45 |
0,2 |
|||||
41,28 |
20 |
0,2 |
165,12 |
|||||
2 ПК 0 +20,0 |
8,2 |
53,1 |
0,2 |
|||||
81,85 |
20,5 |
0,2 |
335,59 |
|||||
3 ПК 0 +40,5 |
17,2 |
110,6 |
0,2 |
|||||
122,7 |
21,6 |
0,2 |
530,06 |
|||||
4 ПК 0 +62,1 |
21,6 |
134,8 |
0,2 |
|||||
149,65 |
20,3 |
0,2 |
607,58 |
|||||
5 ПК 0 +82,4 |
27,0 |
164,5 |
0,2 |
|||||
167,8 |
21,6 |
0,2 |
724,90 |
|||||
6 ПК 1 +0,4 |
28,2 |
171,1 |
0,2 |
|||||
161,48 |
22,0 |
0,2 |
710,51 |
|||||
7 ПК 1 +26,0 |
24,7 |
151,85 |
0,2 |
|||||
131,23 |
19,5 |
0,2 |
511,80 |
|||||
8 ПК 1 +45,5 |
17,2 |
110,6 |
0,2 |
|||||
81,85 |
20 |
0,2 |
327,4 |
|||||
9 ПК 1 +65,5 |
8,2 |
53,10 |
0,2 |
|||||
31,10 |
18 |
0,2 |
111,96 |
|||||
КП ПК 1 +83,5 |
0,2 |
9,1 |
0,2 |
|||||
У4084,69 |
W = Вср· L · tср, м3 (7.1)
где Нпр - проектная высота плотины, м;
В - ширина плотины по основанию на поперечниках, м;
Вср -средняя ширина плотины по основанию между поперечниками, м;
L - расстояние между поперечниками, м;
t - толщина срезки растительного грунта с основания плотины, м;
tср - средняя толщина срезки растительного грунта, м;
W - объем срезки растительного грунта, м3.
Таблица 7.2 Объем отрывки замка
№№ поперечников |
Нзам, м |
щзам, м2 |
щср.зам, м2 |
L, м |
Wзам, м3 |
|
1 ПК 0 |
4,80 |
42,24 |
||||
90,24 |
20 |
1804,80 |
||||
2 ПК 0 +20,0 |
9,20 |
138,24 |
||||
130,5 |
20,5 |
2675,25 |
||||
3 ПК 0 +40,5 |
8,60 |
122,76 |
||||
135,86 |
21,6 |
2934,58 |
||||
4 ПК 0 +62,1 |
9,60 |
148,96 |
||||
148,96 |
20,3 |
3023,89 |
||||
5 ПК 0 +82,4 |
9,60 |
148,96 |
||||
140,98 |
21,6 |
3045,17 |
||||
6 ПК 1 +0,4 |
9,00 |
133,0 |
||||
78,55 |
22,0 |
1728,10 |
||||
7 ПК 1 +26,0 |
3,30 |
24,09 |
||||
24,63 |
19,5 |
480,29 |
||||
8 ПК 1 +45,5 |
3,40 |
25,16 |
||||
36,5 |
20,0 |
730,00 |
||||
9 ПК 1 +65,5 |
5,20 |
47,84 |
||||
18,0 |
||||||
У16422,08 |
Wзам = щср.зам· L, м3 (7.2)
щср.зам = (Взам + mзам + Нзам)· Нзам, м2 (7.3)
где Нзам - глубина замка, м;
Взам - ширина замка по дну, м;
mзам - заложение откосов замка;
щзам - площадь сечения замка, м2;
Wзам - объем отрывки замка, м3
Таблица 7.3 Объем насыпи тела плотины
№№ поперечников |
Нстр, м |
щпл, м2 |
щпл.ср, м2 |
L, м |
Wпл, м3 |
|
НП ПК 0 -15,5 |
0,206 |
1,76 |
||||
39,18 |
15,5 |
607,29 |
||||
1 ПК 0 |
4,02 |
76,60 |
||||
170,28 |
20,0 |
3405,60 |
||||
2 ПК 0 +20,0 |
8,45 |
263,96 |
||||
370,27 |
20,5 |
7590,54 |
||||
3 ПК 0 +40,5 |
17,42 |
476,57 |
||||
747,51 |
21,6 |
16146,22 |
||||
4 ПК 0 +62,1 |
22,25 |
1018,44 |
||||
1428,12 |
20,3 |
28990,84 |
||||
5 ПК 0 +82,4 |
27,81 |
1837,79 |
||||
1940,75 |
21,6 |
41920,20 |
||||
6 ПК 1 +0,4 |
29,05 |
2043,71 |
||||
1755,73 |
22,0 |
38626,06 |
||||
7 ПК 1 +26,0 |
25,44 |
1467,74 |
||||
972,16 |
19,5 |
18957,12 |
||||
8 ПК 1 +45,5 |
17,72 |
476,57 |
||||
370,27 |
20,0 |
7405,40 |
||||
9 ПК 1 +65,5 |
8,45 |
263,96 |
||||
132,86 |
18,0 |
2391,48 |
||||
КП ПК 1 +83,5 |
0,206 |
1,76 |
||||
У166040,75 |
Wпл = щср.пл· L, м3 (7.4)
щпл = (Вгр + mср + Нстр)· Нстр, м2 (7.5)
где Нстр - строительная высота плотины, м;
Вгр - ширина гребня плотины, м;
mср.пл - среднее заложение откосов плотины;
щпл - площадь поперечного сечения плотины, м2;
Wпл - объем насыпи тела плотины, м3
Таблица 7.4 Площадь планировки мокрого откоса
№№ поперечников |
Нстр, м |
Lмокр, м |
Lмокр.ср, м |
L, м |
Sмокр, м2 |
|
НП ПК 0 -15,5 |
0,206 |
0,65 |
||||
6,68 |
15,5 |
103,46 |
||||
1 ПК 0 |
4,02 |
12,70 |
||||
19,70 |
20,0 |
394,00 |
||||
2 ПК 0 +20,0 |
8,45 |
26,70 |
||||
41,35 |
20,5 |
847,68 |
||||
3 ПК 0 +40,5 |
17,42 |
56,00 |
||||
62,16 |
21,6 |
1364,15 |
||||
4 ПК 0 +62,1 |
22,25 |
70,31 |
||||
79,10 |
20,3 |
1605,63 |
||||
5 ПК 0 +82,4 |
27,81 |
87,88 |
||||
89,84 |
21,6 |
1940,54 |
||||
6 ПК 1 +0,4 |
29,05 |
91,80 |
||||
86,10 |
22,0 |
1894,09 |
||||
7 ПК 1 +26,0 |
25,44 |
80,39 |
||||
68,20 |
19,5 |
1329,80 |
||||
8 ПК 1 +45,5 |
17,72 |
56,00 |
||||
41,35 |
20,0 |
827,00 |
||||
9 ПК 1 +65,5 |
8,45 |
26,70 |
||||
13,68 |
18,0 |
246,15 |
||||
КП ПК 1 +83,5 |
0,206 |
0,65 |
||||
У10552,50 |
Sмокр = Lмокр.ср· L, м2 (7.6)
Lмокр = Нстр (7.7)
где Lмокр - длина мокрого откоса, м;
- заложение мокрого откоса;
Sмокр - площадь планировки мокрого откоса, м2.
Таблица 7.5 Площадь планировки сухого откоса
№№ поперечников |
Нстр, м |
Lсух, м |
Lсух.ср, м |
L, м |
Sсух, м2 |
|
НП ПК 0 -15,5 |
0,206 |
0,55 |
||||
5,68 |
15,5 |
88,04 |
||||
1 ПК 0 |
4,02 |
10,81 |
||||
16,77 |
20,0 |
335,40 |
||||
2 ПК 0 +20,0 |
8,45 |
22,73 |
||||
35,20 |
20,5 |
721,60 |
||||
3 ПК 0 +40,5 |
17,42 |
47,67 |
||||
53,76 |
21,6 |
1161,22 |
||||
4 ПК 0 +62,1 |
22,25 |
59,85 |
||||
67,33 |
20,3 |
1366,80 |
||||
5 ПК 0 +82,4 |
27,81 |
74,81 |
||||
76,48 |
21,6 |
1651,86 |
||||
6 ПК 1 +0,4 |
29,05 |
78,14 |
||||
73,29 |
22,0 |
1612,27 |
||||
7 ПК 1 +26,0 |
25,44 |
68,43 |
||||
58,05 |
19,5 |
1131,98 |
||||
8 ПК 1 +45,5 |
17,72 |
47,67 |
||||
35,20 |
20,0 |
704,00 |
||||
9 ПК 1 +65,5 |
8,45 |
22,73 |
||||
35,20 |
18,0 |
633,60 |
||||
КП ПК 1 +83,5 |
0,206 |
47,67 |
||||
У9406,77 |
Sсух = Lсух.ср· L, м2 (7.8)
Lсух = Нстр (7.9)
где Lсух - длина сухого откоса, м;
- заложение сухого откоса;
Sсух - площадь планировки сухого откоса, м2.
Таблица 7.6 Объем насыпи тела ядра
№№ поперечников |
Нстр, м |
щяд, м2 |
щср.яд, м2 |
L, м |
Wяд, м3 |
|
НП ПК 0 -15,5 |
- |
- |
||||
8,30 |
15,5 |
128,65 |
||||
1 ПК 0 |
3,42 |
16,60 |
||||
31,71 |
20,0 |
6341,00 |
||||
2 ПК 0 +20,0 |
7,85 |
46,81 |
||||
94,28 |
20,5 |
1932,72 |
||||
3 ПК 0 +40,5 |
17,12 |
141,75 |
||||
172,77 |
21,6 |
3731,72 |
||||
4 ПК 0 +62,1 |
21,65 |
203,78 |
||||
248,86 |
20,3 |
5051,86 |
||||
5 ПК 0 +82,4 |
27,21 |
293,94 |
||||
305,05 |
21,6 |
6588,97 |
||||
6 ПК 1 +0,4 |
28,45 |
316,15 |
||||
284,89 |
22,0 |
6267,47 |
||||
7 ПК 1 +26,0 |
24,84 |
253,62 |
||||
197,69 |
19,5 |
3854,86 |
||||
8 ПК 1 +45,5 |
17,12 |
141,75 |
||||
94,28 |
20,0 |
1885,6 |
||||
9 ПК 1 +65,5 |
7,85 |
46,81 |
||||
23,41 |
18,0 |
421,29 |
||||
КП ПК 1 +83,5 |
- |
- |
||||
У30497,24 |
Wяд = щср.яд· L, м3 (7.10)
щяд = (Вяд + mяд + Нстр.яд)· Нстр.яд, м2 (7.11)
где Нстр.яд - строительная высота ядра м;
Вяд - ширина ядра поверху, м;
mяд- заложение откосов ядра;
щяд - площадь сечения ядра, м2;
Wяд - объем насыпи ядра, м3
Площадь планировки гребня плотины:
Sгр = Вгр· Lгр= 8 · 199 = 1592 м2 (7.12)
где Вгр - ширина гребня, м;
Lгр - длина плотины по гребню, м;
Площадь планировки берм:
Sбер= Вб.в.о · Lб.в.о + Вб.н.о · Lб.н.о = 4·126+4·130 = 1024 м2 (7.13)
где Вб.в.о, Вб.н.о - ширина берм верхового и низового откоса, м;
Lб.в.о , Lб.н.о - длина берм верхового и низового откоса, м
Объем дренажа:
Wдр = щдр · Lдр = 40 · 100 = 4000 м3 (7.14)
где щдр - площадь дренажа, м2;
Lдр - длина дренажа, м