Проектирование Усть-Камской ГЭС на реке Косьва. Организация работ по возведению ряжевой перемычки. Расчет перемычки на прочность и устойчивость
|
Сокращенный паспорт Усть-Камской ГЭС 7
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 10
1.2 Гидрологические данные 10
1.3 Инженерно - геологические условия 10
1.4 Энерго - экономическая характеристика района 11
2 Водно-энергетические расчеты 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и среднего по водности
при заданной обеспеченности стока 15
2.2.1 Выбор расчетного средневодного года (Р=50%) 17
2.2.2 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 18
2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 19
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 22
2.5 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 23
2.6 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 25
2.7 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в среднем по
водности году. Среднегодовая выработка и график сработки наполнения водохранилища 27
2.8 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 28
3 Основное и вспомогательное оборудование 3 1
3.1 Построение режимного поля 3 1
3.1.1 Выбор турбины по главным универсальным характеристикам 33
3.1.2 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному
расходу 37
3.2 Определение отметки установки колеса гидротурбины 3 8
3.2.1 Работа одного агрегата при расчетном напоре и номинальной мощности 39
3.2.2 Работа одного агрегата при максимальном напоре и номинальной
мощности 39
3.2.3 Работа одного агрегата при минимальном напоре и соответствующей
ему мощности на линии ограничения 40
3.3 Заглубление водозабора на величину воронкообразования 40
3.4 Определение геометрических размеров проточной части 4 1
3.5 Подбор и контрольный расчет отсасывающей трубы 42
3.5.1 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной
установки 45
3.5.2 Определение параметров и размеров гидрогенератора 46
4 Компоновка гидроузла, выбор типа и расчет основных сооружений 50
4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины и гребня быка 50
4.1.1 Бетонные плотины 54
4.2 Гидравлические расчеты 55
4.1.2 Определение ширины водосливного фронта 55
4.1.3 Определение отметки гребня водослива. 56
4.1.4 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 58
4.1.5 Построение профиля водосливной плотины 59
4.1.6 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 60
4.1.7 Расчет водобойной стенки 62
4.1.8 Расчет водобойного колодца 64
4.2 Определение ширины подошвы плотины 66
4.3 Разрезка бетонных плотин швами 66
4.4 Быки 66
4.5 Устои 66
4.6 Дренаж тела бетонных плотин 67
4.7 Галереи в теле плотины 67
4.8 Конструктивные элементы нижнего бьефа 67
4.8.1 Водобой 67
4.8.2 Расчет водобойной плиты на всплытие 68
4.8.3 Зуб и рисберма 68
4.8.4 Рисберма 70
4.9 Фильтрационные расчеты 74
4.9.1 Построение эпюры фильтрационного противодавления 74
4.9.2 Расчёт противофильтрационных элементов 75
4.10 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 76
4.10.1 Определение основных нагрузок, действующих на плотину. 76
4.10.2 Вес сооружения и затворов 76
4.10.3 Сила гидростатического давления воды. 77
4.10.4 Равнодействующая сила взвешивающего давления на подошву плотины 79
4.10.5 Сила фильтрационного давления на подошву плотины 80
4.10.6 Давление грунта 80
4.10.7 Определение нагрузки от волнового давления 81
4.11 Оценка прочности плотины. 82
4.12 Критерии прочности плотины 87
4.13 Проектирование грунтовой плотины 90
4.13.1 Конструирование поперечного профиля плотины 91
4.14 Расчет положения кривой депрессии асфальтобетонной диафрагмы на водонепроницаемом основании 91
4.15 Расчет устойчивости низового откоса каменной плотины 93
5 Технология строительства 100
5.1 Компоновка Усть - Камской ГЭС, типы сооружений 100
5.1.2 Сооружения ГУ 100
5.2 Этапы возведения сооружений и схемы пропуска строительных
расходов 101
5.2.1 Разбивка сооружения на этапы возведения 101
5.3 Гидравлические расчеты 102
5.3.1 Очередность строительства и пропуск строительных расходов 102
5.3.2 Пропуск строительных расходов через гребенку 103
5.3.3 Размеры котлована 105
5.3.4 Расчет трехступенчатой гребенки 106
5.4 Организация и технология работ по возведению перемычек и КНП ..106
5.5 Организация и технология работ по водоотливу 107
5.6 Выбор способа перекрытия 107
5.7 Определение способов производства основных видов работ 108
5.8 Строительный генеральный план 112
5.9 Календарный план 113
5.10 Составление комплексного укрупненного сетевого графика 113
5.11 Уплотнение КНП 1 13
6 Мероприятия по охране окружающей среды 1 16
7 Оценка объёмов продаж электроэнергии и расчет расходов на проект 122
7.1 Определение объёмов генерации производства 122
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 122
7.3 Налоговые расходы 124
7.4 Оценка суммы прибыли 125
7.5 Показатели эффективности проекта 126
7.6 Анализ чувствительности 126
8 Организация и технология возведения ряжевой перемычки. Расчет
перемычки на прочность и устойчивость 129
8.1 Организация и технология возведения ряжевой перемычки 129
8.2 Расчет ряжевой перемычки на устойчивость против сдвига 13 1
8.3 Расчет ряжевой перемычки на прочность 133
Заключение 134
Список использованных источников 137
Приложения
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 10
1.2 Гидрологические данные 10
1.3 Инженерно - геологические условия 10
1.4 Энерго - экономическая характеристика района 11
2 Водно-энергетические расчеты 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и среднего по водности
при заданной обеспеченности стока 15
2.2.1 Выбор расчетного средневодного года (Р=50%) 17
2.2.2 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 18
2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 19
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 22
2.5 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 23
2.6 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 25
2.7 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в среднем по
водности году. Среднегодовая выработка и график сработки наполнения водохранилища 27
2.8 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 28
3 Основное и вспомогательное оборудование 3 1
3.1 Построение режимного поля 3 1
3.1.1 Выбор турбины по главным универсальным характеристикам 33
3.1.2 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному
расходу 37
3.2 Определение отметки установки колеса гидротурбины 3 8
3.2.1 Работа одного агрегата при расчетном напоре и номинальной мощности 39
3.2.2 Работа одного агрегата при максимальном напоре и номинальной
мощности 39
3.2.3 Работа одного агрегата при минимальном напоре и соответствующей
ему мощности на линии ограничения 40
3.3 Заглубление водозабора на величину воронкообразования 40
3.4 Определение геометрических размеров проточной части 4 1
3.5 Подбор и контрольный расчет отсасывающей трубы 42
3.5.1 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной
установки 45
3.5.2 Определение параметров и размеров гидрогенератора 46
4 Компоновка гидроузла, выбор типа и расчет основных сооружений 50
4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины и гребня быка 50
4.1.1 Бетонные плотины 54
4.2 Гидравлические расчеты 55
4.1.2 Определение ширины водосливного фронта 55
4.1.3 Определение отметки гребня водослива. 56
4.1.4 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 58
4.1.5 Построение профиля водосливной плотины 59
4.1.6 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 60
4.1.7 Расчет водобойной стенки 62
4.1.8 Расчет водобойного колодца 64
4.2 Определение ширины подошвы плотины 66
4.3 Разрезка бетонных плотин швами 66
4.4 Быки 66
4.5 Устои 66
4.6 Дренаж тела бетонных плотин 67
4.7 Галереи в теле плотины 67
4.8 Конструктивные элементы нижнего бьефа 67
4.8.1 Водобой 67
4.8.2 Расчет водобойной плиты на всплытие 68
4.8.3 Зуб и рисберма 68
4.8.4 Рисберма 70
4.9 Фильтрационные расчеты 74
4.9.1 Построение эпюры фильтрационного противодавления 74
4.9.2 Расчёт противофильтрационных элементов 75
4.10 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 76
4.10.1 Определение основных нагрузок, действующих на плотину. 76
4.10.2 Вес сооружения и затворов 76
4.10.3 Сила гидростатического давления воды. 77
4.10.4 Равнодействующая сила взвешивающего давления на подошву плотины 79
4.10.5 Сила фильтрационного давления на подошву плотины 80
4.10.6 Давление грунта 80
4.10.7 Определение нагрузки от волнового давления 81
4.11 Оценка прочности плотины. 82
4.12 Критерии прочности плотины 87
4.13 Проектирование грунтовой плотины 90
4.13.1 Конструирование поперечного профиля плотины 91
4.14 Расчет положения кривой депрессии асфальтобетонной диафрагмы на водонепроницаемом основании 91
4.15 Расчет устойчивости низового откоса каменной плотины 93
5 Технология строительства 100
5.1 Компоновка Усть - Камской ГЭС, типы сооружений 100
5.1.2 Сооружения ГУ 100
5.2 Этапы возведения сооружений и схемы пропуска строительных
расходов 101
5.2.1 Разбивка сооружения на этапы возведения 101
5.3 Гидравлические расчеты 102
5.3.1 Очередность строительства и пропуск строительных расходов 102
5.3.2 Пропуск строительных расходов через гребенку 103
5.3.3 Размеры котлована 105
5.3.4 Расчет трехступенчатой гребенки 106
5.4 Организация и технология работ по возведению перемычек и КНП ..106
5.5 Организация и технология работ по водоотливу 107
5.6 Выбор способа перекрытия 107
5.7 Определение способов производства основных видов работ 108
5.8 Строительный генеральный план 112
5.9 Календарный план 113
5.10 Составление комплексного укрупненного сетевого графика 113
5.11 Уплотнение КНП 1 13
6 Мероприятия по охране окружающей среды 1 16
7 Оценка объёмов продаж электроэнергии и расчет расходов на проект 122
7.1 Определение объёмов генерации производства 122
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 122
7.3 Налоговые расходы 124
7.4 Оценка суммы прибыли 125
7.5 Показатели эффективности проекта 126
7.6 Анализ чувствительности 126
8 Организация и технология возведения ряжевой перемычки. Расчет
перемычки на прочность и устойчивость 129
8.1 Организация и технология возведения ряжевой перемычки 129
8.2 Расчет ряжевой перемычки на устойчивость против сдвига 13 1
8.3 Расчет ряжевой перемычки на прочность 133
Заключение 134
Список использованных источников 137
Приложения
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.
Одним из основных сооружений ГЭС является плотина, которая служит для подпора воды, с последующим преобразованием энергии воды в электрическую. В результате разрушения плотины, появляется угроза затопления больших территорий. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в СНиПах и нормативных документах.
Завершающей работой в специальности «Строительство» в данном случае является проектирование Усть-Камской ГЭС на реке Косьва. В проект входит определение ее установленной мощности, выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования, расчет гидротехнических сооружений, определение основных этапов строительства, а также экономическое обоснование строительства данного энергообъекта.
Одним из основных сооружений ГЭС является плотина, которая служит для подпора воды, с последующим преобразованием энергии воды в электрическую. В результате разрушения плотины, появляется угроза затопления больших территорий. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в СНиПах и нормативных документах.
Завершающей работой в специальности «Строительство» в данном случае является проектирование Усть-Камской ГЭС на реке Косьва. В проект входит определение ее установленной мощности, выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования, расчет гидротехнических сооружений, определение основных этапов строительства, а также экономическое обоснование строительства данного энергообъекта.
Проектируемая Усть-Камская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Косьве в Губахинском районе Пермского края, расположенная у посёлка Широковского. Назначение ГЭС энергетическое. Усть-Камская ГЭС оказывает влияние на социально-экономические условия Пермского региона, обеспечивая его электроэнергией.
Створ проектируемой ГЭС был выбран с учетом минимальных объемов выемок при строительстве основных сооружений и минимальной длины напорного фронта.
Относительная ширина створа позволяет отнести его к широким створам, где русло реки перекрывают бетонной гравитационной и грунтовой плотинами. Берега выбранного створа крутые, расположенные в горной местности.
Климат района расположения ГЭС умеренно-континентальный, с продолжительной зимой и коротким летом. Минимальная годовая температура достигает -47 °С, максимальная +37 °С, продолжительность безморозного периода — 181 день.
Водный режим реки Косьва характеризуется чётко выраженным весенним половодьем, летне-осенними дождевыми паводками и устойчивой зимней меженью. Доля талых вод в стоке реки составляет около 60 %, половодье обычно начинается в апреле, его средняя продолжительность составляет 65 дней. Среднегодовой расход воды в реке составляет 68,7 м3/с. Питание реки смешанное, с преобладанием снегового.
Преобладающее направление ветра в районе гидроузла-юго-восточное. Расчет параметров волн ветрового нагона и наката использовался при определении отметки грунтовой плотины в соответствии со СНиП 2.06.04-82* «Нагрузки и воздействия на ГТС (волновые, ледовые и от судов)». Из двух полученных отметок для основного и особого сочетания нагрузок выбрали наиболее высокую: ѴГГП = 210,8 м
Отметка УМО была выбрана в результате проведения водохозяйственного расчета маловодного года и равна 199,4 м. Отметка ФПУ=208м, была принята и подтверждена в дальнейшем при ее проверке на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном случае.
Объем водохранилища 1,2 км3. Полезный объем водохранилища 0,7 км3. Коэффициент зарегулированности стока В > 0,3, значит, тип регулирования- многолетнее. Установленная мощность Усть-Камской ГЭС была определена в результате расчета сработки -наполнения водохранилища и равна 28 МВт. Среднемноголетняя выработка электроэнергии: 154,2 млн кВт • ч.
Тип гидротурбины выбираем исходя из величины максимального напора на станции 34,8 м и отношения минимального напора к предельному напору турбины. В результате технико-экономического обоснования выбираем турбину ПЛ40б-В с диаметром 3,15 м, в количестве 2 и синхронной частотой вращения 230,8 об/мин.
Учитывая особенности расположения створа ГУ была выбрана русловая компоновка сооружений, основной особенностью которой является двух очередная схема возведения сооружений.
Конструктивно проектированная Усть-Камская ГЭС представляет собой средненапорную плотинную гидроэлектростанцию с русловым зданием ГЭС (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Сооружения гидроэлектростанции относятся к I классу капитальности, в соответствии со СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения», в зависимости от высоты плотины, типа основания и социально-экономических последствий, в случае разрушения или неисправной работы. Состав напорного фронта включает в себя общие сооружения- левобережную и правобережную каменно-набросную плотины, водосливную бетонную плотину, и специальное сооружение-здание ГЭС, 31 м.
На отметке гребня быка проектируем двухстороннюю полосу движения, для дороги II класса.
Бетонная водосливная плотина-гравитационного типа с поверхностным водосливом, имеющим три пролета ширина каждого из них в свету составляет 8 метров.
Профиль плотины представлен треугольником с вершиной на отметке НПУ 207 м., и вертикальной напорной гранью. Заложение низовой грани принимается равной 0,72. Оголовок плотины очерчен по координатам Крюгера-Офицерова . Ширина подошвы плотины-31,6 м. Для перекрытия водосливных пролетов используется три плоских затвора, весом 72,2 кН, каждый.
В теле плотины предусматривается вертикальный дренаж. Расстояние от оси дренажа до напорной грани 6,5 м назначается в соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные» из условия не превышения критического среднего градиента напора для бетонной гравитационной плотины. Дренаж выполняют в виде вертикальных скважин d=200 мм, находящихся на расстоянии 3 метра друг от друга и имеют выход в продольные галереи, расположенные на отметках 178,8- галерея, размером 3 на 3 м и 163,9 м- галерея, размером 3,5 на 3,5 м соответственно. Галереи предназначены не только для сбора воды, но и производства ремонтных работ, выполнения визуальных осмотров в эксплуатационный период и размещении КИА.
Скальное основание, сложенное магматическими изверженными породами- алевролитами, которые отличаются высокой прочностью.
В состав подземного контура входит дренаж, ось которого вертикальна, и однорядная наклонная завеса, глубиной, 17,4 м., и максимальной толщиной у подошвы плотины 1,74 м. Толщина завесы определяется градиентом и напором на завесе. Ее ось расположена в 3,2 м от напорной. Глубина дренажных скважин составляет 8,7 м. Ось дренажной завесы удалена от оси завесы на расстояние, равное 4 метра.
При проектировании плотин высотой до 40 метров на скальном основании с относительной шириной створа ^ > 3, предусматривается сопряжение бьефов по схеме донного гидравлического прыжка. В целях затопления избыточного потока и гашения энергии устраиваем водобойный колодец, глубиною 5,7 м. Выбор в пользу применения водобойного колодца сделан при технико-экономическом обосновании. Достоверность предварительно назначенной толщины плиты крепления водобоя подтверждена проверкой устойчивости против опрокидывания и она равна 4,4 м. На рисберме крепление плит в направлении потока облегчается и уменьшается от 4 до 2,1 м. Концевой участок рисбермы выполнен в виде зуба.
При расчетах плотин: на общую прочность и устойчивость по первой группе предельных состояний на сокращенный состав нагрузок для основного и особого их сочетаний, установлено, что нормальные напряжения, действующие по контактному сечению являются сжимающими, а максимальные главные напряжения в бетоне низовой грани, определяющие зоны прочности, не превышают реальные сопротивления бетона сжатию. Коэффициент устойчивости плотины против плоского сдвига составляет 1,31, при нормативном коэффициенте надежности по ответственности 1,25;
Для возведения тела плотины в ней используется грунтовый строительный материал-каменная наброска, имеющийся в карьерах вблизи створа ГУ. Для возведения противофильтрационного элемента используется-асфальтобетон. Преимущества асфальтобетонной диафрагмы: высокая надежность и водонепроницаемость при значительных осадках и деформациях тела плотины. В процессе эксплуатация каменная наброска сильно оседает, а диафрагма хорошо работает на сжатие.
Основные параметры поперечного сечения грунтовой плотины назначены с учетом плотин аналогов. Откосы приняты с учетом постоянного заложения по высоте плотины, верховой и низовой m=1,2.
По высоте грунтовой плотины располагаются бермы. Толщина асфальтобетонной диафрагмы возрастает сверху вниз. Толщина по низу устанавливается в соответствии со СНиП 2.06.05-84* «Плотины из грунтовых материалов», и равна 0,7 м, по верху 0,5 м. Между крупнообломочным материалом упорных призм и негрунтовым противофильтрационным устройством предусматриваются переходные слои толщиной три метра из песка.
Отметка гребня плотины назначена с учетом его возвышения над расчетным уровнем воды в глубоководной зоне.
Так как низовая часть плотины выполнена из каменной наброски, то устройство дренажа не требуется.
Фильтрационный расчет с целью определения положения депрессионной кривой, точки выхода фильтрационного потока на низовой откос и фильтрационный расход были выполнены гидравлическим методом.
Расчет устойчивости низового откоса против оползания был выполнен согласно СП 39.13330-2012 «Плотины из грунтовых материалов», методом круглоцилиндрических поверхностей, который подтвердил верность предварительно назначенных основных параметров грунтовой плотины куст.мин=1,25.
Створ проектируемой ГЭС был выбран с учетом минимальных объемов выемок при строительстве основных сооружений и минимальной длины напорного фронта.
Относительная ширина створа позволяет отнести его к широким створам, где русло реки перекрывают бетонной гравитационной и грунтовой плотинами. Берега выбранного створа крутые, расположенные в горной местности.
Климат района расположения ГЭС умеренно-континентальный, с продолжительной зимой и коротким летом. Минимальная годовая температура достигает -47 °С, максимальная +37 °С, продолжительность безморозного периода — 181 день.
Водный режим реки Косьва характеризуется чётко выраженным весенним половодьем, летне-осенними дождевыми паводками и устойчивой зимней меженью. Доля талых вод в стоке реки составляет около 60 %, половодье обычно начинается в апреле, его средняя продолжительность составляет 65 дней. Среднегодовой расход воды в реке составляет 68,7 м3/с. Питание реки смешанное, с преобладанием снегового.
Преобладающее направление ветра в районе гидроузла-юго-восточное. Расчет параметров волн ветрового нагона и наката использовался при определении отметки грунтовой плотины в соответствии со СНиП 2.06.04-82* «Нагрузки и воздействия на ГТС (волновые, ледовые и от судов)». Из двух полученных отметок для основного и особого сочетания нагрузок выбрали наиболее высокую: ѴГГП = 210,8 м
Отметка УМО была выбрана в результате проведения водохозяйственного расчета маловодного года и равна 199,4 м. Отметка ФПУ=208м, была принята и подтверждена в дальнейшем при ее проверке на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном случае.
Объем водохранилища 1,2 км3. Полезный объем водохранилища 0,7 км3. Коэффициент зарегулированности стока В > 0,3, значит, тип регулирования- многолетнее. Установленная мощность Усть-Камской ГЭС была определена в результате расчета сработки -наполнения водохранилища и равна 28 МВт. Среднемноголетняя выработка электроэнергии: 154,2 млн кВт • ч.
Тип гидротурбины выбираем исходя из величины максимального напора на станции 34,8 м и отношения минимального напора к предельному напору турбины. В результате технико-экономического обоснования выбираем турбину ПЛ40б-В с диаметром 3,15 м, в количестве 2 и синхронной частотой вращения 230,8 об/мин.
Учитывая особенности расположения створа ГУ была выбрана русловая компоновка сооружений, основной особенностью которой является двух очередная схема возведения сооружений.
Конструктивно проектированная Усть-Камская ГЭС представляет собой средненапорную плотинную гидроэлектростанцию с русловым зданием ГЭС (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Сооружения гидроэлектростанции относятся к I классу капитальности, в соответствии со СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения», в зависимости от высоты плотины, типа основания и социально-экономических последствий, в случае разрушения или неисправной работы. Состав напорного фронта включает в себя общие сооружения- левобережную и правобережную каменно-набросную плотины, водосливную бетонную плотину, и специальное сооружение-здание ГЭС, 31 м.
На отметке гребня быка проектируем двухстороннюю полосу движения, для дороги II класса.
Бетонная водосливная плотина-гравитационного типа с поверхностным водосливом, имеющим три пролета ширина каждого из них в свету составляет 8 метров.
Профиль плотины представлен треугольником с вершиной на отметке НПУ 207 м., и вертикальной напорной гранью. Заложение низовой грани принимается равной 0,72. Оголовок плотины очерчен по координатам Крюгера-Офицерова . Ширина подошвы плотины-31,6 м. Для перекрытия водосливных пролетов используется три плоских затвора, весом 72,2 кН, каждый.
В теле плотины предусматривается вертикальный дренаж. Расстояние от оси дренажа до напорной грани 6,5 м назначается в соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные» из условия не превышения критического среднего градиента напора для бетонной гравитационной плотины. Дренаж выполняют в виде вертикальных скважин d=200 мм, находящихся на расстоянии 3 метра друг от друга и имеют выход в продольные галереи, расположенные на отметках 178,8- галерея, размером 3 на 3 м и 163,9 м- галерея, размером 3,5 на 3,5 м соответственно. Галереи предназначены не только для сбора воды, но и производства ремонтных работ, выполнения визуальных осмотров в эксплуатационный период и размещении КИА.
Скальное основание, сложенное магматическими изверженными породами- алевролитами, которые отличаются высокой прочностью.
В состав подземного контура входит дренаж, ось которого вертикальна, и однорядная наклонная завеса, глубиной, 17,4 м., и максимальной толщиной у подошвы плотины 1,74 м. Толщина завесы определяется градиентом и напором на завесе. Ее ось расположена в 3,2 м от напорной. Глубина дренажных скважин составляет 8,7 м. Ось дренажной завесы удалена от оси завесы на расстояние, равное 4 метра.
При проектировании плотин высотой до 40 метров на скальном основании с относительной шириной створа ^ > 3, предусматривается сопряжение бьефов по схеме донного гидравлического прыжка. В целях затопления избыточного потока и гашения энергии устраиваем водобойный колодец, глубиною 5,7 м. Выбор в пользу применения водобойного колодца сделан при технико-экономическом обосновании. Достоверность предварительно назначенной толщины плиты крепления водобоя подтверждена проверкой устойчивости против опрокидывания и она равна 4,4 м. На рисберме крепление плит в направлении потока облегчается и уменьшается от 4 до 2,1 м. Концевой участок рисбермы выполнен в виде зуба.
При расчетах плотин: на общую прочность и устойчивость по первой группе предельных состояний на сокращенный состав нагрузок для основного и особого их сочетаний, установлено, что нормальные напряжения, действующие по контактному сечению являются сжимающими, а максимальные главные напряжения в бетоне низовой грани, определяющие зоны прочности, не превышают реальные сопротивления бетона сжатию. Коэффициент устойчивости плотины против плоского сдвига составляет 1,31, при нормативном коэффициенте надежности по ответственности 1,25;
Для возведения тела плотины в ней используется грунтовый строительный материал-каменная наброска, имеющийся в карьерах вблизи створа ГУ. Для возведения противофильтрационного элемента используется-асфальтобетон. Преимущества асфальтобетонной диафрагмы: высокая надежность и водонепроницаемость при значительных осадках и деформациях тела плотины. В процессе эксплуатация каменная наброска сильно оседает, а диафрагма хорошо работает на сжатие.
Основные параметры поперечного сечения грунтовой плотины назначены с учетом плотин аналогов. Откосы приняты с учетом постоянного заложения по высоте плотины, верховой и низовой m=1,2.
По высоте грунтовой плотины располагаются бермы. Толщина асфальтобетонной диафрагмы возрастает сверху вниз. Толщина по низу устанавливается в соответствии со СНиП 2.06.05-84* «Плотины из грунтовых материалов», и равна 0,7 м, по верху 0,5 м. Между крупнообломочным материалом упорных призм и негрунтовым противофильтрационным устройством предусматриваются переходные слои толщиной три метра из песка.
Отметка гребня плотины назначена с учетом его возвышения над расчетным уровнем воды в глубоководной зоне.
Так как низовая часть плотины выполнена из каменной наброски, то устройство дренажа не требуется.
Фильтрационный расчет с целью определения положения депрессионной кривой, точки выхода фильтрационного потока на низовой откос и фильтрационный расход были выполнены гидравлическим методом.
Расчет устойчивости низового откоса против оползания был выполнен согласно СП 39.13330-2012 «Плотины из грунтовых материалов», методом круглоцилиндрических поверхностей, который подтвердил верность предварительно назначенных основных параметров грунтовой плотины куст.мин=1,25.