Выбор створа и описание компоновки сооружений гидроузла

Гидроузлом называют группу гидротехнических сооружений, объединенных условиями совместной работы и местоположения.

Гидротехническими называются сооружения, предназначенные для использования природных водных ресурсов (рек, озёр, грунтовых вод) или предотвращения (уменьшения) вредного воздействия воды на окружающую среду (борьбы с наводнением, размывами берегов, защита от селевых потоков).

В состав гидроузла входят:

Грунтовая плотина

Паводковый водосброс

Водовыпуск полезных попусков

Проектируемый в курсовом проекте гидроузел с плотиной из грунтовых материалов служит для решения комплекса водохозяйственных задач, в частности это:

- создание водохранилища, в котором происходит аккумулирование избыточных расходов реки, например, в период паводков, что способствует снижению ущерба от наводнений в нижнем бьефе гидроузла;

- осуществление полезных попусков воды в русло реки, обеспечивающие создание живого тока воды в меженный период и улучшающие водообеспечение прилегающих территорий;

- подача воды потребителю (водоснабжение и обводнение, гидротехнические мелиорации и т.д.);

- создание зон рекреации;

- развитие рыбного хозяйства и т.д.

Компоновка гидроузла включает в себя выбор створа плотины, трасс к месторасположения водопропускных сооружений. Она должна быть наиболее простой и удобной для возведения и эксплуатации гидроузла при минимальных затратах. В соответствие с заданием в состав гидроузла входят: плотина из грунтовых материалов, паводковый водосброс и водовыпуск(и) для подачи воды в нижний бьеф. Типы сооружений и их особенности описываются далее в соответствующих разделах.

Выбор створа гидроузла обычно осуществляется на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов компоновки в зависимости от рельефа и других условий района строительства. При выборе створа плотины учитываются многочисленные факторы, в числе которых определяющими являются: топографические характеристики речной долины и ложа водохранилища, инженерно-геологические и гидрологические условия, местоположение и объем карьеров строительных материалов, технология строительства плотины, а также возможность рационального размещения постоянных и временных водопропускных сооружений.

В курсовом проекте принимается, что инженерно-геологические и гидрологические характеристики в любом сечении долины реки не изменяются (характерное сечение долины реки представлено в п. 4 задания на проектирование, где дано геологическое строение долины с цифровыми обозначениями грунтов, номерам которых соответствуют грунты, характеристики и гранулометрический состав которых также приведены в задании на проектирование).

В данном проекте створ плотины выбираем в самом узком месте речной долины, что обеспечит минимальный объем насыпи грунтовой плотины и, соответственно, меньшую стоимость плотины, с учетом рационального размещения водопропускных сооружений гидроузла.

Створ - ось относительно, которой располагается остальные сооружения.

Для этого на топографическом плане речной долины, прилагаемом к заданию, намечаем вариант створа, предусматриваемый в месте сужения долины и трассируемый перпендикулярно преимущественному направлению горизонталей.

Чаще всего наименьший объем тела плотины соответствует минимальной длине плотины по гребню, поэтому на обоих берегах реки наносим горизонтали местности (эти горизонтали проведены штриховыми линиями на плане долины, соответствующие отметке гребня будущей плотины (Гp), которую предварительно определяем по формуле:

гдеФПУ - форсированный подпорный уровень водохранилища, при котором осуществляется пропуск поверочного расхода паводкового водосброса; отметка ФПУ приведена в колонке 2 таблицы пункта № 5 задания на проектирование;

- запас (в метрах) гребня плотины над форсированным подпорным уровнем водохранилища. Предварительно определяем величину по приближенной эмпирической формуле:

L - длина разгона ветровой волны, подставляемая в формулу в километрах, принимается для отметки ФПУ из колонки 3 таблицы п. № 5 задания на проектирование.

После этого на данной стадии проектирования устанавливаем длину по гребню плотины для различных вариантов створа с учетом масштаба топографической основы (масштаб указывается под топографическим планом или обводится кружком, если указано несколько масштабов). На топографии речной долины имеется одно сужение долины, благоприятное для размещения плотины.

После выбора створа на топографическую основу наносятся пикеты и строится на миллиметровке продольный профиль по выбранному створу плотины, на котором приводится геология, принимаемая согласно заданию на проектирование, и условные обозначения грунтов. Построение продольного профиля по створу плотины выполняется таким образом, чтобы с левой стороны располагался левый берег долины, а с правой стороны - правый берег. В дальнейшем на этот профиль наносятся: проектный и строительный гребень плотины, контур подошвы плотины и противофильтрационных устройств в основании, водопропускные сооружения. На части профиля выше подошвы плотины с левой стороны от оси русла условно показывается вид плотины со стороны верхнего бьефа (уровни ФПУ, НПУ, УМО, нижняя граница основного крепления откоса), а с правой стороны - вид плотины с нижнего бьефа (уровни воды при пропуске поверочного расхода и полезных попусков, бермы на низовом откосе при их наличии, границу крепления низового откоса от волновых воздействий нижнего бьефа). Этот профиль допускается выполнять в искаженном масштабе: горизонтальный масштаб профиля принимается равным масштабу генплана гидроузла или более крупному, а вертикальный - 1:100... 1:500 в зависимости от высоты плотины. При невозможности установления характера изменения рельефа местности между смежными горизонталями линия дневной поверхности на профиле должна состоять из совокупности отрезков прямых линий, проведенных между точками, соответствующими смежным горизонталям с известными отметками.

Рассмотрим створ I-I:

- маленькая длина плотины по гребню

- по обоим берегам - максимальные уклоны, следовательно, маленькая площадь зеркала при большом объёме водохранилища - обеспечены.

- удобная возможность размещения берегового водосброса по обоим берегам реки.

Разрез по створу I-I показан на рис. 1.

Рассмотрим створ II-II.

1. Левый берег недостаточно высокий, чтобы можно было построить плотину высотой ок. 14м.

2. Правый берег очень пологий, если бы возможность возведения плотины была, то только с очень большой площадью зеркала водохранилища при маленькой объёме.

3. Длина плотины по гребню плотины была бы очень большой.

Разрез по створу II-II показан на рис. 2.

Рассмотрим створ III-III.

1. Возможности для возведения грунтовой плотины совершенно нет, т.к. левый берег очень пологий.

Разрез по створу III-III показан на рис.3.

Таким образом, наилучшим вариантом для возведения грунтовой плотины, высотой около 14,3м является створ I-I, т.к. по обоим берегам наблюдаются максимальные уклоны на небольшом, сравнительно, расстоянии, это обеспечит создания водохранилища с большим объёмом, но при этом с не большой площадью зеркала водохранилища. В этом створе присутствует возможность создания берегового водосброса под большим углом к оси водохранилища, следовательно вход воды из водосброса в нижний бьеф будет достаточно плавным.