Практикум по гидротехническим сооружениям (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

, ,

ПРАКТИКУМ

ПО ГИДРОТЕХНИЧЕСКИМ

СООРУЖЕНИЯМ

Рекомендовано учебно-методическим объединением высших

учебных заведений Республики Беларусь по образованию

в области сельского хозяйства в качестве пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности

1 - 74 05 01 – Мелиорация и водное хозяйство

Горки 2010

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

 

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

 

, ,

ПРАКТИКУМ

ПО ГИДРОТЕХНИЧЕСКИМ

СООРУЖЕНИЯМ

Рекомендовано учебно-методическим объединением высших

учебных заведений Республики Беларусь по образованию

в области сельского хозяйства в качестве пособия для студентов

высших учебных заведений, обучающихся по специальности

1 - 74 05 01 – Мелиорация и водное хозяйство

Горки 2010

УДК 626.8(076.5)

ББК 38.77я7

П 69

Рекомендовано методической комиссией мелиоративно-строительного факультета 27.04.2010 (протокол № 8) и научно-методическим советом БГСХА 25.05.2010 (протокол № 9).

Компьютерный набор и верстку выполнила .

Нестеров, М. В., Афанасенко, Е. В., Ткачева, Т. Н., Галковский, В. Ф.

П 69 Практикум по гидротехническим сооружениям: пособие. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2010. 124 с.

ISBN 978-985-467-297-7

Приведены основные сведения по соответствующим разделам дисциплины «Гидротехнические сооружения», изложена методика расчета, а также даны вопросы для самоконтроля и примеры расчетов сооружений.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 1-74 05 01 – Мелиорация и водное хозяйство.

Таблиц 24. Рисунков 28. Библиогр. 23. Приложений 1.

Рецензенты: А. П. ЛИХАЦЕВИЧ, доктор техн. наук, профессор, член-корреспондент НАН РБ РУП «Институт мелиорации»; А. А. ВОЛЧЕК, доктор геогр. наук, профессор, декан факультета водоснабжения и гидромелиорации УО «БрГТУ».

УДК 626.8(076.5)

ББК 38.77я7

© , ,

, , 2010

© Учреждение образования

«Белорусская государственная

ISBN 978-985-467-297-7 сельскохозяйственная академия», 2010

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Гидротехнические сооружения» изучает инженерные сооружения, которые предназначены для использования водных ресурсов и борьбы с разрушающим действием водной стихии, а также методы их расчета и проектирования.

Для инженеров-гидротехников специальности «Мелиорация и водное хозяйство» эта дисциплина является основной, профилирующей, и, следовательно, изучению ее необходимо уделить особое внимание.

Курс «Гидротехнические сооружения» тесно связан с целым рядом предшествующих ему инженерных дисциплин, основными из которых являются: «Гидравлика», «Строительная механика», «Инженерные конструкции», «Геология и гидрогеология», «Основания и фундаменты», «Строительные материалы», «Гидрология», «Гидрометрия», «Регулирование стока» и др. Для успешного овладения курсом «Гидротехнические сооружения" необходимо иметь прочные знания по указанным дисциплинам.

В процессе изучения данной дисциплины студенты инженерного факультета специальности «Мелиорация и водное хозяйство» самостоятельно выполняют контрольную работу, курсовой проект и сдают два экзамена.

В период лабораторно-экзаменационной сессии студентам читаются лекции по основным проблемам и узловым вопросам, по которым они выполняют лабораторные работы. В результате изучения данного курса студент должен:

– овладеть основами современных методов проектирования и расчета речных и внутрисистемных гидротехнических сооружений и гидроузлов с учетом имеющихся условий (топографических, геологических, гидрологических, водохозяйственных, строительных, экономических, природоохранных и др.);

– знать основные типы и конструкции наиболее применяемых речных и внутрисистемных гидротехнических сооружений, основные методы их расчета и методы лабораторных и натурных исследований гидротехнических сооружений, требования технического кодекса установившейся практики (ТКП) (СНиП) к проектированию и эксплуатации сооружений, основы технико-экономического сопоставления вариантов сооружений и установления оптимальных инженерных решений.

К изучению новой темы надо переходить лишь после того, как усвоен предыдущий материал и даны ответы на все контрольные вопросы, изложен необходимый материал и приведены примеры расчетов. Это делается для того, чтобы студент-заочник мог самостоятельно выполнить контрольную работу и использовать наработанный материал при выполнении курсового проекта.

В процессе выполнения контрольной работы «Проектирование и расчет гидротехнических сооружений на мелиоративных системах» студенты выполняют гидравлические расчеты канала, водорегулирующих и сопрягающих сооружений (в зависимости от варианта задания), а также фильтрационный (гидротехнический) расчет соответствующего (согласно задания) сооружения.

Для расчета и проектирования сооружений исходными данными являются: фрагмент топографического плана участка мелиоративной системы, тип гидротехнического сооружения, трасса канала, геологические условия в створе канала, а также расчетные расходы воды.

При гидравлическом расчете канала, по исходным данным, определяют площадь поперечного сечения, используя зависимость Шези, и в случае необходимости проектируют крепление канала. Правильно запроектированный канал должен обеспечивать пропуск расчетных расходов воды и при этом он не должен заилятся и не размываться.

Гидротехническое сооружение на канале проектируется в соответствии с планом мелиоративной системы, с учетом топографических условий и назначения сооружения (водорегулирующее или сопрягающее). В процессе гидравлического расчета определяют его основные размеры (ширину, количество и размеры пролетов, высоту, длину и количество ступеней, размеры водобойных устройств и т. д.).

После гидравлического расчета выполняют фильтрационный (гидротехнический) расчет сооружения. Гидротехнический расчет желательно выполнять методом коэффициентов сопротивления, рекомендуемый нормативными документами. В результате фильтрационного расчета гидротехнического сооружения следует построить линию пьезометрических напоров вдоль подземного контура сооружения, выполнить оценку фильтрационной прочности грунта основания в зоне выхода фильтрационного потока в нижний бьеф и определить расход фильтрации.

По результатам расчетов студенты вычерчивают на ватмане типовую конструкцию сооружения (допускается на миллиметровой бумаге) в соответствии с заданием.

В заключение следует отметить, что в практикуме приведены приложения, где даны нормативно-справочные материалы, необходимые для расчета гидротехнических сооружений.

1. КАНАЛЫ

1.1. Общие сведения о каналах

Классификация и назначение каналов. Каналами называются водопроводящие сооружения, предназначенные для транспортирования воды из одного пункта в другой и представляющие открытые искусственные русла правильных очертаний. По назначению их подразделяют на мелиоративные (осушительные, оросительные), деривационные, водопроводные, судоходные, обводнительные, лесосплавные, рыбоводные и др. (рис. 1.1).

Поперечное сечение каналов выполняют прямоугольным, трапецеидальным, полигональным, сегментным, параболическим (рис.1.2) и др. Уклон их дна может быть прямым, обратным и нулевым. Каналы с обратным уклоном устраивают там, где необходимо погасить скорость потока, а также в качестве подводящих и отводящих для гидроэлектростанций, насосных станций. Нулевой уклон часто имеют деривационные и судоходные каналы.

По пропускной способности различают каналы очень малые (менее 5 м3/с), малые (5…35м3/с), средние (35…350м3/с), большие (350…800м3/с), очень большие (более 800м3/с).

Каналы обеспечивают нормальную работу практически всех отраслей водного хозяйства нашей республики. В зависимости от назначения каждому типу каналов присущи характерные особенности, которые учитываются при их расчете и проектировании. Осушительные каналы сооружают с целью осушения заболоченных и подтопленных территорий и отвода дренажных вод в водотоки. Их прокладывают в понижениях рельефа. Оросительные каналы подают воду на поля оросительных систем и должны быть расположены на отметках, обеспечивающих «командование» канала над возможно большей орошаемой площадью. Судоходные каналы входят в состав какого-либо водного пути и должны иметь трассу и форму поперечного сечения, отвечающие габаритным размерам пропускаемых судов, а также допустимую для судоходства скорость течения. Энергетические каналы обычно подводят воду к деривационным гидроэлектростанциям и имеют минимальный (для уменьшения потерь напора) уклон дна. Водопроводные каналы сооружают с целью водоснабжения городов, поселков и промышленных предприятий. Они должны обладать повышенной надежностью, обеспечивающей их непрерывную работу на протяжении всего года. Обводнительные каналы подают воду в безводные и маловодные сельскохозяйственные районы. Рыбоходные – снабжают водой нерестилища, обеспечивают пропуск рыбы в обход гидротехнических сооружений и должны отвечать условиям и особенностям движения рыбы.