1. Высота плотины (Нпл) определяется по формуле:
Нпл = hНПУ + hсб + hв + hк (м),
где
hНПУ - глубина пруда при наполнении его чаши до НПУ, м;
hсб - глубина слоя воды на водосборном сооружении в период
прохождения паводковых и ливневых вод, м;
hв - высота волны вдоль пруда, м;
hк - высота капиллярного смачивания гребня плотины, м
1.1. Глубина пруда у плотины при наполнении чаши пруда до отметки НПУ согласно исходным данным варианта hНПУ = 7 м.
1.2. Глубина слоя воды на водосборном сооружении принимается равной
hсб = 0,5 м при высоте плотины менее 6 м и
hсб = 1 м при ее высоте более 6 м.
Принимаем hсб = 1 м, так как только одна составная часть высоты плотины уже более 6 м (hНПУ = 7 м).
1.3. Высота волны определяется по формуле Е.А. Замарина
hв = 0,7 + 0,1 × L (м),
где L - длина зеркала пруда при НПУ, км.
Длина водного зеркала пруда согласно исходным данным варианта L = 1,0 км
Тогда
hв = 0,7 + 0,1 × 1,0 = 0,8 (м)
1.4. Для суглинистых грунтов высота капиллярного смачивания гребня плотины (hк) составляет 0,7 - 0,8 м.
Согласно исходным данным варианта принимаем hк = 0,8 м.
Пример. Если hНПУ = 7 м, hсб = 1 м, hв = 0,8 м, hк = 0,8 м,
тогда Нпл = hНПУ + hсб + hв + hк = 7+1+0,8 +0,8 = 9,6 м.
2. Ширина гребня плотины В принимается одинаковой по всей длине и зависит от наибольшей ее высоты и наличия или отсутствия постоянной дороги. Для непроезжих плотин ширина гребня определяется по формуле:
В = 1/2 Нпл + 0,3 м.
Считаем плотину непроезжей
Если Нпл = 9,6 м, то В = 1/2 Нпл + 0,3 м = 9,6 / 2 + 0,3 = 5, 1 м.
3. Ширина основания или подошвы плотины (Вос) равна:
Вос = В + ас + ам = В + Нпл (φс + φм) м,
где В - ширина гребня, м;
ас – проекция на основание сухого откоса плотины
ам - проекция на основание мокрого откоса плотины
φс - заложение сухого откоса плотины (таблица 1);
φм - заложение мокрого откоса плотины (таблица 1).
Так как расчетная высота плотины составляет: 9,6 м, то согласно
таблице 1; φм = 3,0; φс = 2,5.
Если Нпл = 9,6 м; φм = 3,0; φс = 2,5; В = 5,1 м, то Вос = В + Нпл (φс + φм) = 5,1 + 9,6 (2,5 + 3,0) = 57,9 м.
4. Вода, подпруженная плотиной, просачивается через ее тело и движется в направлении от мокрого откоса к сухому. Верхняя граница фильтрационного потока называется депрессионной кривой. Фильтрация воды будет безвредна для устойчивости и прочности плотины, если депрессионная кривая пересекает основание плотины не ближе 5 м от подошвы сухого откоса.
Чтобы определить устойчивость тела плотины к размыву ее фильтрационными токами, необходимо рассчитать расстояние от депрессионной кривой по подошве до сухого откоса aпр, т.е. АМ (рис. 1).
Котангенс угла α = 25° депрессионной кривой сtq α = 2,145.
АМ = Вос - МК - КВ = Вос – hНПУ (сtq α + φм) м.
Например, если Вос = 57,1 м, hНПУ = 7 м, котангенс угла депрессионной кривой сtq α = 2,145; φм = 3,0, тогда
АМ = Вос - hНПУ (сtq α + φм) = 57,9 - 7 (2,145 + 3,0) = 21,9 м.
Следовательно, плотина устойчива, так как депрессионная кривая не доходит по основанию плотины до сухого откоса на расстоянии 21,9 м.
Рисунок 1. Поперечный разрез плотины
Полученные данные заносятся в таблицу 3.
Таблица 3. Расчет размеров основных элементов плотины
| Показатели | Коли-чество | Единица измерения | |
| Высота плотины: а) глубина пруда у плотины: hНПУ б) глубина слоя воды на водосбросном сооружении hсб в) высота волны вдоль пруда при L= 1 км hв = 0,7 + 0,1 × L г) высота капиллярного смачивания гребня плотины hк д) высота плотины Нпл = hНПУ + hсб + hв + hк = 7+1+0,8 +0,8 | 0,8 0,8 9,6 | м м м м м | |
| Ширина гребня плотины В = 1/2 Нпл + 0,3 м | 5,1 | м | |
| Ширина основания: а) горизонтальная проекция сухого откоса при φс = 2,5 ас = Нпл × φс = 9,6 × 2,5 б) то же мокрого откоса при φм=3,0, ам = Нпл × φм = 9,6 × 3,0 в) Ширина гребня плотины В (см. п. 2) г) ширина основания плотины Вос = В + ас + ам = 5,1 + 24,0 + 28,8 | 57,9 | м | |
| Устойчивость плотины на разрушение: а) горизонтальная проекция смоченной части мокрого откоса при φм = 3,0, депрессионной кривой при сtq α = 2,145 и hНПУ = 7 м aпр = hНПУ (сtq α + φм) б) расстояние от депрессионной кривой по подошве до основания сухого откоса aу = Вос – апр = 57,9 – 36,0 | 36,0 21,9 | м м | |
| Устойчивость плотины | Да |
Таблица 1. Значение заложений откосов плотины, тело которых из глинистых и супесчаных грунтов
Таблица 2 Варианты
| Глубина пруда у плотины hНПУ, м | Длина пруда, км | Высота капиллярного смачивания гребня плотины hк, м | Величина угла α, градусов | |
| 1,7 | 0,8 | |||
| 5,5 | 1,6 | 0,7 | ||
| 1,5 | 0,8 | |||
| 4,5 | 1,4 | 0,8 | ||
| 1,3 | 0,7 | |||
| 1,2 | 0,7 | |||
| 7,5 | 1,1 | 0,8 | ||
| 8,5 | 1,0 | 0,7 | ||
| 6,5 | 0,9 | 0,8 | ||
| 0,8 | 0,8 | |||
| 5,5 | 0,7 | 0,7 | ||
| 1,7 | 0,7 | |||
| 4,5 | 1,6 | 0,8 | ||
| 1,5 | 0,7 | |||
| 1,4 | 0,8 | |||
| 7,5 | 1,3 | 0,8 | ||
| 8,5 | 1,2 | 0,7 | ||
| 6,5 | 1,1 | 0,7 | ||
| 1,0 | 0,8 | |||
| 5,5 | 0,9 | 0,7 | ||
| 0,8 | 0,8 | |||
| 4,5 | 0,7 | 0,8 | ||
| 1,7 | 0,7 | |||
| 1,6 | 0,7 | |||
| 7,5 | 1,5 | 0,8 | ||
| 8,5 | 1,4 | 0,7 | ||
| 6,5 | 1,3 | 0,8 | ||
| 1,2 | 0,8 | |||
| 5,5 | 1,1 | 0,7 | ||
| 1,0 | 0,7 | |||
| 4,5 | 0,9 | 0,8 | ||
| 0,8 | 0,7 | |||
| 0,7 | 0,8 | |||
| 7,5 | 1,7 | 0,8 | ||
| 8,5 | 1,6 | 0,7 | ||
| 6,5 | 1,5 | 0,7 | ||
| 1,4 | 0,8 | |||
| 1,3 | 0,7 | |||
| 1,2 | 0,8 | |||
| 1,1 | 0,8 |