Предварительное назначение ширины водосливного фронта плотины
Водосливная часть плотины.ограничивается устоями, которые отделяют водосбросные отверстия от берега или от других сооружений, входящих в гидроузел (от гидростанции, глухой части плотины и т. п.). Сама водосливная часть плотины разбивается быками на отдельные отверстия, перекрываемые, как правило, затворами.
Рассмотрим водосливной фронт, образованный только водосбросными отверстиями. Будем считать, что отметки гребня водосливных участков плотины для всех отверстий плотины одинаковы (рис. 13.1). Предполагаем, что для решения поставленной задачи нам заданы; а) створ плотины; б) максимальный расход воды в реке (в водотоке) Qmax, определенный для данного створа, исходя из вероятности превышения максимальных расходов воды; в) нормальный подпорный уровень (НПУ), установленный с помощью соответствующих водохозяйственных расчетов; г) форсированный подпорный уровень (ФПУ), намеченный с учетом экономических соображений; напомним, что ФПУ — это уровень, при котором через водопропускные отверстия проходит расчетный расход (при полностью открытых затворах, если таковые имеются).
В первом приближении задаются значением q на основании данных практики: а) при скальном и полускальном основании плотины— от 50...70 до 90... 120 м2/с (при устройстве плотин на больших реках); б) при нескальном основании плотины — до 10...30, а иногда и до 60...70 м2/с.
Ширина В, найденная по формуле (13.4), должна вписываться в имеющуюся ширину русла. Если ширина В, установленная по формуле, не вписывается в заданный створ русла, то приходится: а) или увеличивать q; б) или устраивать водосливную плотину с гребнем, имеющим криволинейное очертание в плане; в) или переносить створ плотины в другое место.
Назначая q, необходимо учитывать следующее.
1. Случай нескального основания. Глухая часть водосливной плотины, расположенной на нескальном основании, обычно бывает земляной. Увеличивая удельный расход q, входящий в формулу (13.4), уменьшают длину водосливной бетонной части плотины и увеличивают длину глухой земляной плотины (см. рис. 13.1). Стоимость 1 м длины земляной плотины, как правило, будет меньше стоимости 1 м длины водосливной бетонной плотины с металлическими затворами. С увеличением расчетного значения q суммарная стоимость тела глухой и водосливной частей плотины будет снижаться. Вместе с тем с увеличением q стоимость устройств нижнего бьефа, создаваемых для гашения энергии, будет возрастать.
Если через С обозначить суммарную стоимость (единовременные затраты по сооружению) как тела плотины, так и устройств нижнего бьефа (рис. 13.4), то окажется, что такая кривая будет иметь минимум. Значение qSK, отвечающее этому минимуму, будет являться экономически наивыгоднеишим значением q, которое и желательно при Cf(q) нять при расчете по формуле (13.4). Расчет экономически наивыгоднейшего значения q приведен в прилож. Б (см. § Б.1).
Поэтому во многих случаях расчетное значение q назначают без учета поясненных выше экономических соображений; учитывают только данные практики, а также условия эксплуатации и компоновки гидроузла.
2. Случай скального основания. При назначении расчетного значения учитывают только данные практики и условия эксплуатации и компоновки гидроузла. Дело в том, что при наличии скального основания объем бетона, укладываемого в плотину, часто не зависит от ширины водосливного фронта; при больших удельных расходах q сооружают плотины с трамплином; это позволяет с увеличением q не увеличивать заглубление подошвы плотины в основании.