Коэффициент заложения верхового откоса

ПЛОТИНА

ПЛОТИНА, массивная перемычка, возводимая для удержания водного потока, основное гидротехническое сооружение при использовании и регулировании водных ресурсов. Уже в доисторические времена в Египте, Месопотамии и других районах обитания человека строились простейшие плотины в виде насыпей из земли и камней. На протяжении многих веков устройство плотин определялось соображениями, почерпнутыми только из практического опыта, и лишь в 1853 французский инженер Де Сазилли теоретически обосновал их конструктивные принципы.

Водосливные плотины возводятся, чтобы повысить уровень воды в реке или отвести водоток, что обычно необходимо при строительстве электростанций, для обеспечения судоходства или орошения земель. Глухими плотинами (без пропуска воды) перегораживают водоток и создают водохранилища, предназначенные для обеспечения городов водой или электроэнергией либо для ирригационных целей и т.п. У многих плотин этого типа верхняя часть устраивается так, что при необходимости может служить водосбросом. Плотина противодействует напору воды либо собственным весом (гравитационные плотины), либо своей конструкцией, силовые элементы которой обеспечивают устойчивость всего сооружения (арочные, контрфорсные плотины). Гравитационные плотины делают в виде каменной кладки, бетонных заграждений, земляного или скального (щебневого) заполнителя; другие плотины строят из бетона, железобетона, стальных конструкций или лесоматериалов.

Сдвигающие силы.

На плотину воздействуют различные сдвигающие силы, обусловленные давлением воды, льда, наносов, ветра, ударами волн, силами тяготения, температурными перепадами, реакцией грунта. В некоторых местностях необходимо учитывать и возможность землетрясений. Недоучет каких-либо сил может привести к разрушению плотины вследствие сдвига ее основания или перегрузки ее конструктивных узлов.

Горизонтальная составляющая давления воды возрастает с глубиной, будучи равной произведению wh, где h – глубина и w – вес единицы объема воды. Следовательно, суммарное гидростатическое давление на единичной длины элемент поперечного сечения тела плотины составляет 1/2 (wh 2 ), а равнодействующая его вертикального распределения приложена на уровне трети высоты плотины. При расчете давления воды на плотину труднее всего определить фильтрационное давление, действующее на подошву сооружения вследствие того, что под него просачивается вода. Чтобы выяснить порядок величины таких сил, проводятся многочисленные исследования как на моделях плотин, так и в натурных условиях. Значения этих сил изменяются в зависимости от способности грунтового ложа пропускать воду. Если подушкой фундамента плотины служат галька, речной песок, пористая порода или какие-либо неплотные отложения, то давление на основание опорной призмы плотины будет равно полному гидростатическому напору. Когда же основание плотины скрепляется цементным раствором с монолитным скальным грунтом и раствор заполняет все его щели, то такое давление составляет сравнительно небольшую долю (10–40%) гидростатического напора. Уменьшение его вдоль подошвы плотины от верховой опорной призмы к низовой зависит от расстояния и сдвигающих сил и у бровки низового откоса плотины становится меньше напора в нижнем бьефе. Площадь подошвы плотины, на которую действует фильтрационное давление, меняется от полного ее значения (для плотин на песчаном и галечном грунте) до 0 (для плотин с добротным бетонным понуром на скальном грунте). Чтобы уменьшить влияние фильтрационного давления, делают дренажные и обводные пути для водных потоков, способных проникнуть под плотину.

Основное воздействие волн на плотину проявляется в периодическом изменении глубины водной массы, соприкасающейся с плотиной, хотя при некоторых обстоятельствах напорная грань плотины может испытывать и мощные удары волн, обусловленные их кинетической энергией. Хорошее приближение к действительности дает формула Хоксли () зависимости высоты волны h от длины L ее «нагона» (в метрах), т.е. того расстояния, на котором волна набирает свою полную высоту. Давление льда на плотину определяется не вполне точно, но все-таки оно гораздо меньше тех сил, которые возникают из-за увеличения объема водохранилища перед плотиной. Практически приемлемая оценка давления льда составляет в среднем 210 кг/м 2 . Давление от ледяных масс можно уменьшить, продувая воздух через перфорированные трубы, уложенные перед плотиной на большой глубине. Воздушные пузыри, поднимаясь вверх, гонят более теплую воду к поверхности, и она препятствует образованию льда.

Гравитационные плотины.

Гравитационная плотина застрахована от развала, если результирующая всех действующих на нее сил давления и тяжести приложена к основанию сооружения; тем не менее для плотины безупречной конструкции требуется, чтобы эта результирующая прилагалась к основанию ядра, расположенного в средней части тела плотины. Сжимающие напряжения, развивающиеся в низовой и верховой опорных призмах плотины, можно рассчитать из формулы V/b(1 ± 6e/b), где V – вертикальная составляющая силы реакции опоры, e – удаление точки ее приложения от центра, b – ширина основания плотины; знак плюс в скобках берется для низовой призмы, а минус – для верховой. Если точка приложения результирующей силы выходит за границы средней трети основания призмы плотины, но все же находится в пределах самого основания, то напряжение на низовой призме определяется по формуле 2V/(b/2 – e). При этом допустимые напряжения должны быть с запасом меньше разрушающих. Сдвигу плотины препятствует в основном ее трение по грунтовому ложу, равное произведению V Ч f, где f – коэффициент трения. Сопротивление сдвигу плотины обеспечивается дополнительно заглублением выступов ее подошвы (зубьев) в грунт.

Гравитационные плотины в плане обычно представляют собой дуги, опирающиеся на крутые и прочные берега реки; таким сооружениям присущи свойства арок. Распределение сопротивления смещениям такой плотины, вообще пропорциональное массе и другим физико-механическим характеристикам материала, из которого она построена, не удается описать точной формулой.

Утечки.

Чаще всего вода просачивается за каменную плотину через подстилающий слой грунта. Если плотина ставится на пласте водопроницаемой породы, то обычно ее диафрагма заглубляется в грунт так, чтобы полностью перекрыть путь фильтрационной воде или свести ее просачивание к минимуму. Напорную грань плотины стараются сделать водонепроницаемой, но все равно в теле плотины желательно заранее предусмотреть дренаж просачивающейся воды. Земляные плотины обычно делают с диафрагмой из бетона либо срединную часть их толщи (ядро) заполняют более плотным грунтом. В каменно-набросных плотинах либо возводятся водонепроницаемые диафрагмы (из конструкций и плотных природных материалов), либо их напорные грани выполняют из бетона, асфальтобетона или листовой стали.

При строительстве плотин из монолитного бетона необходимо предусматривать специальные меры, исключающие появление трещин, через которые может просочиться вода. Дело в том, что при замесе на воде смеси цемента с песком и гравием или бутовым камнем в образующейся массе жидкого бетона развивается химическая реакция с выделением тепла и повышением температуры, а затем, при затвердевании, бетон остывает неравномерно и происходит его усадка, при которой в нем могут образоваться усадочные раковины и трещины. Вредные последствия разогрева и усадки бетона, способные привести к образованию полостей и трещин, можно уменьшить, контролируя процесс замеса различными способами: использовать в нем цемент с низкой экзотермией; сводить к допустимому минимуму долю цемента; предварительно остужать раствор до его укладки, чтобы создаваемый бетонный блок формировался уже при пониженной температуре; охлаждать замешиваемую массу, используя водяную или какую-либо другую систему охлаждения. Обычно ширина формируемого монолитного блока не должна превышать 15 м, толщина слоя бетонного раствора, укладываемого за один прием, – 1,5–3 м. Следующий слой или смежный блок можно укладывать по истечении некоторого времени или при соответствующем понижении температуры уже уложенного раствора. Стыки соседних блоков перекрываются гидроизоляционными заслонами из резины, пластика или некорродирующего металла. Тем не менее предусматриваются меры для свободного оттока воды с внутренней стороны гидроизоляции.

Арочные плотины.

Арочная плотина в виде единой дуги, перекрывающей речной поток от одного берега до другого, отличается прочностными достоинствами своей конструкции. Она выдерживает напор воды благодаря трем важным свойствам, в совокупности обеспечивающим ее устойчивость: 1) сопротивлению вертикальных элементов ее конструкции (которые действуют как консоли, заделанные в основание); 2) массе; 3) особенностям арочной конструкции, опирающейся концами на береговые устои и передающей через них напор воды. Если речная долина относительно узка, то основную нагрузку водной массы выдерживает арка как таковая; когда русло широко, существенную роль играют и остальные два свойства. У экспериментальной плотины Стивенсон-Крик, рассчитанной на перепад уровней воды 18 м, оторвалась опорная призма напорной грани при перепаде уровней 6 м, но после этого арка выдержала полную нагрузку. При подходящем рельефе местности строительство арочной плотины экономически выгодно, поэтому в 20 в. таких сооружений возведено довольно много.

Нагрузки.

Напряжения, которые испытывают элементы конструкции арочной плотины, иногда рассчитывают, рассматривая плотину как сегмент кругового цилиндра с распределенной радиальной нагрузкой. При этом вид формулы довольно прост: S = 41,9RH/T, где S – напряжение, R – радиус кругового цилиндра, H – высота водяного столба, расположенного выше уровня рассматриваемого элемента конструкции плотины, T – толщина арки плотины на этом уровне. В результате получается, что толщина должна быть постоянна на одном и том же уровне и увеличиваться от гребня к основанию плотины. Поскольку при этом не учитываются напряжения, возникающие из-за температурных изменений, усадки материала и укорачивания ребра арки, модель простого цилиндра нуждается в уточнении и, принимая во внимание размеры плотин, необходимо проводить расчеты по всей последовательности горизонтальных сечений тела плотины, рассматривая каждое из них как упругую арку, заделанную концами в береговые устои. Процедура расчетов подобна той, которая используется при конструировании арочных мостов.

Поскольку поперечное сечение долины реки имеет V-образный профиль, дуга гребня арочной плотины оказывается гораздо длиннее дуги ее основания. Если в расчетах по горизонтальным сечениям от гребня до основания плотины брать за основу дуги одного и того же радиуса, то кривизна основания плотины окажется недостаточной, поэтому некоторые арочные плотины рассчитывают при условии постоянства центрального угла для всех горизонтальных поперечных сечений. Однако это условие иногда приводит к негладким контурам проектируемого сооружения, поэтому на практике обычно находят компромиссные подходы, пользуясь постоянством то радиуса, то центрального угла.

Многопролетные плотины.

Относительно низкие плотины на реках с широким руслом в скальном ложе нередко строят из структурных узлов в виде непрерывных пролетов между опорами, контрфорсами или фермами. Напорные перекрытия, формирующие напорную грань плотины, могут представлять собой бетонные цилиндрические арки, армированные бетонные плиты либо конструкции листовой стали или толстых деревянных досок. Угол наклона напорной поверхности плотины относительно направления течения реки обычно выбирают близким к 45 ° , поэтому составляющая веса воды, действующая на плотину, способствует повышению ее устойчивости.

Многоарочная плотина компонуется из бетонных полуцилиндров, опирающихся краями на контрфорсы, расположенные через каждые 15 м. Низкие плотины на широких реках со скальным грунтом выгодно делать из таких многоарочных конструкций, так как арки работают в основном на сжатие, благодаря чему при строительстве достигается экономия материалов. Нижние края полуцилиндров обычно снабжаются бетонным анкерным зубом, заглубляемым в скальный грунт. В те места арок, где могут возникать растягивающие напряжения из-за температурных колебаний, вводится стальная арматура; в районах с холодным климатом бетонные арки следует делать толще, чтобы уберечь арматуру от низкотемпературной коррозии. Перекрытия могут выполняться и в виде сегментов купола.

В плотинах с перекрытиями из железобетонных плит опорами служат треугольные контрфорсы, а каждая плита изготавливается так, что заполняет собой пролет между смежными опорами и стыкуется с зубом плотины. В районах с холодным климатом тонкие плиты непригодны для такого типа плотин, так как быстро теряют эксплуатационные характеристики.

Плотин с напорными перекрытиями из листовой стали строилось немного; обычно они рассчитываются на малый напор. В типичной конструкции такого сооружения листы стали, наклоненные под углом 45 ° к потоку, перекрывают относительно небольшие пролеты стальных рам с анкерным креплением в скальном грунте. Однако листовая сталь прогибается между опорами и испытывает напряжения на растяжение, а не на сжатие (как арка). Для предотвращения просачивания воды под плотину листы у основания сооружения заделываются в зуб плотины. Листовая сталь применяется также в мембранах каменных плотин.

Доценко Т.П., Канарский В.Ф. Плотины и дамбы распластанного профиля. М., 1975
Гришин М.М. и др. Бетонные плотины (на скальных основаниях). М., 1975
Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин. М., 1987

Приложение 1 ТЕРМИНОЛОГИЯ ХВОСТОВОГО ХОЗЯЙСТВА

Отходы обогащения полезных ископаемых, состоящие из пустой породы с включением полезных компонентов, которые не могут быть извлечены при применяемой технологии обогащения

Дисперсные отходы технологических процессов металлургических, химических и др. производств

Пульпа хвосто вая (гидросмесь)

Турбулизованная смесь хвостов с водой

Консистенция пульпы весовая (объемная)

Отношение веса (объема) хвостов к весу (объему) воды в пульпе

Отношение веса (объема) хвостов к весу (объему) пульпы

Повышение концентрации пульпы путем отделения от нее части воды

Удаление из водонасыщенных хвостов воды до влажности, позволяющей производить их разработку сухоройной техникой и транспортирование механическим транспортом

Технологический процесс перемещения материалов потоком воды

Пульпа перемещается по наклонным желобам, лоткам или не полностью заполненным трубам и имеет свободную поверхность, на которой давление равно атмосферному

Пульпа перемещается по полностью заполненным трубам за счет напора, создаваемого геодезической разностью отметок между началом пульповода и точкой выпуска пульпы

Пульпа перемещается по полностью заполненным трубам за счет напора, создаваемого насосами

Пульпа, в зависимости от рельефа, на части трассы перемещается в безнапорном режиме, а на части — в напорно — самотечном или напорно — принудительном

Трубопровод, канал или лоток для транспортирования пульпы

Пульповод, проложенный от точки выхода пульпы из здания обогатительной фабрики (цеха) до хвостохранилища

Пульповод, проложенный в пределах хвостохранилища

Устройство для выпуска пульпы из пульповода

Комплекс систем (сооружений, оборудования, аппаратов и др.) для транспортирования, складирования хвостов (шламов), очистки сточных вод и оборотного водоснабжения

Комплекс сооружений и оборудования для повышения концентрации пульпы и выделения осветленной воды

Система гидротранспорта хвостов

Комплекс сооружений и оборудования для гидротранспортирования пульпы

Совокупность технологических операций по складированию хвостов, подаваемых в хранилище гидравлическим транспортом

Система гидравлической укладки хвостов

Комплекс сооружений и устройств для гидравлической укладки хвостов

Система оборотного водоснабжения

Комплекс сооружений и оборудования для подачи на предприятие повторно используемой технологической воды

Система очистки сточных вод

Комплекс сооружений и оборудования для обезвреживания и удаления содержащихся в промстоках вредных веществ

Естественная или искусственно создаваемая емкость для складирования подаваемых гидравлическим транспортом хвостов и осветления воды

Х., которое не имеет искусственных подпорных сооружений или их возведение не зависит от технологии его заполнения

Х., подпорные сооружения которого возводятся из складируемых хвостов в процессе их гидравлической укладки

Х., включающее элементы наливного и намывного хранилищ

Х., предназначенное для временного складирования хвостов при аварийных ситуациях на основном хранилище

Поверхность дна, природных склонов и верховых откосов ограждающих сооружений хвостохранилища до проектной отметки их гребня

Емкость, образованная естественными склонами и ограждающими сооружениями хвостохранилища

Отсек хвостохранилища (секция)

Часть чаши Х., отделенная от остального хранилища подпорным сооружением

Площадь участка в границах земельного отвода под хвостохранилище

Площадь горизонтальной проекции ложа хвостохранилища в пределах проектной отметки его заполнения

Объем чаши в пределах проектной отметки гребня ограждающей дамбы

Объем чаши в пределах проектной отметки ее заполнения хвостами и водой

Количество хвостов, которое можно уложить в хранилище при принятой в проекте технологии его заполнения

Коэффициент использования площади

Отношение вместимости хвостохранилища к его полезной площади

Коэффициент использования емкости (коэффициент заполнения)

Отношение вместимости к полезному объему хранилища

Пруд в пределах чаши хвостохранилища, предназначенный для осветления, накопления и забора оборотной воды

Уровень воды в хвостохранилище

Отметка зеркала воды в отстойном пруду

Максимальный уровень воды

Предельно допустимый уровень воды при проектной отметке гребня ограждающих сооружений для каждой очереди строительства или яруса намыва

Средняя по чаше отметка поверхности намытых хвостов

Максимальная отметка намыва

Предельно допустимая по проекту отметка гребня намытого пляжа у верхового откоса ограждающей дамбы

Пруд, предназначенный для доосветления воды, сбрасываемой из отстойного пруда или сгустителей

Периодически опоражниваемая емкость, предназначенная для приема пульпы при кратковременном выходе из строя основной системы гидротранспорта

Емкость, предназначенная для постоянного приема низкоконсистентной пульпы из обогатительного предприятия с последующей перекачкой ее в хвостохранилище земснарядами

Маневровая емкость (пруд накопитель)

Пруд, предназначенный для регулирования уровня воды в хвостохранилище путем сброса (закачки) в него воды из отстойного пруда или забора из него воды для закачки (сброса) в отстойный пруд хвостохранилища

Плотина (дамба) первичная

Подпорное сооружение, служащее для образования емкости намывного хвостохранилища на начальный период его заполнения

Дамба, разделяющая хвостохранилище на отдельные отсеки (секции)

Сооружение гидрозащиты, отсекающее часть чаши хвостохранилища для образования аккумулирующей емкости

Дамба обвалования (вторичная дамба)

Дамба, отсыпаемая по наружному контору упорной призмы для ограждения ярусов намыва

Часть тела намывного Х., выполняющая функции подпорного сооружения, внешней границей которого является низовой откос сооружения, а внутренняя граница определяется расчетом его устойчивости

Часть тела намывного Х., образованная хвостами, осаждающимися в отстойном пруду

Часть тела намывного Х., расположенная между упорной призмой и прудковой зоной

Намыв упорной призмы и укладка хвостов в хвостохранилище при среднесуточной температуре воздуха до -5 град. C

То же при установившейся среднесуточной температуре воздуха ниже 5 град. C

Схема общей организации работ, предусматривающая порядок и очередность укладки хвостов в хвостохранилище

Метод и особенности выпуска пульпы из распределительного пульповода на карты намыва

Участок намывного хвостохранилища, на котором ведется намыв упорной призмы

Слой хвостов, намытый на высоту дамбы обвалования

Общая ширина потока пульпы, растекающегося на карте намыва из одновременно работающих пульповыпусков

Высота слоя хвостов, намываемая за единицу времени (сутки, месяц, год)

Поверхность отложений хвостов от верхового откоса дамбы до уреза воды в отстойном пруду

Расстояние от линии пересечения пляжа с верховым откосом до уреза воды в отстойном пруду

Экран из хвостов

Противофильтрационный элемент ложа накопителя, возводимый намывом хвостов

Сооружение шахтного типа, предназначенное для сброса воды из отстойного пруда

Сооружение для забора воды в систему водоснабжения предприятия

Трубопровод, предназначенный для отвода воды из колодца за пределы Х.

Сооружение (канального типа), устраиваемое в береговом примыкании Х. для сброса воды из отстойного пруда

Система гидрозащиты хвостохранилища

Комплекс гидротехнических сооружений (канав, каналов, прудов и др.), предназначенный для перехвата и отвода поверхностного стока с водосборной площади хвостохранилища

Пруд системы гидрозащиты для приема поверхностного стока и сброса трансформированного расхода воды

Зона, в пределах которой происходит движение потока, образующегося при разрушении дамбы (плотины)

Участок местности в пределах зоны затопления, прилегающий к нижнему бьефу водоподпорного сооружения, затопление которого может привести к катастрофическим последствиям

Полоса местности вокруг хвостохранилища и вдоль трасс пульповодов и водоводов, в пределах которой запрещается ведение работ, нахождение людей и механизмов, не относящихся к эксплуатации хвостового хозяйства

Дамба, построенная в границах опасной зоны для защиты территории при прорыве подпорного сооружения хвостохранилища

Комплекс горно — технических, инженерно — строительных, мелиоративных работ, обеспечивающих долговременное безопасное хранение уложенных в хранилище хвостов

Комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народно — хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами Согласно ГОСТ 17.5.1.01-83 «Рекультивация общества земель. Термины и определения»

Выделяется по этапам и направлениям

Хвосты гравитационного обогащения и сухой магнитной сепарации.

Водопропускные сооружения

Если не предусмотреть слив излишка воды, постоянно поступающей из реки или ручья, а также образующейся во время весеннего таяния снегов, то уровень воды в головном пруду будет повышаться, вода начнет переливаться через гребень и размоет плотину.

Чтобы этого не произошло, в теле плотины или вне её устраивают водосбросные сооружения. Водосбросные сооружения — устройства для сброса излишка паводковых вод из головного пруда, а также для частичного или полного сброса воды перед обловом рыбы и для регулирования уровня воды в головном пруду. Могут пропускать лед.

Бывают автоматические, регулируемые или комбинированные. Автоматические водосбросы — порог сооружения (та часть, куда сливается вода из пруда) располагают на том уровне, на котором желательно сохранить уровень воды в пруду. При превышении уровня воды над этой отметкой вода автоматически сбрасывается из верхнего бьефа в нижний.

К водосбросам автоматического действия относят водосбросной земляной канал, открытый бетонный водослив, шахтный и трубчатый водосбросы. Автоматические водосбросы устраивают при максимальных паводковых расходах до 50 м³/с. При больших расходах строят управляемые водосбросы, у которых порог сооружения располагают ниже нормального уровня воды в головном пруду, вплоть до дна.

Следует подчеркнуть, что водосбросные сооружения — наиболее дорогостоящая часть водоема. Их стоимость достигает 30 — 50% от общей себестоимости пруда. этого часто сдерживается строительство прудов в подсобных хозяйствах и сельхозпредприятиях, располагающих скромными средствами.

Уменьшить расходы можно за счет отказа от строительства или удешевления водосливов. Отказаться от водосбросов возможно, если площадь водосбора реки, ручья, оврага или балки (то есть та площадь местности, с которой стекают подземные и поверхностные воды) меньше 10 км² и пруд оборудован донным водоспуском, который может быть использован для пропуска паводка. При большей площади водосбора строят водосбросы.

Грунт выемки канала может быть использован для сооружения тела плотины. В поперечном сечении канал имеет форму трапеции. Уклон дна капала 0,002 — 0,005. Для обеспечения спокойного и плавного входа в канал и выхода из него входную и нижнюю части канала расширяют. Рабочая глубина канала около 1 м, ширина по дну — 2 м и более. Дно канала на входе располагают на уровне нормального подпорного уровня головного пруда. При превышении этого уровня вода самотеком переливается из пруда в реку. Дно и стенки канала следует укрепить камнем или дерном. Боковой водослив устраивают при паводковом расходе до 10 м³/с. К недостаткам можно отнести его недолговечность и необходимость частого ремонта. Открытый бетонный водосброс устраивают в теле плотины или на берегу. Он представляет собой канал трапециевидного сечения, прорезающий поперек плотину сверху по гребню. Дно водосброса располагают на отметке нормального подпорного уровня. При его превышении вода переливается через порог сооружения, состоящего из подводящего канала (входной горизонтальной части), быстротока (средней наклонной части), водобойного колодца (углубления за сухим откосом, в котором гасится энергия стекающей вниз воды) и рисбермы (укрепленного основания водосброса, расположенного за водобойным колодцем, предохраняющего от размыва участок между выходом из водосбросного сооружения и водосбросным каналом или рекой).

Открытый бетонный водосброс делают из монолитного бетона или железобетона. Для проезда автотранспорта предусматривают проезжий мост, а для прохода — пешеходный мостик. Применяют при расходах воды до 50 мЗ/с. Шахтный и трубчатый водосбросы. Принцип их действия такой же, как у сливной трубки бачка унитаза. Они имеют вертикальную часть, представляющую собой открытые трубу или шахту, верхний край которых расположен на отметке НПУ. При его превышении вода автоматически сбрасывается по трубе или шахте в нижний бьеф.

Трубчатые водосбросы устраивают при расходах воды до 15 м³/с, шахтные — до 30 м³/с. Трубчатый водосброс — система железобетонных труб, расположенных под плотиной на материковых грунтах. Вход в сооружение представляет собой ковш, верх которого расположен на отметке НПУ. Внутренние стенки ковша — наклонные, с коэффициентом заложения 0,5 — 1,0. За ковшом расположен оголовок для соединения с трубами. Труба также заканчивается оголовком. Пропускная способность трубчатого водосброса определяется приближенной формулой: Q = 1.82Р*Н3/2, где Q — расход воды, м³/с; Р — периметр водослива ковша, м; Н — высота ковша, м; 1,82 — эмпирический безразмерный коэффициент, учитывающий величину ускорения свободного падения (9,81 м/с²).

Шахтный водосброс состоит из вертикальной шахты квадратного, круглого или шестигранного сечения, горизонтальной водопроводящей трубы прямоугольного или круглого сечения и водобойного колодца. Верх шахты, расположенный на отметке НПУ, огораживают мусороудерживающей решеткой. Выполняют из сборного или монолитного железобетона. В нижней части шахты иногда делают затвор для сброса всей воды из головного пруда. Пропускная способность шахтного водослива с плоским гребнем определяется формулой: Q = 1.59Р*Н3/2, где Q — расход воды, м³/с; Р — периметр горизонтального сечения вертикальной шахты, м; Н — напор воды над порогом шахты, м; 1,59 — эмпирический безразмерный коэффициент, учитывающий величину ускорения свободного падения (9,81 м/с²) и коэффициент расхода шахты.

Управляемые водосбросы устраивают при больших расходах воды (от 30 до 200 м³/с). Осязательным элементом являются затворы, позволяющие регулировать уровень воды в головном пруду и пропускаемый через водосброс поток воды. Затворы могут быть выполнены как металлические задвижки, поднимающиеся и опускающиеся с помощью винтового подъемника. Сооружают водосбросы чаще всего в теле плотины на коренном грунте. Они представляют собой закрытый сверху бетонный или железобетонный лоток прямоугольного сечения, входная часть которого перегорожена затвором. При строительстве прудов для фермерских хозяйств сооружение управляемых водосбросов маловероятно.

Донные водоспуски (монахи) могут быть отнесены к водосбросным сооружениям, так как с их помощью можно сбрасывать излишек воды в прудах при паводке. Чаще всего донные водоспуски относят к сооружениям системы прудов. Донные водоспуски — сооружения, предназначенные для полного сброса воды из прудов и перемещения рыбы в рыбоуловитель, а также для регулирования уровня воды и для обеспечения водообмена. Наряду с плотинами и дамбами относятся к группе основных и обязательных гидротехнических сооружений рыбоводных прудов. В небольших прудах с малым расходом воды, используемых в фермерских хозяйствах, могут быть единственными и достаточными водо — и рыбопропускными сооружениями.

Донный водоспуск располагают в самой низкой точке пруда, чтобы вода самотеком сливалась из него. Основные части донного водоспуска — входная часть, вертикальная башня (стояк), водопроводящая и выходная части, служебный мостик. Входную и выходную части делают из бетона или железобетона, вертикальную башню и горизонтальную водопроводящую часть — из асбоцементных, бетонных, железобетонных, металлических или пластиковых труб. Последние применяются все чаще. Они легче стальных в девять раз, устойчивы к коррозии, характеризуются минимальными потерями напора воды увеличения шероховатости, удобны при монтаже, не разрушаются, а только растягиваются при замерзании воды в них. Диаметр труб рассчитывают, исходя из площади пруда, его глубины и нормативного времени сброса воды из него. В вертикальной башне (стояке) имеются пазы из швеллеров для рыбозаградительных решеток и шандор.

Шандоры — деревянные щитки, представляющие собой гладко оструганные доски или брусья высотой 15–20 см и толщиной 20–50 мм. Шандоры могут быть с ровной боковой поверхностью и с выступами. Во втором случае ряд из них представляет собой шпунтовую стенку. Шандоры вставляют в пазы в стояке. Обычно имеется два ряда шандор. Первый — со стороны воды в пруду и второй — ближе к дамбе. В первом ряду внизу ставят рыбозаградительную решетку. В этом случае вода через решетку проходит в пространство между рядами шандор и переливается через второй ряд. Убирая или добавляя одну или несколько шандор во втором ряду, мы можем понизить или повысить уровень воды в пруду. При этом два ряда шандор и решетка в первом ряду обеспечивают сброс нижних, наиболее загрязненных слоев воды, куда оседают экскременты рыб, погибшие водоросли и зоопланктон, остатки кормов. Решетка препятствует выходу рыбы из пруда. Такое устройство стояка наиболее рациональное и пригодно при организации водообмена в прудах. Для того чтобы вода не просачивалась между шандорами, между рядами насыпают немного опилок. Они плотно закупоривают имеющиеся щели. Пропускная способность донного водоспуска рассчитывается по формуле:

Q = S * (2gН)½/(151/2–0,021/d), где Q — пропускная способность, м³/с; S — площадь сечения трубы, м²; Н — действующий напор воды, м; 1 — длина трубы донного водоспуска, м; d — диаметр трубы донного водоспуска, м; g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с². Исходя из этой формулы, зная расход воды, который необходимо пропустить через донный водоспуск, и длину трубы, можно рассчитать её диаметр. Для небольших прудов, чтобы удешевить строительство, применяют донные водоспуски упрощенного типа, без стояка. Донный водоспуск упрощенного типа состоит из приямка, лежака с затвором и устройства для открывания и закрывания затвора.

Последнее может быть выполнено в виде лебедки с тросом или стержня с винтовой нарезкой, приваренного к металлической , двигающейся в . Лежак укладывают в теле плотины на уровне дна. Такие упрощенные водоспуски часто применяют для прудов, построенных в балках и оврагах. На малых прудах площадью до 1 га и донный водоспуск, и паводковый водосброс можно сделать в виде труб, уложенных в плотине или дамбе. При этом трубу донного водоспуска располагают на уровне дна пруда, а паводкового водосброса — на отметке нормального подпорного уровня. Со стороны сухого откоса плотины обе трубы оборудуют решетками и задвижками, открывающимися с помощью винтового подъемника. Для того чтобы поток воды из верхней трубы не размывал откос дамбы, его укрепляют каменной наброской, бетонными плитами или прокладывают лоток до нижнего бьефа. Диаметр труб рассчитывают по приведенной выше формуле для донных водоспусков, зная расход воды. Итак, мы построили плотину с водосбросным сооружением и донным водоспуском и у нас образовался русловой пруд, в котором после установки верховины и строительства рыбоуловителя мы можем выращивать рыбу.

Глубина промерзания грунта

Калькулятор ГПГ-Онлайн v.1.0

Калькулятор по расчету нормативной и расчетной глубины промерзания грунта для регионов РФ, Украины, Белоруссии и др. Два поиска: быстрый (по названию города) и расширенный. Пояснения и рабочие формулы можно найти под калькулятором.

Нормативная глубина промерзания (СП 131.13330.2012)

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

d fn = d 0 * √ Mt

где Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d0 — величина, принимаемая равной, м, для:
суглинков и глин — 0,23;
супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28;
песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30;
крупнообломочных грунтов — 0,34.

Значение d0 для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, м, определяется по формуле:

d f = k h * d fn

где dfn — нормативная глубина промерзания, определяемая;

kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл.1; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

П р и м е ч а н и я

1. В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.).
2. Для зданий с нерегулярным отоплением при определении kh за расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.