Основная расчетная формула

Выполняется для определения расчетных размеров бетонной водосливной плотины.

II.1

где m—коэффициент расхода водослива, m=0.47..0.49;

B—ширина водосливного фронта;

Н₀—напор на гребне водослива.

Поскольку в данном уравнении неизвестны величины В_фр и Н₀, то уравнение решается методом постепенного приближения. Поэтому необходимо определить напор на гребне в первом приближении:

II.2

где , q_р—расчетный погонный расход на водосливе, который зависит от грунта и определяется по формуле:

II.3

II.4

где k—коэффициент, определяемый по графику рис.II.1;

q—погонный расход, зависящий от вида грунта основания, q=f(d₅₀);

H₂—глубина воды в нижнем бьефе плотины;

V_нер—придонная неразмывающая скорость потока или максимальная скорость потока, при которой не начинается движение частиц грунта основания (V_нер зависит от грунта).

V_нер определяется по формуле:

II.5

где —неразмывающая скорость на высоте 1 м от дна (дается в задании).

Рис.II.1. График для определения коэффициента К.

Для приближенных расчетов можно принимать погонный расход q равным:

· для песчаных грунтов—12..15 м³/с;

· для глинистых грунтов—14..18 м³/с.

Для более точного расчета погонного расхода используют формулу II.3.

Таким образом, определив напор на гребне водосливной плотины в первом приближении, определяем ширину отверстия:

II.6

Рекомендуемые значения b: 6, 7, 8, 10, 12, 14 м (кратное 1 м).

Количество отверстий на водосливном фронте:

II.7

Желательно принимать четное количество отверстий..

При В_фр > 40 м ширину фронта делят на секции (В_сек м). Для обеспечения неопасных деформаций в теле бетонной плотины дальнейшие расчеты ведут на ширину секции.

Рис.II.2. Определение ширины фронта.

Толщина бычков определяется по формуле:

II.8

Рекомендуемая толщина бычков 2..3м. При делении водосливного фронта на секции между секциями устраиваются расширенные бычки, толщина которых на (0,5…1) м больше обычных бычков.

Рис.II.3. Разрезка плотины на секции:

1-неразрезной бычок; 2-шов-надрез; 3-разрезной бычок; 4-деформационный шов.

Рис. II.4. Схемы неразрезных (а) и разрезных (б) быков

Окончательная ширина фронта определяется по формуле:

II.9

Рис. II.5. Схема очертания быка в плане:

1 – паз ремонтно-аварийного затвора 2; 3 – паз рабочего затвора

Поскольку бычки создают препятствие потоку, сжимая его, то водосливной фронт становится меньше. Поэтому необходимо определить ширину водосливного фронта с учетом сжатия потока.

(2N-2) II.10

где x— коэффициент, учитывающий форму оголовка бычка.

Рис.II.6. Определение коэффициента x в зависимости от формы оголовка бычка.

Определяем напор на гребне во втором приближении:

II.11

Рис.II.7. Учет сжатия в расчетах ширины фронта.

Высота бетонной водосливной плотины определяется по формуле:

II.12

или II.13

В дальнейших расчетах за расчетный напор на гребне водослива принимается напор Н₀^``.