1).Przekrój poprzeczny rzeki: (rys.1)

Odległość [m]	Rzędna [m n.p.m]
0,0	211,2
1,0	207,1
2,0	206,3
3,7	205,0
8,0	205,1
10,1	206,2
12,2	211,2

Rys. 1

1.1).Ustalenie klasy budowli:

Obliczam wysokość piętrzenia

H = P.N - Q_NSW [m]

H = 206,9 - 205,00 = 1,90 [m]

1,90*5 [m]

Jeżeli H * 5 [m] -to jest to klasa IV

2).Obliczenia hydrologiczne:

Q_k = Q_1%

Q_m = Q_3%

Q_SNW = Q_50%

Na podstawie programu komputerowego woda.exe obliczono następujące przepływy:

Q_k = Q_1% = 51,68 [m³/s]

Q_m = Q_3% = 39,99 [m³/s]

Q_SNW = Q_50% = 7,5 [m³/s]

Jest to metoda STACHY-BIERNACKIEGO

P[%]	Q[m^3/s]
0,01	106,87
0,1	79,34
0,2	70,9
0,5	59,9
1	51,68
2	43,56
5	32,85
10	24,93
20	17,19
30	12,82
50	7,5

3).Obliczenie krzywej konsumcyjnej: (rys.1)

Dane charakterystyczne	Jednostka	Qm	Qk	QSNW
Przepływ	[m^3/s]	39,99	51,68	7,5
Współczynnik c	[-]	36,71	37,39	32,27
Prędkość wody	[m/s]	1,75	1,81	1,05
Pole powierzchni przekroju	[m^2]	22,8	27,36	7,15
Obwód zwilżony	[m]	12,78	13,73	8,69
Promień hydrauliczny	[m]	1,78	1,99	0,82
Szerokość zw. wody	[m]	10,02	10,31	7,99
Wysokość zw. wody	[m]	2,91	3,36	1,21

	Q0,01%	Q0,1%	Q0,2%	Q0,5%	Q2%	Q5%	Q10%	Q20%	Q30%
Przepływ [m^3/s]	106,87	79,34	70,9	59,9	43,56	32,85	24,93	17,19	12,82
Prędkość wody [m/s]	2,29	2,12	2,06	1,96	1,79	1,65	1,52	1,35	1,24
Wysokość zw. wody[m]	5,12	4,30	4,03	3,65	3,05	2,61	2,26	1,86	1,59

Rys. 1

3.1) Ustalenie rzędnych zwierciadła wody: (rys.2,3)

1. rzędna Q_m

205,00-najniższa rzędna w przekroju

2,91-wysokość zwierciadła wody

205,00+2,91=207,91 [m n.p.m]

2. rzędna Q_k

205,00-najniższa rzędna w przekroju

3,36- wysokość zwierciadła wody

202,00+3,36=205,36 [m n.p.m]

c) rzędna Q_SNW

205,00-najniższa rzędna w przekroju

1,21- wysokość zwierciadła wody

205,00+1,21=206,21 [m n.p.m]

4).Ustalenie światła jazu.

4.1) Obliczenie światła jazu

JAZ STAŁY (rys.2)

rzędna Q_m =207,91

rzędna Q_k =205,36

rzędna Q_SNW = 206,21

h = 1,01 m

V_m = 1,75 m/s

d_p = h = 0,35 m

μ₁=0,83

μ₂=0,67

OBLICZENIE ŚWIATŁA JAZU

JAZ RUCHOMY (rys.3)

rzędna Q_m =207,91

rzędna Q_k =205,36

rzędna Q_SNW = 206,21

a = 2,56 m

V_m = 1,75 m/s

d_p = h = 0,35 m

μ₁=0,83

μ₂=0,62

OBLICZENIE ŚWIATŁA JAZU

4.2) Uwzględnienie współczynnika dławienia bocznego.

Współczynnik dławienia bocznego uwzględniamy w przypadku gdy:

1. 1.a) B_rz > n( b_u+d_f ), oraz

1.b)

Wtedy współczynnik dławienia bocznego wynosi:

2. spełniony jest choć jeden warunek

Obliczenia:

Sprawdzam warunek 1.a

B_rz > n⋅( b_u+d_f ),

B_rz =12,20 m

n = 2

d_f = 1,2 -przyjęte z przedziału < 0,8 : 1,2 >

b_u = B_r / 2 = 6,83 / 2 = 3,42 m

n⋅( b_u+d_f ) =2⋅ (3,42 + 1,2) = 9,24

12,20 > 9,24 - warunek spełniony

Sprawdzam warunek 1.b

h_z =2,56 m

H₀ = k + h_p + a

H₀ = 0,156 + 0,35 + 2,56 = 3,07 m

2,56 / 3,07 = 0,83

0,83 < 0,9 - warunek spełniony

WNIOSEK:

Obydwa warunki zostały spełnione dlatego E obliczam ze wzoru:

ξ_p ,ξ_f - współczynniki z tabeli 3.9 str. 53

dla prostokątnego kształtu przyczółka ξ_p = 1 [-]

dla okrągłego kształtu całego filara ξ_f = 0,53 [-] (przy
)

4.3) Korekta światła jazu o dławienie boczne (rys.4)

5.) Obliczenie wymiarów urządzeń do rozpraszania wody na dolnym stanowisku.(rys.4)

5.1.) Niecka wypadowa - przepływ jednostkowy

1.

2.

5.2) Pierwsza i druga głębokość sprzężona

ZE WZGLĘDU NA ZBYT MAŁĄ RÓŻNICĘ POMIĘDZY WYSOKOŚCIĄ ZW. WODY PRZY Q_SNW A DRUGĄ GŁĘBOKOŚCIĄ SPRZĘŻONĄ RZĘDNA Q_SNW ZOSTAŁA ZMIENIONA Z 206,21 [m n.p.m ] NA 205,9 [m n.p.m ].

Dla Q_SNW = 206,21

h₁ = e⋅E^' = 0,588⋅0,84 = 0,38

h_s =1,21

h₂ = 1,3

h₂ >h_s ale jest to bardzo mała różnica = 0,11.

Po zmianie rzędnej Q_SNW

I h₁ = e⋅E^' = 0,588⋅0,84 = 0,38
II

h_s = 0,9

h₂ = 1,3

h₂ > h_s - jest to odskok nie zatopiony dlatego muszę obliczyć głębokość niecki wypadowej.

5.3) Obliczenie głębokości niecki wypadowej

d_n= (1,1:1,2)⋅(h₂ - h_s) = 1,2⋅ 0,4 = 0,5

Sprawdzenie warunku dla d_n = 0,5

T_ol = T_op

T_ol = rz PN -( rz dna - d_n ) = 206,9-(205-0,5) = 2,44

T_ol >T_op

Zmieniam h₁ = 0,332 ⇒ h₂ =1,43

Wtedy:

T_ol = rz PN -( rz dna - d_n ) = 206,9-(205-0,5) = 2,44

Obliczam
warunek nie spełniony δ∈<1,0:1,05>

Zakładam d_n = 0,54, wtedy:

-współczynnik zatopienia

6.) Obliczenie długości wypadu.

e = 0,588 [m]

H_o = 3,07 [m]

p_d = d_n + p_g = 0,54+0,35 = 0,89 [m]

[m] przyjmuję 4,5 [m]

h₁ =0,332 h₂ = 1,43

Obliczenia:

l_2śr = 5,82 [m] przyjmuję 5,85 [m]

L = l₁ + l₂ = 4,2 + 5,85 =10,05 [m]

7). Ustalenie obrysu filtracyjnego. (rys.5)

7.1) Metoda Bligh`a.

L_BEZ ≥ C_B ⋅ H

C_B - współczynnik gruntu ustalony przez autora (dla piasku drobnego wynosi 15).

H = 206,9 - 205,9 = 1,00 [m]

L_BEZ = 0,54 + 0,3 + 3,0 + 10,05 + 0,84 = 15,03 [m]

15,03 ≥ 15 [m]

Warunek spełniony .

7.2) Metoda Lane.

L_BEZ ≥ C_L ⋅ H

C_L - współczynnik gruntu ustalony przez autora (dla piasku drobnego wynosi 7,0).

H = 206,9 - 205,9 = 1,00 [m]

L_BEZ = 2⋅ ( 0,54 + 0,3 ) + 1/3 (3 + 0,3 + 10,05 ) = 6,13 [m]

7 ≥ 6,13 [m]

Warunek nie spełniony - stosuję 1 ścianki szczelne o głębokości [m] każda

L_BEZ = = 2+1,16+0,84 + 1/3 (3 + 0,3 + 10,05 ) + 1,16 =8,45 [m]

8,45 > 7 [m]

Warunek spełniony.

1. Filtracja boczna. (rys.6)

L_przycz. = (Rz.k.k. - Rz.dna) ⋅ n + 1,0 [m]

Rz.k.k. = Rz.Q_m + h + 0,5 =207,91 + 0,35 + 0,5 = 208,76 [m n.p.m.] (rys.4)

Rz.dna = 205,00 [m n.p.m.]

1: n = 1 : 1,5

L_przycz. = (208,76 - 205) ⋅ 1,5 + 0,5 = 6,15 [m]

Warunek:

L_BEZ ≤ L_rzecz

L_BEZ = α ⋅ C_B ⋅ H [m]

α = 0,6 [-] dla IV klasy budowli

C_B = 15 [-] dla piasku drobnego

H = 1,00 [m]

L_BEZ = 0,6 ⋅ 15 ⋅ 1,0 = 9,0 [m]

L_rzecz = L₁ + 0,5 ⋅ L₂ [m]

L₁ = 3,3 +5,85 +5,85 +5,25 = 20,25 [m] - suma odcinków pionowych

L₂ = 0,3 +12,45 + 0,3 = 13,05 [m] - suma odcinków poziomych

L_rzecz = 20,25 + 0,5 ⋅ 13,05 = 26,78 [m]

Wniosek:

L_rzecz = 26,78 > L_BEZ = 9,00 [m]

Powyższy warunek został spełniony.

8). Ustalenie wymiarów elementów konstrukcji budowli. (rys.7)

8.1) Obliczenie wymiarów wnęki remontowej:

8.2) Obliczenie grubości płyty niecki wypadowej.

γ_bet = 25 [kN ⋅ m^-3]

γ_w = 9,81 [kN ⋅ m^-3]

k_w = 1,05 [-] - współczynnik bezpieczeństwa na wypłynięcie.

H = 1,0 [m]

[m]

Przyjmuje minimalną wartość grubości płyty równą 0,30 [m]

8.4) Obliczenie głębokości wnęki głównej:

buE [m]	Współczynnik [-]
< 3,0	0,125
(3,0 - 4,0>	0,100
(4,0 - 10,0>	0,067

Dla b_uE = 3,7 m W = 0,1 ⋅ 3,7 =0,4 m

Przyjmuję głębokość wnęki głównej równą 40 cm.

9). Obliczenia statyczne. (rys.8)

9.1) Obliczenie ciężaru doku:

V_D - objętość doku [m³]

γ_D = γ_bet = 25 [kN ⋅ m^-3] - gęstość objętościowa betonu.

V_D = (6,52⋅9,2)+(0,84⋅0,7⋅10,05)+((0,3+0,7)/2⋅3,76⋅13,05)=60+2⋅(24,53+7,67)=124,4 [m³]

9.2) Obliczenie ciężaru filara:

V_F - objętość filara [m³]

γ_F = γ_bet = 25 [kN ⋅ m^-3] - gęstość objętościowa betonu.

V_F = (3,76⋅0,8⋅4,54)-1,9 = 18,58 [m³]

9.3) Obliczenie ciężaru zasuw:

Powierzchnia zasuwy: F = (b_uε + 2 ⋅ w) ⋅ h_z = (3,7 + 2 ⋅ 0,40) ⋅ 1,55 = 6,98 [m²]

b = b_uε + 2 ⋅ w = 3,7 + 2 ⋅ 0,40 = 4,50 [m]

9.4) Obliczenie ciężaru wody na stanowisku górnym.

V_Wg - objętość wody na stanowisku górnym [m³]

γ_w = 9,81 [kN ⋅ m^-3] - gęstość objętościowa wody.

V_Wg = (1,9 ⋅ 3,25 ⋅ 8,6) - 8,6 ⋅ (0,5 ⋅ 0,35² + 0,25 ⋅ 0,35) - 2,02 ⋅ 1,2 ⋅ 1,9 = 47,2 [m³]

9.5) Obliczenie ciężaru wody na stanowisku dolnym.

V_Wd - objętość wody na stanowisku dolnym [m³]

γ_w = 9,81 [kN ⋅ m^-3] - gęstość objętościowa wody.

V_Wd = ((13,05-0,25)⋅(0,9+0,54)⋅8,6)-(0,3⋅0,54⋅8,6)-(2,52⋅1,2⋅1,44)=152,84 [m³]

9.6) Obliczenie parcia filtracyjnego pod budowlą.

L = 16,19 m

H = 1,0 m

Z = 13,35 m

a = 0,84m

P_F = V_bryły ⋅ γ_w [kN]

V_bryły = 10⋅((0,05+0,88)/2)⋅13,35=62,1 [m³]

P_F = 62,1⋅ 9,81 = 609 [kN]

9.7) Obliczenie parcia wody gruntowej pod budowlą.

P_G = V ⋅ γ_w [kN]

V = 6,52⋅10 = 65,20 [m³]

P_G = 65,20 ⋅ 9,81 = 639,6 [kN]

9.8) Obliczenie parcia napierającej wody na stanowisku górnym.

H_g = V_wg ⋅ γ_w [kN]

V_wg = 0,5⋅(1,9+0,84)²⋅10 =37,5[m³]

H_g = 37,5 ⋅ 9,81 = 368,2 [kN]

9.9) Obliczenie parcia napierającej wody na stanowisku dolnym.

H_d = V_wg ⋅ γ_w [kN]

V_wd = 0,5⋅(0,9+0,84)²⋅10=15,1 [m³]

H_d =15,1 ⋅ 9,81 = 148,13 [kN]

9.10) Obliczenie ciężaru zamknięć.

G_w = 0,7 ⋅ G_z = 0,7 ⋅ 39,2 = 27,44 [kN]

K. Obliczenie ciężaru kładki.

G_k = L_k ⋅ g_k [kN]

g_k = 0,1 [T ⋅ m^-3 ⋅ mb^-1]

L_k = 10 [m]

G_k = 10 ⋅ 1,0 = 10 [kN]

10.) Sprawdzenie warunku na przesunięcie.

G = 3110+464,6+39,2+463,03+1499,36+27,44+10=5614 [kN]

U = 639,6+609 = 1248,6 [kN]

f = 0,45 [-] -wsp. Tarcia dla piasku drobnego

W_x = H₁ -H₂ = = 368,2-148,13=220 [kN]

Wniosek:

Powyższy warunek został spełniony - konstrukcja jest stateczna.

11.)Obliczenie współczynnika na obrót. (rys.8)

Momenty utrzymujące

	Siła [kN]	Ramie [m]	Moment [kNm]
HG	368	10,1	276,74
GK	10	9,22	92,2
GZ	39,2	10,1	395,92
GF	464	9,87	6010,83
GD	3110	6,68	20774,8
GWG	464	11,71	5421,73
GWD	1499	5,04	7554,96
GW	27,4	0,58	15,892
			Suma = 40543

Momenty wywracające

	Siła [kN]	Ramie [m]	Moment [kNm]
PG	639,6	6,67	4266,13
PF	609	8,8	5359,2
HD	148,1	0,91	134,771
			Suma = 9760

Wniosek:

Powyższy warunek został spełniony - konstrukcja jest stateczna.

16

---