Studia dzienne inżynierskie Rok akademicki 2008/2009

Zakład Budownictwa Wodnego i Geodezji Rok studiów II, semestr 4

ĆWICZENIE PROJEKTOWE

Z BUDOWNICTWA WODNEGO

Wykonał: Marcin Leśniewski

Prowadzący: dr inż. Stanisław Kostecki

Spis treści

Strona tytułowa............................................................................................... 1

Spis treści........................................................................................................ 2

Temat.................................................................................. ............................ 3

1. Wyznaczenie krzywej konsumcyjnej ........................................................... 4

2. Obliczenie światłą jazu............................................................................... 8

3. Obliczenie wydatku jazu w zależności od położenia klapy ........................... 9

4. Wymiarowanie niecki wypadowej ............................................................. 13

5. Obliczenie długości ścianek szczelnych .................................................... 15

6. Sprawdzenie stateczności jazu na wypłynięcie.......................................... 16

7. Zaprojektowanie ubezpieczeń za jazem..................................................... 17

8. Opis techniczny jazu................................................................................ 18

1. Wyznaczenie krzywej konsumcyjnej.

Profil poprzeczny i podłużny rzeki km 0 + 700. Do obliczeń profil podzielono na 3 strefy a następnie na 10 poziomów dla których obliczamy wydatek.

Z przekroju koryta zostały odczytane:

- wysokość wody średniej oraz miarodajnej

- pola przekrojów dla danych poziomów

- długość obwodu zwilżonego

Wydatek obliczono za pomocą poniższych wzorów:

gdzie:

- promień hydrauliczny,

- pole powierzchni przekroju,

- obwód zwilżony

- prędkość wody,

n - współczynnik szorstkości

- spadek poziomu zwierciadła wody w rzece

- wydatek przekroju

- odległość między punktami pomiarowymi na profilu rzeki, przyjęto 200m.

- spadek wysokości pomiędzy punktami pomiarowymi.

‰

‰

Na podstawie obliczonych wartości wyznaczono wykres spadku, z którego odczytano spadki dla poszczególnych wysokości.

Obliczenia dla I strefy.

lp	h	Pole A	Obwód zw. U	R	J	V	Q1
	[m n.p.m.]	[m^2]	[m]	[1]	[1]	[m/s]	[m^3/s]
1	40	13,02	19,87	0,6553	0,00047	0,3086	4,0178
2	40,5	23,72	23,44	1,0119	0,0005	0,4253	10,0870
3	41	36,14	27,01	1,3380	0,00054	0,5324	19,2406
4	41,71	57,23	34,4	1,6637	0,00059	0,6435	36,8257
5	42	66,98	34,4	1,9471	0,00061	0,7266	48,6697
6	42,5	83,88	34,4	2,4384	0,00064	0,8647	72,5336
7	43	100,78	34,4	2,9297	0,00068	1,0074	101,5228
8	44	134,57	34,4	3,9119	0,00074	1,2743	171,4805
9	44,5	151,47	34,4	4,4032	0,00078	1,4156	214,4257
10	45	168,37	34,4	4,8945	0,00081	1,5480	260,6367

n = 0,028+(0,005+0,005+0,015+0) = 0,053

Obliczenia dla II strefy.

lp	h	Pole A	Obwód zw. U	R	J	V	Q2
	[m n.p.m.]	[m^2]	[m]	[1]	[1]	[m/s]	[m^3/s]
5	42	0,25	1,77	0,1412	0,00061	0,0859	0,0215
6	42,5	1,86	4,7	0,3957	0,00064	0,1748	0,3252
7	43	5,93	12,04	0,4925	0,00068	0,2085	1,2364
8	44	23,76	23,31	1,0193	0,00074	0,3532	8,3927
9	44,5	36,7	28,67	1,2801	0,00078	0,4221	15,4921
10	45	39,77	30,28	1,3134	0,00081	0,4376	17,4035

n = 0,028+(0,005+0,005+0,015+0,07) = 0,123

Obliczenia dla III strefy.

lp	h	Pole A	Obwód zw. U	R	J	V	Q3
	[m n.p.m.]	[m^2]	[m]	[1]	[1]	[m/s]	[m^3/s]
5	42	0,33	2,29	0,144105	0,00061	0,0552	0,0182
6	42,5	2,51	7,17	0,35007	0,00064	0,1022	0,2564
7	43	6,64	9,22	0,720174	0,00068	0,1703	1,1310
8	44	17,43	12,74	1,368132	0,00074	0,2726	4,7507
9	44,5	24,09	14,5	1,661379	0,00078	0,3185	7,6729
10	45	31,59	16,26	1,942804	0,00081	0,3603	11,3808

n= 0,028+(0,005+0,005+0,015+0,025) = 0,078

Zestawienie wyników.

h [m n.p.m.]	40	40,5	41	41,71	42	42,5	43	44	44,5	45
Q[m^3/s]	4,02	10,09	19,24	36,83	48,71	73,12	103,89	184,62	237,59	289,42

2. Obliczenie światła jazu

Dane:

;

- wysokości wody średniej

- wysokość progu

- wysokość wody miarodajnej

- wysokość wody miarodajnej nad progiem

Zakładamy wysokość spiętrzenia z =0,2m

- wysokość wody spiętrzonej

W powyższym wzorze założyliśmy

Warunek:

;

Przyjęto :
;
;

Obliczenie współczynnika

Dla filaru jak na rysunku

dla
.

Wyznaczenie współczynnika zatopienia

dla
;

Wyznaczenie współczynnika

Dla progu jak na rysunku:

Wyznaczenie współczynnika

Dla:

i

Wyznaczenie rzeczywistej szerokości przęsła jazu.

Przyjęto

3. Obliczenie wydatku jazu w zależności od położenia klapy.

Dane:

Promień klapy

Obliczenie wysokości klapy:

Maksymalny kąt otwarcia klapy
.

Sieczna klapy

Z przekroju rzeki odczytano:

Obliczenie przepływu dla pierwszego położenia klapy:

sieczna klapy

Wyznaczenie współczynnika m:

Wyznaczeni współczynnika
dla przepływu pozornego:

Przy
i kształcie filara jak poprzednio

Wyznaczenie współczynnika
:

Obliczenie przepływu pozornego:

Obliczenie prędkości właściwej:

Obliczenie wysokości właściwej linii energii:

Obliczenie rzeczywistego współczynnika
:

Obliczenie rzeczywistego przepływu:

Sprawdzenie warunku na różnicę przepływu pozornego i rzeczywistego:

Wyznaczanie wysokości wody dolnej dla obliczonego przepływu rzeczywistego:

Z krzywej konsumcyjnej oczytano dla

Tabela zestawiająca różne położenia klapy wraz z wykresem wydatku od wysokości.

4. Wymiarowanie niecki wypadowej.

Dane:

- głębokość niecki wypadowej

- ilość przęseł

- długość jednego przęsła

Obliczenia dla pierwszego położenia klapy:

Wartość
:

Pierwsza głębokość sprzężona:

Druga głębokość sprzężona:

Przyjęto

Zatopienie odskoku:

Długość niecki:

Wysokość spadania wody:

Czas spadania i odległość spadania wody:

- rzędna pozioma końca klapy.

; gdzie
- sieczna klapy.

Obliczenie długości całkowitej niecki wypadowej dla pierwszego położenia klapy:

5. Obliczenie długości ścianek szczelnych.

Do obliczeń wybieramy metodę Bligha:

Zakładamy grubość płyty jazu

Gradient

- współczynnik metody Bligha

Dla piasku grubego

Przy czym stosunek

6. Sprawdzenie stateczności jazu na wypłynięcie.

Warunek stateczności:

W trakcie użytkowania normalnego:

- wysokość wody nad płytą.

Siły utrzymujące
:

- odległość do dna płyty do poziomu wody średniej.

- ciężar objętościowy wody

- ciężar objętościowy zagęszczonego betonu

- grubość płyty niecki

Siła wyrywająca
:

- wartość wyporu hydrostatycznego w środku rozpiętości płyty jazu

- zagłębienie punktu względem wysokości

Grubość płyty jazu:

- współczynnik pewności

W trakcie remontu jazu:

Ze względu na potrzebę technologiczną ostatecznie przyjęto grubość

W razie remontu należy dociążyć płytę jazu płytami betonowymi.

7. Zaprojektowanie ubezpieczeń za jazem.

Wartość
i
dal maksymalnego otwarcia klapy :

Stosunek

Dla wartości
interpolowano:

Obliczenie dodatkowej długości narzutu kamiennego:

Obliczenie głębokości
:

gdzie
prędkość nierozmywająca dla piasku grubego

8. Opis techniczny jazu.

Obiekt:

Jaz ruchomy na rzece „Bóbr” na profilu poprzecznym i podłużnym rzeki km 0+700 znajdującym się w miejscowości - Wleń. Podłoże - piasek gruby.

Obliczenia i założenia:

Po wyznaczeniu za pomocą wzoru Manninga krzywej wydatku przekroju projektowaliśmy jaz na danej długości rzeki.

Dobrana wysokość progu p_g=1,38m , kąty wyznaczające kształt progu:

Długość progu L=2,0m (bez wstawki) - materiał beton B50

Dobrane kształty przyczółka i filarów:

Przyczółek wraz z filarami wykonano z betonu B50

Przyjęta liczba przęseł n = 4

Założona szerokość klapy B=11,3 m

Obliczona potrzebna długość niecki wypadkowej L= 18,56 m

Głębokość niecki d'=0,5 m

Długość progu za jazem L=1m

Promień klapy R=6,2 m, łożysko o średnicy
-materiał z których zostały wykonane

stal St3SX

Ubezpieczenia przed jazem:

-płyty betonowe (B25) o wymiarach 1,0x3x0,5m

-warstwa wyrównawcza - wylewka o grubości 0,2 m

-warstwa szczelna - ił o grubości 1,0m

Obliczone potrzebne długości ścianek szczelnych (Metoda Blich'a) S₁= 4,3m , S₂= 2,9m

Warunek stateczności jazu w warunkach eksploatacji został spełniony przy grubości płyty

t =1,2m wykonanego z zagęszczonego betonu B25 ,.

Ubezpieczenia za jazem (wg. Tarajmowicza): :

Gdzie

1. całkowita długość ubezpieczeń = 33,5m

2. długość ubezpieczeń pionowych = 23,38m

3. górna szerokość rowu = 10,12m

Na Długości B/2 = 11,69 m ubezpieczenie składa się z:

-płyt betonowych o wymiarach 3,0x6,0x1,5m

-filtr odwrotny

W kolejnej części B/2 = 11,69 m ubezpieczenie składa się z:

-płyt betonowych o wymiarach 2,0x6,0x1,0m

-filtru odwrotnego

W części C:

W pierwszej części:

-Materac faszynowo-kamienny o grubości 1,0m na długości:

-4,4 m z pochyleniem 1:4

-w poziomie - 4,24 m

-Filtr odwrotny

W drugiej części:

-narzut kamienny na długości 2,2 m z pochyleniem 1:2 o grubości 0,75m (kończący się na długości 2,3 m za rowem)

3

---