Fanti4

Obliczenie strat filtracyjnych wykonujemy zgodnie ze wzorem [2-12] pin (stawiając jako współczynnik filtracji wielkość

k = \/ khkv    [2-15]

gdzie: k_h — współczynnik filtracji w kierunku poziomym,

]t — współczynnik filtracji w kierunku pionowym.

(Jbliezenia ciśnienia wody w porach gruntu w dowolnym punkcie zapory di ilu m ujemy na podstawie siatki filtracyjnej przy założeniu nieodkształ-enIności szkieletu gruntowego (przy pominięciu ewentualnej konsolidacji gruntu występującej w czasie budowy i w pierwszej fazie eksploatacji za— pmy).

I ’]"/.(v. badany punkt A (rys. 2-6) przeprowadzamy linię ekwipotencjalną. Różnica rzędnych punktu B przecięcia linii ekwi-potencjalnej z krzywą depresji (lub powierzchnią swobodnego wypływu) oraz badanego punktu A, pomnożona przez ciężar objętościowy wody, da wartość szukanego ciśnienia wody w porach gruntu

Pa == {zb—Za)Jw    ■    [2-16]

gdzie: p,i — ciśnienie wody w punkcie A, z_{i — rzędne punktów A i B, y„, — ciężar objętościowy wody.

przy czym w wyrażeniu powyższym pomijamy ciśnienie atmosferyczne.

Typowe przypadki filtracji ustalonej przez zapory ziemne zostały rozwiązane metodami przybliżonymi, pozwalającymi na określenie za po-mnc;| wzorów takich elementów filtracji, jak położenie linii depresji oraz straty filtracyjne. Jako podstawowe równanie przyjmuje się wzór Dupu-ita, zaś jako krzywą depresji zgodnie z tym wzorem — parabolę drugie

go stopnia.

Rozpatruje się przy tym filtrację w fikcyjnej, posiadającej pionową .ścianę od wodną, zaporze (rys. 2-11).

Punkt N, w którym teoretyczna krzywa depresji przecina się ze zwiercin! Iłom wody spiętrzonej, oddalony jest od punktu M przecięcia rzeczywistej skarpy odwodnej ze zwierciadłem wody o odległość

[2-17]

d=Mhj-fc_)

gdzie

m,,

l ₌    _    _

1 + 2 m_l

ctg aj — współczynnik nachylenia skarpy odwodnej,

foj — głębokość wody spiętrzonej liczona od stopy zapory, h₂ — głębokość dolnej wody liczona od stopy zapory.

W przypadku, gdy roi ^ 2 można przyjmować wartość A — 0,4. Linię cL<presji na odcinku MM₁ wykreślamy odręcznie, tak aby była ona pro-

Rys, 2-11. Teoretyczna skarpa odwodna zapory do obliczeń wzorem Dupuita

1    — krzywa depresji (parabola 2-go stopnia),

2    — teoretyczna krzywa depresji na odcinku NM_lf 3 — przebieg krzywej depresji na odcinku MMj, NP teoretyczna pionowa skarpa odwodna zapory, MK — rzeczywista skarpa odwodna zapory stopadła do skarpy w punkcie M oraz styczna do teoretycznej paraboli (w punkcie M_x).

Gdy stopa skarpy odpowietrznej zapory znajduje się powyżej poziomu wody dolnej (co ma na ogół miejsce na znacznej długości zapory, poza korytem rzeki) przyjmujemy, że zwierciadło wody dolnej znajduje się na poziomie terenu, a więc wartość h₂ — 0; jeżeli natomiast poniżej skarpy odwodnej znajduje się rów opaskowy lub drenaż rurowy, to poziom wody dolnej przyjmuje się na poziomie zwierciadła wody w rowie lub w drenażu (h₂<. 0).

W tablicy 2-4 przytoczono wzory [2-18] do [2-24] do obliczania jednostkowego wydatku filtracji (na jednostkę długości zapory) oraz położenia krzywej depresji dla różnych typów zapór na podłożu nieprzepuszczalnym. Przy korzystaniu z tablicy należy zwrócić uwagę na położenie układu osi współrzędnych, w którym przedstawione są równania paraboli krzywej depresji (rys. 2-12).

Sposób obliczania zapór z rdzeniem lub ekranem gruntowym zależy ocl stosunku współczynników filtracji korpusu zapory k_z oraz elementu uszczelniającego (k_r lub k_e).

Jeśli stosunek ten nie przekracza 100 (k_z : k_r < 100), obliczenie przeprowadza się tzw. metodą wirtualną (rys. 2-12d, e), zastępując element uszczelniający materiałem korpusu zapory o wymiarach poziomych k_z : k_r -krotnie większych niż w rzeczywistości. Otrzymujemy w ten sposób fikcyjną zaporę jednorodną o współczynniku filtracji równym k_2i dla której obliczamy elementy filtracji. Rzeczywisty przebieg krzywej depresji znajdujemy po sprowadzeniu rdzenia (ekranu) do pierwotnych (rzeczywistych) wymiarów. Trzeba zauważyć, że powyższy sposób obliczeń jest niezmiernie rzadko stosowany; przeważnie bowiem stosunek współczynników filtracji korpusu zapory i elementu uszczelniającego jest większy cd 100 (patrz poniżej).

W przypadku, gdy k_z : k_T ^ 100 lub k_z : k_e^ź 100,. wpływ materiału

♦

korpusu zapory na przebieg filtracji będzie praktycznie znikomy. Obliczamy więc wydatek filtracji dla samego elementu uszczelniającego, zaś w odwodnej i odpowietrznej części korpusu przyjmujemy, że krzywa depresji przebiega poziomo (rys. 2-12f, g).

Jeżeli zapora posadowiona jest na podłożu przepuszczalnym, stosuje się najczęściej metodę Pawłowskiego zakładającą, że filtracja w podłożu przebiega niezależnie od filtracji w zaporze. Przebieg krzywej depresji oraz

71