RU2573328C2 - Reserve spillway of soil retaining structure (versions) - Google Patents
Reserve spillway of soil retaining structure (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573328C2 RU2573328C2 RU2014100661/13A RU2014100661A RU2573328C2 RU 2573328 C2 RU2573328 C2 RU 2573328C2 RU 2014100661/13 A RU2014100661/13 A RU 2014100661/13A RU 2014100661 A RU2014100661 A RU 2014100661A RU 2573328 C2 RU2573328 C2 RU 2573328C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spillway
- insert
- soil
- eroded
- dam
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Revetment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в грунтовом подпорном сооружении для пропуска паводков редкой повторяемости при наличии в составе гидроузла основного водосброса.The invention relates to hydraulic engineering construction and can be used as an auxiliary spillway in an underground retaining structure for passing floods of rare frequency in the presence of a main spillway in the hydraulic system.
Известно водосбросное сооружение (SU 1209754, опубл. 07.02.1986), включающее размываемую грунтовую вставку, уложенную на бетонный флютбет между бетонными устоями.Known spillway structure (SU 1209754, publ. 02/07/1986), including eroded soil insert, laid on a concrete flute between concrete abutments.
Недостатком данного решения является то, что при размыве грунтовой вставки происходит полное опорожнение водоема до бетонного флютбета, что чревато затоплением территорий, расположенных ниже по течению русла реки. Отсутствие гасителей энергии водного потока в нижнем бьефе будет сопровождаться размывом отводящего канала. Наличие бетонных элементов в конструкции резервного водосброса увеличивает стоимость строительства водопропускного сооружения.The disadvantage of this solution is that when the soil insert is eroded, the reservoir completely empties to the concrete flat bet, which is fraught with flooding of territories located downstream of the river bed. The absence of water flow energy absorbers in the downstream will be accompanied by erosion of the discharge channel. The presence of concrete elements in the design of the backup spillway increases the cost of building a culvert.
Известен резервный водосброс подпорного сооружения (Патент RU 2071527, опубл. 10.01.1997), включающий размываемую вставку, выполненную в виде грунтовой плотины с отметкой гребня ниже отметки гребня подпорного сооружения и заключенную с боков и снизу в одежду из неразрываемого материала.A known spillway of a retaining structure (Patent RU 2071527, publ. 10.01.1997), including a washable insert made in the form of a soil dam with a crest mark below the crest mark of a retaining structure and enclosed from the sides and bottom in clothing made of indissoluble material.
Недостатком данного решения является то, что конструктивные элементы водосброса выполнены из бетона и стальных шпунтов, что значительно увеличивает материалоемкость и стоимость строительства водосбросного сооружения. Другим недостатком является то, что по окончанию паводка шпунт необходимо извлекать из грунтовой плотины.The disadvantage of this solution is that the spillway structural elements are made of concrete and steel sheet piles, which significantly increases the material consumption and the cost of construction of a spillway structure. Another disadvantage is that at the end of the flood, the tongue must be removed from the soil dam.
Известен резервный водосброс грунтовой плотины (Патент RU 2498007, опубл. 13.04.2012), предназначенный для пропуска чрезвычайных паводков, выполненный в гребне плотины, имеющий защитное пленочное водонепроницаемое покрытие низового откоса.Known reserve spillway of an earth dam (Patent RU 2498007, publ. 04/13/2012), designed to pass emergency floods, made in the crest of the dam, with a protective film waterproof coating of the bottom slope.
Недостатком данного решения является то, что на строительство резервного водосброса может потребоваться больше времени, чем его необходимо для пропуска незапланированного чрезвычайного паводка, вследствие чего устройство сооружения может только осложнить ситуацию на гидроузле и привести к переливу воды через гребень грунтовой плотины. Другой недостаток резервного водосброса заключается в том, что применение данной конструкции водосброса возможно только для малых прудов и водохранилищ с относительно небольшим сбросным расходом до 50 м3/с.The disadvantage of this solution is that the construction of a backup spillway may take longer than it is necessary to pass an unplanned emergency flood, as a result of which the construction device can only complicate the situation at the hydroelectric complex and lead to overflow of water through the crest of the soil dam. Another disadvantage of the backup spillway is that the use of this spillway design is possible only for small ponds and reservoirs with a relatively small discharge flow rate of up to 50 m 3 / s.
Известна размываемая грунтовая плотина резервного водосброса (Патент RU 2011736, опубл. 30.04.1994), включающая верховую и низовую призмы с откосами, комбинированное противофильтрационное устройство, содержащие наклонную в сторону нижнего бьефа вставку из материала с коэффициентом трения, отличным от коэффициента трения грунта низовой призмы.Known eroded soil dam spillway (Patent RU 2011736, publ. 04/30/1994), including the upper and lower prisms with slopes, combined anti-filter device containing inclined to the downstream insert from the material with a coefficient of friction different from the coefficient of friction of the soil of the lower prism .
Недостатком вышеприведенного аналога является то, что эффективность резервного водосброса будет зависеть от оползания низовой призмы по наклонной вставке из песка или синтетической пленки. Однако сдвиг низовой призмы будет происходить под действием гидростатического давления и фильтрационных сил в пределах низовой призмы. Поскольку движение фильтрационного потока в грунтовом массиве происходит очень медленно, а силы трения по поверхности сдвига снижаются незначительно, то оползание низовой призмы будет происходить в течение длительного периода. В результате обрушение гребня плотины также будет осуществляться замедленно, что в конечном итоге снижает эффективность размыва грунтовой плотины резервного водосброса.The disadvantage of the above analogue is that the effectiveness of the backup spillway will depend on the creep of the bottom prism along an inclined insert made of sand or a synthetic film. However, the shift of the lower prism will occur under the influence of hydrostatic pressure and filtration forces within the lower prism. Since the movement of the filtration flow in the soil mass occurs very slowly, and the friction forces along the shear surface decrease slightly, the creep of the bottom prism will occur for a long period. As a result, the collapse of the dam crest will also be slowed down, which ultimately reduces the erosion efficiency of the soil dam of the spillway.
Кроме того, противофильтрационное устройство в виде экрана будет препятствовать размыву грунтовой плотины резервного водосброса, в результате чего пропускная способность уменьшится, что в свою очередь снизит эффективность, а следовательно, и безопасность сооружения.In addition, an anti-filter device in the form of a screen will prevent erosion of the soil dam of the backup spillway, as a result of which the throughput will decrease, which in turn will reduce the efficiency and, consequently, the safety of the structure.
Прототипом предлагаемого технического решения является резервный водосброс грунтового подпорного сооружения (SU 1532656, опубл. 30.12.1989), включающий устои и флютбет из бетона, расположенную между ними грунтовую размываемую вставку, выполненную в виде плотины высотой, меньшей высоты подпорного сооружения.The prototype of the proposed technical solution is a backup spillway of an underground retaining structure (SU 1532656, publ. 12/30/1989), which includes abutments and a concrete flute bet, an eroded soil insert located between them, made in the form of a dam with a height less than the height of the retaining structure.
Недостатком вышеприведенного изобретения является то, что требуется достаточно длительное время на возведение резервного водосброса из-за устройства основных элементов - устоев и флютбета из бетона и сложности выполнения грунтовой вставки, что увеличивает стоимость строительства резервного водосброса.The disadvantage of the above invention is that it takes a sufficiently long time to build a backup spillway due to the arrangement of the main elements - abutments and a concrete flute bet and the complexity of the soil insert, which increases the cost of building a backup spillway.
Цель изобретения - пропуск паводка редкой повторяемости за счет размываемой грунтовой вставки в теле грунтового подпорного сооружения и сокращение стоимости резервного водосброса.The purpose of the invention is to pass the flood of rare frequency due to eroded soil insert in the body of the soil retaining structure and reducing the cost of the backup spillway.
Сущность изобретения - создание резервного водосброса для пропуска паводковых вод редкой повторяемости и повышение эффективности его работы.The essence of the invention is the creation of a backup spillway for the passage of flood waters of rare frequency and increasing its efficiency.
Технический результат - безопасный пропуск паводка редкой повторяемости и предотвращения разрушения грунтового подпорного сооружения.EFFECT: safe passage of a flood of rare repeatability and prevention of destruction of an underground retaining structure.
Технический результат по первому варианту достигается за счет устройства резервного водосброса в теле грунтового подпорного сооружения (например, плотины или дамбы) в виде призмы трапецеидального сечения из легкоразрушаемой грунтовой вставки, защищенной со стороны верхнего бьефа водосливным экраном из геомембраны, расположенной между защитным слоем грунта со стороны верхового откоса и вставкой, находящейся в ложе из водонепроницаемого полимерного материала - геомембраны, которая закреплена на верховом откосе и бровках откосов прорана с помощью железобетонных плит.The technical result according to the first embodiment is achieved by means of a backup spillway device in the body of an underground retaining structure (for example, a dam or dam) in the form of a trapezoidal prism from an easily destructible soil insert, protected from the upstream side by a geomembrane spillway located between the protective soil layer from the side uphill slope and an insert located in a bed of waterproof polymeric material - a geomembrane, which is mounted on the uphill slope and the edges of the slopes of the gap on using reinforced concrete slabs.
Технический результат - безопасный пропуск паводка редкой повторяемости и предотвращения разрушения грунтового подпорного сооружения.EFFECT: safe passage of a flood of rare repeatability and prevention of destruction of an underground retaining structure.
Технический результат по второму варианту достигается за счет устройства нескольких грунтовых размываемых вставок в виде секций и представляющих собой дамбу или плотину с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения, отличающийся тем, что каждая размываемая вставка выполнена в виде призмы трапецеидального сечения, расположенной в водопроводящей части резервного водосброса, где по всему периметру ложа, а также на верховом и низовом откосах устраивается защитное покрытие из полимерной геомембраны, которая заполняется в период строительства грунтом, аналогичным телу плотины, при этом для повышения эффективности сработки размываемых вставок при нескольких секциях водосброса отметка верха размываемых вставок устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ - 0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ - 1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее.The technical result according to the second embodiment is achieved due to the arrangement of several soil washable inserts in the form of sections and representing a dam or dam with a top mark less than that of the retaining structure, characterized in that each washable insert is made in the form of a trapezoidal prism located in the water supply parts of the reserve spillway, where, along the entire perimeter of the bed, as well as on the upper and lower slopes, a protective coating of polymer geomembrane is arranged, which is filled in the period from construction with soil similar to the body of the dam, while to increase the efficiency of erosion of eroded inserts for several sections of the spillway, the top mark of eroded inserts is set: for the first section - at the FPU mark, for the second - at the mark (FPU - 0.5 m), for the third - at the mark (FPU - 1.0 m) and so on, ensuring the sequential inclusion of the last section, then the penultimate, and so on.
Резервный водосброс предназначен для предотвращения разрушения плотины в случае пропуска паводковых вод редкой повторяемости, при этом большая часть паводка пропускается через основной водосброс (например, береговой).The reserve spillway is designed to prevent dam destruction in the event of the passage of flood waters of infrequent frequency, with most of the flood passing through the main spillway (for example, coastal).
Изобретение поясняется фигурами: фиг. 1 - схема резервного водосброса грунтового подпорного сооружения, вид сверху; фиг. 2 - поперечный разрез грунтового подпорного сооружения при наличии одной секции резервного водосброса, разрез А-А; фиг. 3 - продольный разрез грунтового подпорного сооружения при наличии одной секции резервного водосброса, разрез Б-Б; фиг. 4 - схема грунтового подпорного сооружения при наличии одной секции резервного водосброса при отметке верха размываемой вставки на отметке форсированного подпорного уровня (ФПУ); фиг. 5 - схема грунтового подпорного сооружения при наличии нескольких секций резервного водосброса на разных отметках верха размываемых вставок.The invention is illustrated by the figures: FIG. 1 is a diagram of the backup spillway of an underground retaining structure, top view; FIG. 2 - transverse section of the soil retaining structure in the presence of one section of the backup spillway, section AA; FIG. 3 - a longitudinal section of the soil retaining structure in the presence of one section of the backup spillway, section BB; FIG. 4 is a diagram of a soil retaining structure in the presence of one section of the backup spillway at the mark of the top of the eroded insert at the mark of the forced retaining level (FPU); FIG. 5 is a diagram of a soil retaining structure in the presence of several sections of a backup spillway at different elevations of the top of eroded inserts.
Цифрами на чертежах обозначено: 1 - порог грунтовой плотины под размываемой вставкой; 2 - крепление железобетонными плитами защитного покрытия; 3 - защитное покрытие из полимерной геомембраны; 4 - водосливной экран из геомембраны; 5 - сильнофильтрующий элемент из двух или трех слоев геотекстиля; 6 - размываемая грунтовая вставка; 7 - водопроводящая часть (тракт) резервного водосброса; 8 - гребень грунтового подпорного сооружения; 9 - области размыва на низовой грани размываемой вставки; 10 - перфорированная часть защитного покрытия из геомембраны; 11 - геотекстиль («Дорнит») в два или три слоя по типу обратного фильтра; 12 - ковш с каменной наброской; 13 - секции резервного водосброса; 14 - основной водосброс (береговой).The numbers in the drawings indicate: 1 - threshold of the soil dam under the eroded insert; 2 - fastening with reinforced concrete slabs of a protective coating; 3 - a protective coating of polymer geomembrane; 4 - spillway screen from the geomembrane; 5 - strongly filtering element of two or three layers of geotextiles; 6 - eroded soil insert; 7 - water supply part (path) of the backup spillway; 8 - crest of an underground retaining structure; 9 - erosion area on the bottom edge of the eroded insert; 10 - perforated part of the protective coating of the geomembrane; 11 - geotextile ("Dornit") in two or three layers according to the type of inverse filter; 12 - a bucket with a stone outline; 13 - section of the backup spillway; 14 - main spillway (coastal).
Резервный водосброс состоит из порога грунтовой плотины 1 высотой Нпрг. Над порогом находится грунтовая вставка 6 из местных материалов высотой Нвст, которая расположена в ложе защитного покрытия в виде полимерной геомембраны 3. Крепление покрытия осуществляется железобетонными плитами 2 со стороны верхнего бьефа водоема и на бровках откосов водопроводящего тракта 7. Со стороны верхового откоса на размываемую грунтовую вставку укладывается водосливной экран из геомембраны 4 под углом 75°-80° в сторону верхнего бьефа водоема относительно гребня грунтового подпорного сооружения 8, который крепится с помощью сварки к ранее уложенному полотнищу в ложе призмы трапецеидального сечения. На водосливной экран из геомембраны укладывается сильнофильтрующий элемент из двух или трех слоев геотекстиля (например, «Дорнита» с коэффициентом фильтрации 50-100 см/с). Со стороны низового откоса на пороге грунтовой плотины в быстроток устраивают перфорированную часть из геомембраны 10, которая крепится к защитному покрытию и служит для отвода фильтрационного потока. Под перфорированной частью укладывают геотекстиль в два или три слоя по типу обратного фильтра 11. В нижнем бьефе на низовом откосе порога перфорированная часть защитного покрытия крепится с помощью железобетонных плит на бровках быстротока. Концевая часть защитного покрытия крепится к предыдущей части путем сварки, на бровках сверху на геомембрану укладывают железобетонные плиты, а в начале отводящего канала - каменной наброской в ковше 12.The reserve spillway consists of a threshold of a
Резервный водосброс включает в себя одну или несколько размываемых грунтовых вставок, представленных в виде секций 13.Reserve spillway includes one or more eroded soil inserts, presented in the form of
Основной водосброс (например, береговой) 14 расположен в теле грунтовой плотины на отметке нормального подпорного уровня (НПУ).The main spillway (for example, coastal) 14 is located in the body of the soil dam at the level of the normal retaining level (NPU).
Резервный водосброс выполняется следующим образом (фиг. 1-5).Reserve spillway is as follows (Fig. 1-5).
Сначала выполняется порог грунтовой плотины 1 из грунта аналогично телу плотины, затем устраивается водопроводящая часть 7 из одной или нескольких секций резервного водосброса 13. По периметру трапецеидального сечения водопроводящего тракта одной или нескольких секций раскладывается заранее изготовленное защитное покрытие 3. Защитное покрытие изготавливают из полимерной геомембраны (например, выпускаемой по ТУ 5774-002-39504194-97 «Геомембрана гидроизоляционная полимерная рулонная», разработанным ООО «СК «Гидрокор», и по ТУ 2246-001-56910145-2004 (лист полимерный ТИП 1), разработанным компанией «Техполимер»). Геомембрану укладывают вручную, соединяя отдельные части между собой с помощью сварки (например, экструдером ПСТ-2) и закрепляя со стороны верхнего бьефа, на бровках одной или нескольких секций и в нижнем бьефе железобетонными плитами, а вначале отводящего канала выполняют крепление в виде каменной наброски (бутовый камень) 12. На защитном покрытии в пределах водопроводящей части выполняется размываемая грунтовая вставка 6 из грунта аналогично телу плотины, в которой размещается водосливной экран из геомембраны 4, прикрепленный к защитному покрытию путем сварки. На водосливной экран крепится сильнофильтрующий элемент 5, например, из двух или трех слоев геотекстиля («Дорнит» плотностью 300-450 г/м2) с помощью водоотталкивающего клея («Ферозит 111» - клей для армирующей сетки, серый (армирован волокном, морозостойкий, водоотталкивающий). Со стороны верхового откоса водосливной экран опирается на грунтовую вставку под углом 75°-80° относительно грунтовой плотины. На низовом откосе выполняется быстроток по периметру, которого укладывается перфорированная часть защитного покрытия из геомембраны 10 для отвода фильтрационного потока. Под днище перфорированной части защитного - покрытия укладывается два или три слоя геотекстиля (например, «Дорнита») по типу обратного фильтра 11.First, the threshold of the
Большая часть паводка пропускается через основной водосброс (например, береговой) 14 расположенного на отметке НПУ, а оставшаяся часть через резервный водосброс 13 с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения. При этом отметка верха нескольких секций грунтовых размываемых вставок устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ-0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ-1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее.Most of the flood is passed through the main spillway (for example, a coastal one) 14 located at the level of the NPU, and the remaining part through the
Для гашения энергии сбросного потока в нижнем бьефе предусматривается устройство ковша из каменной наброски 12.To quench the energy of the waste stream in the downstream, a bucket from a
При наличии проезжей части на плотине после завершения устройства резервного водосброса предусматривается возведение сборно-разборного металлического моста уложенного и закрепленного к плитам, находящимся на бровках русла водопроводящего тракта.If there is a carriageway on the dam after the completion of the backup spillway device, it is planned to erect a collapsible metal bridge laid and fixed to the plates located on the edge of the channel of the water supply path.
Водосливной экран, сильнофильтрующий элемент и защитное покрытие используются повторно при восстановлении размываемой вставки.The spillway screen, high filter element and protective coating are reused when restoring the washable insert.
Высота размываемой вставки определяется гидравлическим расчетом исходя из формулы пропускной способности водопропускной части резервного водосброса после размыва грунтовой вставки, работающей по схеме водослива с широким порогом, с использованием следующего уравнения для N-го количества секций водосброса:The height of the eroded insert is determined by hydraulic calculation based on the formula for the throughput of the culvert part of the backup spillway after erosion of the soil insert operating according to the overflow threshold scheme using the following equation for the Nth number of spillway sections:
где Qpeз.в - расчетный расход, пропускаемый через резервный водосброс, равный разности максимального паводкового расхода редкой повторяемости (Qp<0,5…1,0%) и расчетного расхода основного водосброса (Qосн.в):where Q rez.v is the estimated discharge flow through the reserve spillway equal to the difference between the maximum flood discharge of rare occurrence (Q p <0.5 ... 1.0% ) and the estimated discharge of the main spillway (Q main.v ):
Qpeз.в=Qp<0,5…1,0% _Qocн.в, м3/с;Q rez.v = Q p <0,5 ... 1,0% _ Q ocн.в , m 3 / s;
где m - коэффициент расхода для водослива с широким порогом;where m is the flow coefficient for a spillway with a wide threshold;
b - ширина по дну водопропускной части резервного водосброса, м;b - width along the bottom of the culvert part of the backup spillway, m;
Нвст - напор на пороге водопропускной части после размыва грунтовой вставки, принимаемый равным высоте размываемой вставки, м;H adt - the pressure threshold in the culvert, after the dirt erosion insert, taken equal height erodible inserts, m;
m0 - коэффициент заложения откосов трапецеидального сечения водопропускной части;m 0 - the coefficient of laying slopes of the trapezoidal section of the culvert;
N - количество секций водосброса, N=1;N is the number of spillway sections, N = 1;
g - ускорение свободного падения, м/с2.g - acceleration of gravity, m / s 2 .
Из выше приведенной формулы расхода находим уравнение для определения расчета высоты размываемой вставки:From the above flow formula we find the equation for determining the calculation of the height of the eroded insert:
которое решается методом подбора в несколько приближений, где предварительно задаются шириной каждой секции, равной b=10…15 м, и количеством секций N.which is solved by the selection method in several approximations, where the width of each section is equal to b = 10 ... 15 m and the number of sections N.
Высота порога резервного водосброса рассчитывается какThe height of the reserve spillway threshold is calculated as
Нпрг=Нпл-Нвст-d,N prg = N pl -N vst -d,
где Нпл - высота грунтового подпорного сооружения (дамбы, плотины) до гребня, м;where N PL - the height of the soil retaining structure (dam, dam) to the crest, m;
Нвст - высота размываемой вставки, м;N stand - the height of the eroded insert, m;
d - превышение гребня плотины над верхом размываемой вставки или расчетным уровнем воды (ФПУ), м.d is the excess of the dam crest above the top of the eroded insert or the calculated water level (FPU), m
Резервный водосброс для пропуска чрезвычайного паводка через несколько секций водосброса с различной отметкой верха размываемой вставки, где высота каждой секции определяется по уравнению:Reserve spillway to allow an emergency flood through several sections of the spillway with a different mark of the top of the eroded insert, where the height of each section is determined by the equation:
99
где
Hвст.i - высота вставки i-той секции водосброса, м;H in.i - insert height of the i-th section of the spillway, m;
mi - коэффициент расхода i-той секции для водослива с широким порогом;m i - flow coefficient of the i-th section for a spillway with a wide threshold;
bi - ширина по дну i-той секции резервного водосброса, м.b i - width along the bottom of the i-th section of the backup spillway, m
m0 - коэффициент заложения откосов трапецеидального сечения водопропускной части;m 0 - the coefficient of laying slopes of the trapezoidal section of the culvert;
N - количество секций водосброса;N is the number of spillway sections;
g - ускорение свободного падения, м/с2.g - acceleration of gravity, m / s 2 .
С другой стороны, высота порога резервного водосброса определяется расчетом, исходя из необходимого минимального объема воды в водохранилище, необходимого для водопользователей за период восстановления размываемой вставки, по уравнению:On the other hand, the height of the reserve spillway threshold is determined by calculating, based on the required minimum volume of water in the reservoir, necessary for water users for the period of restoration of the eroded insert, according to the equation:
откуда:where from:
где - площадь водохранилища, м2;Where - reservoir area, m 2 ;
- минимальный объем воды в водохранилище, определяемый по формуле: - the minimum amount of water in the reservoir, determined by the formula:
где Wвп - объем воды в водохранилище, необходимый для водопользователей за период восстановления размываемой вставки, м3;where W VP - the volume of water in the reservoir, necessary for water users for the period of restoration of the eroded insert, m 3 ;
Wмо - мертвый объем водохранилища, м3;W mo - the dead volume of the reservoir, m 3 ;
За окончательную высоту порога водосброса принимается наибольшее значение, полученное по гидравлическому расчету и с учетом требований водопользователей. При необходимости увеличивают количество секций и пересчитывают высоту вставки по гидравлическому расчету с тем, чтобы получить Нпрг близким между собой.The final value of the spillway threshold is the highest value obtained by hydraulic calculation and taking into account the requirements of water users. If necessary, increase the number of sections and recalculate the height of the insert by hydraulic calculation in order to get H prg close to each other.
Резервный водосброс грунтовой плотины работает следующим образом.Reserve spillway of a soil dam works as follows.
При подъеме уровня воды в верхнем бьефе водоема и достижении форсированного подпорного уровня воды (фиг. 1-5) поток переливается через верх водосливного экрана из геомембраны 4 и размываемой грунтовой вставки 6, в тоже время, поступая по сильнофильтрующему элементу из двух или трех слоев геотекстиля («Дорнита») 5 в нижнюю часть грунтовой вставки для повышения эффективности размыва всей призмы трапецеидального сечения водопроводящего тракта 7. После размыва вставки из местного грунта водосливной экран 4 под действием движущих сил потока укладывается на защитное покрытие из полимерной геомембраны 3 в ложе водопроводящей части 7, полностью освобождая все сечение грунтовой призмы. Фильтрационный поток отводится через перфорированную часть защитного покрытия из геомембраны 10 в отводящий канал. Большая часть паводка пропускается через основной водосброс (например, береговой) 14, расположенный на отметке НПУ, а оставшаяся часть через резервный водосброс 13 с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения. При этом отметка верха нескольких секций грунтовых размываемых вставок устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ-0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ-1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее.When the water level rises in the upper pool of the reservoir and the forced retaining water level is reached (Fig. 1-5), the flow overflows through the top of the spillway screen from the
Использование данного технического решения позволит упростить конструкцию резервного водосброса и повысить эффективность сработки размываемой вставки, а также снизить стоимость сооружения и сократить время на его создание.Using this technical solution will simplify the design of the backup spillway and increase the efficiency of the erosion insert, as well as reduce the cost of the structure and reduce the time it takes to create it.
Claims (9)
где Qрез. в - расчетный расход, пропускаемый через резервный водосброс, равный разности максимального паводкового расхода редкой повторяемости (Qp<0,5…1,0%) и расчетного расхода основного водосброса (Qосн. в):
Qрез. в=Qp<0,5…1,0% _Qосн. в, м3/c
где m - коэффициент расхода для водослива с широким порогом;
b - ширина по дну водопропускной части резервного водосброса, м;
Hвст - напор на пороге водопропускной части после размыва грунтовой вставки, принимаемый равным высоте размываемой вставки, м;
m0 - коэффициент заложения откосов трапецеидального сечения водопропускной части;
N - количество секций водосброса, N=1;
g - ускорение свободного падения, м/с2.6. The backup spillway according to claim 1, characterized in that for the emergency flood to pass through it through the top of the spillway erosion insert, the height of the erosion insert is determined by hydraulic calculation based on the flow capacity equation of the water supply part after erosion of the soil insert operating according to the overflow threshold scheme, which is solved by the selection method in several approximations:
where Q res. c - the estimated discharge flowing through the reserve spillway equal to the difference between the maximum flood discharge of rare occurrence (Q p <0.5 ... 1.0% ) and the estimated discharge of the main spillway (Q main c ):
Q res. in = Q p <0.5 ... 1.0% _ Q main. in , m 3 / s
where m is the flow coefficient for a spillway with a wide threshold;
b - width along the bottom of the culvert part of the backup spillway, m;
H stand - the pressure at the threshold of the culvert after erosion of the soil insert, taken equal to the height of the eroded insert, m;
m 0 - the coefficient of laying slopes of the trapezoidal section of the culvert;
N is the number of spillway sections, N = 1;
g - acceleration of gravity, m / s 2 .
Hпрг=Hпл-Hвст-d,
где Нпл - высота грунтового подпорного сооружения (дамбы, плотины) до гребня, м;
Нвст - высота размываемой вставки, м;
d - превышение гребня плотины над верхом размываемой вставки или расчетным уровнем воды (ФПУ), м;
и задержания в водохранилище необходимого объема воды для водопользователей на период восстановления размываемой вставки:
где - площадь водохранилища, м2;
- минимальный объем воды в водохранилище, определяемый по формуле:
где Wвп - объем воды в водохранилище, необходимый для водопользователей за период восстановления размываемой вставки, м3;
Wмо - мертвый объем водохранилища, м3;
и является окончательной как наибольшее значение, полученное по двум вышеприведенным формулам.7. The backup spillway according to claim 1, characterized in that for retaining part of the volume of water in the reservoir, the culvert is arranged on the threshold of the backup spillway, the height of which is determined from two conditions: passing through the reserve spillway of a flood of rare frequency:
H prg = H pl -H vst -d,
where N PL - the height of the soil retaining structure (dam, dam) to the crest, m;
N vst - the height of the eroded insert, m;
d is the excess of the dam crest above the top of the eroded insert or the calculated water level (FPU), m;
and detention in the reservoir of the required volume of water for water users for the period of restoration of the eroded insert:
Where - reservoir area, m 2 ;
- the minimum amount of water in the reservoir, determined by the formula:
where W VP - the volume of water in the reservoir, necessary for water users for the period of restoration of the eroded insert, m 3 ;
W mo - the dead volume of the reservoir, m 3 ;
and is final as the highest value obtained by the two above formulas.
где - расчетный расход, пропускаемый через все секции резервного водосброса, м3/с;
Hвст. i - высота вставки i-той секции водосброса, м;
mi - коэффициент расхода i-той секции для водослива с широким порогом;
bi - ширина по дну i-той секции резервного водосброса, м;
m0 - коэффициент заложения откосов трапецеидального сечения водопропускной части;
N - количество секций водосброса;
g - ускорение свободного падения, м/с2. 9. The backup spillway according to claim 8, characterized in that for the emergency flood to pass through several sections of the spillway with a different mark of the top of the eroded insert, the height of each section is determined by the equation:
Where - estimated flow through all sections of the backup spillway, m 3 / s;
H stand i is the insertion height of the i-th spillway section, m;
m i - flow coefficient of the i-th section for a spillway with a wide threshold;
b i - width along the bottom of the i-th section of the backup spillway, m;
m 0 - the coefficient of laying slopes of the trapezoidal section of the culvert;
N is the number of spillway sections;
g - acceleration of gravity, m / s 2 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100661/13A RU2573328C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Reserve spillway of soil retaining structure (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100661/13A RU2573328C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Reserve spillway of soil retaining structure (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014100661A RU2014100661A (en) | 2015-07-20 |
RU2573328C2 true RU2573328C2 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=53611386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100661/13A RU2573328C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Reserve spillway of soil retaining structure (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2573328C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623047C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Flood spillway for dams and other water supply facilities |
RU2639047C1 (en) * | 2016-08-03 | 2017-12-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Reserve spillway for earth dams |
RU2668092C1 (en) * | 2017-05-18 | 2018-09-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Донской Государственный Аграрный Университет" (Фгбоу Во Дгау) | Light weight flood relief water disposal unit for ground water dam |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1209754A1 (en) * | 1984-07-30 | 1986-02-07 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Water spillway structure |
SU1532656A1 (en) * | 1987-12-25 | 1989-12-30 | Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Sandby water spillway for earth-fill retaining strucrure |
SU1698357A1 (en) * | 1989-05-10 | 1991-12-15 | Всесоюзный Государственный Головной Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт По Проектированию Водохозяйственных И Мелиоративных Объектов Им.Е.Е.Алексеевского "Союзгипроводхоз" | Reserve spillway |
US5882144A (en) * | 1995-04-19 | 1999-03-16 | Hydroplus | Device and method for triggering the destruction of a selected part of a hydraulic structure, such as a levee, a dike or a backfilled dam, and hydraulic structure comprising such a device |
CN102605745A (en) * | 2012-03-26 | 2012-07-25 | 中国神华能源股份有限公司 | Flood-control dam system aiming at open pit coal mine and constructing method of flood-control dam system |
RU2498007C1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Reserve spillway of earth dam |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100661/13A patent/RU2573328C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1209754A1 (en) * | 1984-07-30 | 1986-02-07 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Water spillway structure |
SU1532656A1 (en) * | 1987-12-25 | 1989-12-30 | Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Sandby water spillway for earth-fill retaining strucrure |
SU1698357A1 (en) * | 1989-05-10 | 1991-12-15 | Всесоюзный Государственный Головной Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт По Проектированию Водохозяйственных И Мелиоративных Объектов Им.Е.Е.Алексеевского "Союзгипроводхоз" | Reserve spillway |
US5882144A (en) * | 1995-04-19 | 1999-03-16 | Hydroplus | Device and method for triggering the destruction of a selected part of a hydraulic structure, such as a levee, a dike or a backfilled dam, and hydraulic structure comprising such a device |
CN102605745A (en) * | 2012-03-26 | 2012-07-25 | 中国神华能源股份有限公司 | Flood-control dam system aiming at open pit coal mine and constructing method of flood-control dam system |
RU2498007C1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Reserve spillway of earth dam |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623047C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | Flood spillway for dams and other water supply facilities |
RU2639047C1 (en) * | 2016-08-03 | 2017-12-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Reserve spillway for earth dams |
RU2668092C1 (en) * | 2017-05-18 | 2018-09-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Донской Государственный Аграрный Университет" (Фгбоу Во Дгау) | Light weight flood relief water disposal unit for ground water dam |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014100661A (en) | 2015-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
André et al. | High velocity aerated flows on stepped chutes with macro-roughness elements | |
Zhang et al. | Dam failure mechanisms and risk assessment | |
Lagasse et al. | Stream stability at highway structures | |
CN109518789B (en) | Water collecting, catchment and drainage treatment system for road to pass through water environment sensitive area | |
RU2573328C2 (en) | Reserve spillway of soil retaining structure (versions) | |
Chanson | Embankment overtopping protections system and earth dam spillways | |
RU2668092C1 (en) | Light weight flood relief water disposal unit for ground water dam | |
Matsui | Flood Control Methods | |
Bornschein et al. | Dam break during the flood in Saxony/Germany in August 2002 | |
Parkin | Through and overflow rockfill dams | |
RU2639047C1 (en) | Reserve spillway for earth dams | |
Morse et al. | Ice control structures using piers, booms and nets | |
RU2552361C1 (en) | Flood-control filter dam | |
Marandi | Erosion Control of Steep Open Channels Using Articulated Concrete Blocks | |
Kotaška et al. | Dam Incidents and Failures–Cases in the Czech Republic | |
MacBroom | Bridge scour and sediment analysis for river restoration projects | |
TWI287064B (en) | Construction for mudslide radical cure by building deep pools to store displaced rocks and water | |
Garbrecht et al. | Siltation behind dams in antiquity | |
PRAKASH | DESIGN OF A TANK NEAR GUBALAHALLI AND HULGAMANAHALLI, KAIWARA, KARNATAKA | |
Wildt | Využití odplavitelného hrazení pro zvýšení bezpečnosti vodních děl | |
Lazaridou et al. | Integrated environmental and hydraulic design of Xerias river, Corinthos, Greece, training works | |
Alexandru et al. | Dam safety analysis using mathematical modelling and surveys, applied on Buftea Dam | |
Zech et al. | Evaluation of ALDOT Ditch Check Practices using Large-Scale Testing Techniques | |
Laursen et al. | Scour at sill structures | |
Olivier et al. | DISCUSSION. THROUGH AND OVERFLOW ROCKFILL DAMS-NEW DESIGN TECHNIQUES. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170110 |