Курсову роботу виконав студент Осокін Євген, гр. 5016 / 1
Санкт-Петербурзький Державний Технічний Університет
Санкт-Петербург 1999
Введення
Метою даного проекту є розробка гідровузла. Гідровузол включає в себе водозливна греблю, гідроелектростанцію, берегової водоприймач і глуху греблю.
Кліматичні умови. Географічний район будівництва - Зап. Сибір.
Геологічні умови. Алювіальні відкладення в руслі річки представляють собою пісок крупно-зернистий, підстилаючих породами є глини. Відмітка покрівлі корінних порід становить 89,0 м.
Гідрологічні умови. В якості основного розрахункового витрати приймається витрата основної ймовірністю Qосн, що становить 810 м3 / с. При розрахунку пропуску будівельних витрат II черги витрата в літньо-осінній період складає 335 м3 / с, витрата при перекритті русла становить 110 м3 / с.
Частина I. Вибір створу, компонування вузла та черговості робіт
1.1. Вибір створу гідровузла
Створ споруди вибираємо з умови мінімізації протяжності споруд гідровузла з цього створу. Фактично від положення створу гідровузла в плані залежить лише довжина глухий земляної греблі. Вона визначається як відстань між горизонталями, що мають ту ж оцінку, що і гребінь глухий греблі. Таким чином, визначивши позначку гребеня глухий греблі, рівну 115,5 м, по карті ми знаходимо ділянка річки, де горизонталі з відміткою 116 проходять найбільш близько один від одного. На цій ділянці ми маємо в своєму розпорядженні основні споруди гідровузла. Створ гідровузла маємо перпендикулярно річковому потоку, щоб гідродинамічні умови потрапляння води на водозлив і в спіральні камери ГЕС були оптимальними. За створу ми маємо в своєму розпорядженні вісь глухий греблі, гребінь водозливу і пряму, що проходить через центри робочих коліс турбін в будівлі ГЕС. Також у створі гідровузла розташовується водоприймач.
1.2. Компонування гідровузла
Згідно з розрахунком (додаток 11) відмітка перемички дорівнює 103,8 м.
Отже, споруди гідровузла будуть розташовуватися в заплаві річки (заплавна компонування).
У I черга будівництва вигідніше пропускати витрати через праву частину русла, а в лівій частині зводити водозливна греблю і будівля ГЕС.
1.3. Послідовність будівельних робіт
Усі будівельні роботи здійснюються в дві черги. До першої черги будівництва відносяться такі підготовчі заходи та будівельні роботи:
1) розширення тієї частини русла, через яку пропускаємо будівельні витрати першої черги, і будівництво двох поперечних перемичок, огороджувальних котлован основних споруд першої черги; перемички насипні, зводяться у воді без підготовки основи;
2) часткове перекриття русла річки при замиканні контуру перемичок;
3) осушення котловану першої черги і зведення споруд першої черги; бики та підвалини водозливної греблі зводяться повністю, тіло греблі - до позначки тимчасового порогу; споруджуємо кріплення нижнього б'ефа - водобійного плиту і рісберму; частина грунтової греблі зводимо до проектної відмітки гребеня греблі; будуємо будинок ГЕС;
4) розбирання поперечних перемичок першої черги будівництва.
До другої черги будівництва належать такі роботи:
1) зведення поперечних перемичок другої черги;
2) повне перекриття природного русла річки при замиканні контуру перемичок другої черги; пропуск будівельних витрат другої черги через недобудовані водозливні отвори; зведення глухий греблі;
3) перекриття методом гребінки отворів водозливної греблі;
4) часткове наповнення водосховища та пуск першого агрегату ГЕС;
5) заповнення водосховища до НПУ, введення в експлуатацію постійних скидних споруд і ГЕС.
Частина II. Водозливна гребля
2.1. Склад водопропускного фронту і обрис водозливного профілю
Водопропускної фронт складається з 3 водозливних отворів шириною 18 м, що перекриваються затворами. Отвори поділяють бики шириною 3 м. Від інших споруд, що входять до гідровузол, водозливна частина відокремлюється засадами.
Відмітка гребеня водозливу складає 110,3 м.
Поперечний перетин водозливної греблі представляє собою безвакуумна стінку нормального обриси з вертикальною верхової гранню (профіль Крігера-Офіцерова). Як профілюючого напору для розрахунку приймаємо максимальний напір на водозливі, що має місце при ФПУ і становить 3,5 м.
2.2. Затвори і механічне обладнання
Затвори служать для відкриття і закриття водопропускних отворів. На водозливної греблі є аварійно-ремонтний затвор і експлуатаційний затвор. Обидва вони являють собою плоскі підйомні затвори. Аварійно-ремонтний затвор діє в період запланованого ремонту або аварії. Експлуатаційний затвор використовують для регулювання витрати води, що скидається в нижній б'еф. Він також необхідний для підтримки в разі необхідності відповідного рівня води у верхньому б'ефе.
Перевагою вибраних затворів є те, що їх встановлення та експлуатація не вимагає пристрою на гребені греблі великий за розмірами горизонтального майданчика і розширення гребеня греблі. Також ці затвори легко можуть бути вийняті з пазів і доставлені підйомним краном для ремонту в досить зручних умовах. До недоліків вибраних затворів належить той факт, що вони дозволяють скидати лід у нижній б'еф тільки при повному відкритті отворів, що пов'язано із зайвими втратами води верхнього б'ефа. В умовах суворого зимового клімату Зап. Сибіру експлуатація затворів ускладнюється. Також підйомне зусилля виходить більшим, що призводить до збільшення вартості підйомних механізмів.
Розмір у просвіті аварійно-ремонтного затвора складає 18 '3,5 м2, розмір у просвіті експлуатаційного затвора складає 18'3, 5 м2.
2.3. Пропуск будівельних витрат другої черги
Згідно п.1.3 у проекті передбачається секційний спосіб пропуску будівельних витрат через створ гідровузла. До початку періоду другої черги будівництва вже є водозливна гребля, зведена до позначки тимчасового порогу ÑВрП = 101,5 м, огороджена від водного потоку перемичками. Перемички представляють собою тимчасові гідротехнічні споруди, огороджувальні будівельний котлован від затоплення поверхневими водами. У період другої черги будівництва передбачається розбір перемичок першої черги, затоплення котловану першої черги, установка перемичок другої черги, під захистом яких в котловані другої черги зводять решту греблі. У цей час будівельні витрати пропускають через отвори водозливної греблі. При цьому даний водозлив є підтопленим, рівень верхнього б'ефа складає 102,3 м, перепад становить 1,0 м, відмітка перемички другої черги становить 103,8 м.
До переваг такого способу пропуску будівельних витрат слід віднести суттєве скорочення вартості тимчасових водоскидних споруд, їх велику пропускну здатність, можливість вести бетонні роботи з нарощування греблі при одночасному заповненні водосховища.
Перемичка другої черги складається з двох поперечних перемичок. Їх виконуємо земляними. Як поздовжньої перемички використовуємо насипну дамбу. Ширину перемички призначаємо дорівнює 6 м з умови пристрої на її гребені проїжджої дороги.
2.4. Водобойние пристрої
Безпосередньо за водозливної греблею маємо водобійного неармовані плиту з метою отримання затопленого гідравлічного стрибка при сполученні спадаючої струменя з нижнім б'ефом.
Довжина водобійного плити становить 35,6 м, товщина плити - 3,2 м. Плита розташовується на позначці 95,1 м.
Плиту водобоя відокремлюємо деформаційних швом від тіла греблі, з тим, щоб уникнути появи тріщин в цьому місці. Також за продовження осей биків йдуть вертикальні температурно-усадочні шви.
2.5. Рісберма
У межах послеприжкового ділянки після водобоя влаштовуємо рісберму. Вона складається з жорсткою і гнучкою частин.
Загальна довжина рісберми становить 40 м.
Жорстка частина рісберми складається з 2 бетонних плит товщиною 50 см. Цю плиту бетонують на місці. Гнучка частина рісберми складається з двох ділянок кам'яної начерки з діаметром каменя від 0,20 м до 0,16 м. У даному випадку застосовується звичайна начерку каменю з розрівнюванням.
2.6. Розрахунок ями розмиву
В кінці рісберми передбачається спеціальне кінцеве пристрій у вигляді ями (ковша) розмиву. Глибина ями дорівнює 6,7 м. Вона визначається з умови рівності швидкості потоку в ковші і максимально допустимої (розмиваються) швидкості. Коефіцієнт укосу приймаємо рівним 3,2. Внутрішній укіс і дно ями зміцнюють.
2.7. Підземний контур греблі, дренажні пристрої
Підземним контуром греблі називають лінію, яка обмежує знизу водонепроникні і мало водопроникні елементи греблі, дотичні безпосередньо з грунтом.
Підземний профіль греблі, представлений в даному проекті, був розроблений виходячи з умови раціональності, тобто, з одного боку, гребля і її заснування є міцними і стійкими, а з іншого боку, у найбільш раціональної формі поєднуються наступні умови: 1) економічність греблі, 2) простота виробництва будівельних робіт, 3) можливість використання для побудови греблі місцевих будівельних матеріалів, 4) зручність експлуатації споруди.
Під підошвою греблі передбачається створення горизонтального дренажу, захищеного знизу зворотним фільтром. Понура створюємо гнучким маловодопроніцаемим з глинистого матеріалу з метою збільшення довжини підземного контуру, а отже, зменшення фільтраційного витрати та градієнтів напору в основі.
Довжина Понура складає 22,8 м. Товщину Понура приймаємо рівною 1,0 м.
Товщина дренажу приймається конструктивно (0,5 м).
У тілі греблі знаходиться дренажна галерея та дренажний колодязь (0,8 '0, 8 м) для відведення фільтраційної води у нижній б'еф.
2.8. Розрізання на секції і конструкції швів
Бетонну греблю розчленовуємо на окремі секції постійними наскрізними поперечними деформаційними швами, що проходять по осях биків, з метою не допустити небезпечних розтягуючих напружень через деформацій, викликаних екзотермієй бетону і коливаннями температури середовища. Така схема розташування швів має певну перевагу - вона не призводить до зміни геометричної форми отворів, що перекриваються затворами, при наявності осідань основи
2.9. Сполучення із суміжними спорудами
Суміжними з водозливної греблею є будівля ГЕС і глуха земляна гребля. Від будівлі ГЕС водозливна гребля відокремлена роздільним підвалиною, що представляє собою прямолінійну в плані бетонну стінку.
Позначка верху підвалини приймається рівною позначці гребеня глухий греблі, тобто 115,5 м.
2.10. Статичний розрахунок
Статичний розрахунок водозливу представлений у додатку 13. За розрахункову секцію ми приймаємо конструктивну секцію, тобто проліт водозливу, обмежений з обох сторін двома напівбика.
У разі водозливної греблі ми маємо два варіанти навантаження: при закритому затворі і при відкритому затворі, коли вода переливається через гребінь греблі. Перший варіант найбільш небезпечним, тому саме його ми приймаємо, як розрахунковий.
При визначенні напружень в точках А і В основи греблі враховуємо наступні сили, що діють на греблю:
власна вага секції, що складається з власної ваги прольоту водозливу і власної ваги напівбика,
гідростатичний тиск з боку СБ,
гідростатичний тиск з боку НБ,
сила протитиску.
Статичний розрахунок дозволяє зробити наступні висновки. Водозливна гребля піддається нагоди позацентрового стиснення з дуже малим ексцентриситетом (відмінність між напругами не більше 3%), що дозволяє розглядати греблю як центрально стислу.
Запроектована водозливна гребля задовольняє умові стійкості.
Список літератури
1. Мустафін Х.Ш., Васильєв Ю.С. Вибір основного устаткування будівель гідроелектростанції. - 1979.
2. Чугаєв Р.Р. Гідравліка. - Л.: Енергоіздат, 1982.
3. Чугаєв Р.Р. Гідротехнічні споруди. - М.: Агропромиздат, 1985.