1.2. Проектування та розрахунок шахтно-вежевого водоскиду

Шахтно-баштовий водоскид включає наступні основні частини: вежу, водопідвідну трубу (водоспуск), водовідвідну трубу та пристрій нижнього б'єфу. Конструктивні особливості та вимоги проектування та експлуатації викладені в роботі [3].

Вежазабезпечує автоматичне скидання води через водозлив та розміщення затворів, обладнання та службового містка, з якого здійснюється керування режимом роботи водоспуску та відвідного водоводу. У плані водозлив вежі виконують круглою, прямокутною, еліпсоїдальною та полігональною формами.

Малюнок 1. Шахтно-вежовий водоскид:

1 - вежа; 2- водоспуск; 3- водовідвідна труба; 4- водобійний колодязь; 5- водопідвідний канал; 6- водовідвідний канал

Гребінь вежі оформляють за типом водозливу з тонкою стінкою і обладнають крупноячеістою сороутримуючою решіткою, а на рибоводних ставках застосовують рибозагороджувальні знімні дрібнокомірчасті грати. Довжина водозливного порогу визначається з формули пропускної здатності водозливу з тонкою стінкою, товщину якої з конструктивних міркувань приймаємо 0.3. 0.4м.

(1.6)

де

- розрахункова витрата водоскиду;- коефіцієнт витрати,= 0.42;- натиск на водозливному порозі;- глибина підтоплення, приймається 0.2. 0.3м; - коефіцієнт підтоплення, визначається за таблицею 16.

Таблиця 6. Значення коефіцієнта підтоплення

Поріг водозливних стін призначають на позначці НПУ. Ширина портальної стінки ковша має бути не менше ширини вхідного фронту споруди

(1.7)

де

- внутрішній діаметр (ширина) труби, що відводить;- число ниток трубопроводу;- ширина розділових стінок,=1.0. 1.2м;- конструктивнийзапас, що забезпечує плавність входу потоку в крайні труби та надійність сполучення труби з оголовком,=1.0. 1.2м.

Для створення більш рівномірного підведення та скидання води в шахту, вирівнювання підходящих швидкостей скидного витрати, а також поліпшення умов обслуговування навколо вежі передбачають берму (див. рисунок 2), шириною

=2,0; 3,0 чи 4,0м.

Вертикальна частина башти виконується із монолітного чи збірного залізобетону. Товщина стінок у верхній частині

=0,3…0,6м, а нижче за відмітку берми=0,4…1,0м. Днище вежі виконують із монолітного залізобетону. Його товщина, жорсткість і планові розміри повинні забезпечувати надійність конструкції динамічному і впливу потоку, що зважує,м.

Водоспускскладається з водопідвідної труби, вхідного оголовка і затвора розташованого всередині вежі та службовця для керування режимом роботи водоспуску. Вхідний оголовок містить сороутримуючу решітку і підпірну стінку товщиною 0,5м. Поєднання водоспуску з каналом, що підводить, виконують через зуб з кам'яної начерки шириною 1,0м і ділянки похмура

=(2,0…3,0). Для забезпечення плавного входу потоку передбачають розтруб довжиною= (3,0 ... 5,0) м виконаний з монолітного залізобетону. Труби виконуються із збірного залізобетону або металу діаметром не менше 0,4...0,6м, малюнок 2. Конструктивні особливості по вхідній частині, укладання труб та сполученні з шахтою, наводяться стор.181. 183 [1].

Методика гідравлічного розрахунку визначення елементів поперечного перерізу водоспуску, викладена стор. 186. 187 [1], відповідно до чого, кількість ниток і поперечні розміри труб, що працюють у напірному режимі при змінному рівні води у верхньому б'єфі, визначаються з рівняння

(1.8)

де

- площа перерізутрубопроводу;- геометричний натиск на споруду, приймається як середнє арифметичне значення;- коефіцієнт витрати,

(1.9)

де:

- сума коефіцієнтів опорів на вході, виході та затворі, в курсовій роботі приймаємо=1,7;- коефіцієнт опору за довжиною в трубах, визначається за довідково-нормативною літературою, в курсовій роботі допускається приймати довжина і діаметр водопідвідної труби.

Малюнок 2. Труба водоспуску

Водовідвіднатруба служить для відведення води з шахти, що надійшла через водозливний поріг шахти та водоспуск. Число ниток і розміри поперечного перерізу водовідвідної труби визначають на підставі гідравлічного розрахунку, з умови рівності геометричного напору на спорудження суми алгебри втрат напору

у водовідвідній трубі

(1.10)

де

- швидкість руху води в трубі;- коефіцієнти опору при вході, по довжині та виході

(1.11)

(1.12)

(1.13)

де

- коефіцієнт, що залежить від обрису кромки входу,=0,2;- швидкість потоку на вході;- площа живого перерізу потоку відповідно в трубі та у водобійному колодязі;- гідравлічний радіус;- довжина водовідвідної труби.

У типових спорудах труби, що відводять, влаштовують із збірних уніфікованих залізобетонних виробів круглого або прямокутного профілю. Найбільш широко застосовують збірні труби діаметром 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8м. Труби прямокутного перерізу роблять із уніфікованих блоків заввишки 1,4. 2,0м, із шириною менше висоти не менше 0,2м.

Малюнок 3. Водовідвідна труба шахтно-баштового водоскиду

Пристрій нижнього б'єфу (див. рис. 4) повинен забезпечити гасіннякінетичної енергії потоку. Тип і розміри пристроїв, що приймаються на підставі гідравлічного розрахунку та техніко-економічного порівняння варіантів. За баштовими водоскидами найчастіше влаштовують водобійний колодязь довжиною

і шириною, а також водобійну плиту довжиною, на якій розміщують у шаховому порядку гасники енергії. Тип та розміри елементів гасника, місце їх встановлення визначають гідравлічним розрахунком та лабораторними дослідженнями та відповідно до рекомендацій, викладених стор.168. 169 у роботі[3].

Малюнок 3. Розрахункова схема шахтно-вежевого водоскиду

За водобійною плитою влаштовується рисберма довжиною

, яка сполучається з каналом, що відводить, через зуб з кам'яного начерку шириною 1,0 м.

При виконанні статичного розрахунку враховуються такі види навантажень та впливів:

власна вага шахти;

тиск ґрунту та сили тертя у будівельний та експлуатаційний періоди (з урахуванням наявності води);

тиск води за максимального форсованого рівня;

">

---