2.1.1. Заложение откосов и бермы плотины

На предвари­тельных стадиях проектирования заложения откосов земляных плотин назначают, основываясь на опыте строительства и экс­плуатации плотин-аналогов. Назначенные заложения откосов проверяют затем расчетами статической устойчивости с уче­том действующих на откос сил и в случае необходимости уточ­няют.

При назначении предварительных значений коэффициентов заложений откосов плотин можно пользоваться таблицами 1,1...1,3 (прил. 1).

Откосы плотин могут иметь переменное заложение, уменьшающееся в гребневой части, что дает более экономичный про­филь сооружения.

Исходя из производственных и эксплуатационных условий, на откосах плотин могут быть устроены бермы. На верховом откосе (рис.6) бермы устраивают для создания упора крепле­нию; заглубление такой бермы под УМО водохранилища долж­но быть не менее 6. На низовом откосе бермы устраи­вают для обеспечения служебного проезда и организации лив­невой системы. С этой целью бермы располагают через 7...15 м по высоте, а на внутренней их стороне для сбора и отвода стекающих дождевых или талых вод устраивают кюветы или лот­ки (водосборные и сбросные). Кроме того, бермы устраивают и в местах изменения заложения откосов. Ширина берм определя­ется их назначением и составляет не менее 3 м.

2.1.2. Гребень плотины. Отметка гребня

Возвышение отметки гребня плотины над расчетным статическим уровнем воды в водохранилище (рис. 5, а) определяют по формуле [6, с 5] :

(1)

где - ветровой нагон воды в верхнем бьефе;

- высота наката ветровой волны обеспеченностью 1%;

a - запас возвышения гребня плотины.

Величина может быть определена методом последовательных приближений по формуле [2, с.29]:

(2)

где (рис.5) - угол между продольной осью водоёма и направлением ветра, град ;

L - разгон, м;

- расчетная скорость ветра на высоте 10 м (параметры L и определяются задани­ем на проектирование);

- коэффициент, принимаемый в зависимости от величины : при < 20 м/с =2,1·10^-6; при = 30 м/с =3·10^-6 (другие значения – см. СНиП [2, с.29]);

- глубина воды перед плотиной, м.

Запас a в формуле (1) определяет как большую из величин 0,5 м или 0,1 ( - высота волны 1%-ной вероятности превышения).

Величина определяется по формуле [2, с.6]:

(3)

где коэффициенты, принимаемые по табл. 1.5 (прил. 1);

коэффициент, принимаемый по табл. 1.6 (прил. 1);

коэффициент, принимаемый по графикам рис.1.1 (прил. 1);

высота волны обеспеченностью 1%, м.

При подходе фронта волны к сооружению над углом β , град (рис. 5, в) величину следует уменьшить умножением на коэффициент , определяемый по табл. 1.7 (прил. 1).

Высоту, ветровой волны перед плотиной 1%-ной обеспеченности (для глубоководной зоны [2]) можно определить по формуле:

(4)

где - коэффициент, принимаемый по рис. 1.2 (при­л. 1) при

i = 1% ;

- средняя высота ветровой волны.

Среднюю высоту и средний период волн опреде­ляют по верхней огибающей кривой рис. 1.3 (прил. 1) следующим образом: по значениям безразмерных величин и (величину продолжительности действия ветра t принимать равной 6 ч ) и верхней огибающей кривой определяются зна­чения параметров и и по меньшим их ве­личинам начисляются значения и .Далее определяется средняя длина волны по формуле [2, с.30]:

(5)

Значение потребуется для определения коэффициен­та по графику на рис 1.1 (прил. 1) при вычис­лении величины наката по формуле (3).

Расчет возвышения отметка гребня плотины по форму­ле (1) проводят для двух расчетных случаев:

1) уровень воды на отметке НПУ;

2) уровень воды на отметке ФПУ (особый случай).

При этом обеспеченность скорости ветра в расчетах эле­ментов волн при НПУ следует принимать 2% - для 1 и 2 клас­сов плотин или 4% - для 3 и 4 классов, а в расчетах при ФПУ эта обеспеченность принимается равной 20% - для I и 2 классов, 30% - для 3 и 50% - для 4 класса [6].

Проектную отметку гребня плотины назначают по наиболее неблагоприятному расчетному случаю, округлив полученный ре­зультат в сторону запаса.

Если на гребне плотины предусматривается устройство прочного и устойчивого парапета, то величину следует считать от расчетного статического уровня воды до верха па­рапета (рис. 5,б). В этом случае отметка гребня плотины может быть принята равной отметке ФПУ, но она не должна быть ниже, чем отметка НПУ +0,3 м [6,9, с.166].