Проектрирование плотинного пруда

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра лесных культур и мелиораций

 

 

Курсовая работа

по проектированию плотинного пруда

 

 

 

 

 

Преподаватель: Матвеева М. А.

Студент: ЛХФ-33 Конев И.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 

2004©

 

 

 

Содержание  пояснительной записки

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРУДА

1.1. Выбор места под пруд.

1.2. Определение объема (весеннего) стока.

1.3. Определение  емкости пруда

1.4. Водохозяйственный  расчет пруда. 

 Глава2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОТИНЫ

2.1. Выбор и обоснование типа плотины.

2.2. Выбор и расчет параметров плотины.

2.3. Поперечный  профиль плотины.

2.4. Продольный профиль пруда.

2.5. Продольный профиль плотины.

Глава 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОСБРОСНОГО СООРУЖЕНИЯ

3.1. Расчет максимального расхода водосброса.

3.2. Гидравлический  расчет водосбросного сооружения.

3.3. Расположение  водосброса на плане.

 Глава4.СТРОИТЕЛЬСТВО ПЛОТИНЫ

4.1. Технология  строительства плотинного пруда.

4.2. Расчет  объема земляных работ.

4.3. Эксплуатация пруда и плотины

Г лава 5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОЕКТА

5.1. Смета затрат на строительство.

5.2. Паспорт проекта.

 

Введение

Омская область расположена на юге Западно-Сибирской равнины, в среднем течении Иртыша. Поверхность — пологоволнистая равнина с высотами 100—140 м; типичны грядообразные возвышенности («гривы») — главным образом в южной половине; в северной части обширные заболоченные пространства. Много озёрных котловин и западин. Из полезных ископаемых имеются глины, пески. В северных районах — залежи мергеля, торфа. Климат континентальный, умеренно холодный. Зима продолжительная и суровая, средняя температура января около —20 °С, лето тёплое, непродолжительное, средняя температура июля около 20 °С. Осадков 300—400 мм в год (с уменьшением к югу). Вегетационный период 153—162 суток. Все реки принадлежат бассейну Иртыша. Иртыш пересекает область с юго-востока на северо-запад на протяжении более 1 тыс. км. Крупнейшие притоки, имеющие транспортное значение, — Ишим (левый), Омь и Тара (правые). Много озёр, на юге — преимущественно солёные, на севере — пресные. В почвенном покрове преобладают чернозёмы — 23,6%, болотные почвы занимают 21%, солонцы и солонцеватые почвы — 15,6%, подзолистые — 13,3%, солоди — 7,3%, луговые — 5,8%, серые лесные — 5,7%, дерново-подзолистые почвы — 3,6%. Наиболее освоены чернозёмы, они занимают 3,3 млн. га. По характеру растительного покрова большая часть территории области относится к лесостепной и степной зонам, а северная часть области входит в таёжно-лесную подзону. Леса и кустарники занимают более ¹/₄ части территории области. Главные породы — кедр, ель, пихта, берёза и осина; на юге лесной зоны смешанные леса сменяются полосой лиственных берёзово-осиновых лесов, к югу постепенно переходящих в «колки» лесостепной зоны. Наиболее ценные промысловые животные лесной зоны — белка, колонок, горностай и лисица, северный олень, лось и косуля; из хищных — волк и медведь. Обитатели лесостепи — лисица, заяц-беляк, степной хорь. В степной зоне обилен краснощёкий суслик. На многочисленных озёрах и в старицах рек летом много уток и гусей. В лесной и лесостепной зонах встречаются тетерев, серая куропатка, в лесной — глухарь.

 

ГЛАВА 1

ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ПРУДА

1.1. Выбор места под пруд

При проектировании пруда  его располагают недалеко от места потребления воды, а из санитарных соображений - выше населенного пункта с учетом топографических и гидрографических условий и экономических требований.

При выборе места под  створ плотины учитывают:

1) местоположение карьеров  для разработки грунтов, используемых при строительстве плотины. Желательно, чтобы карьер располагался по рельефу выше плотины и имел пригодный для отсыпки плотины грунт;

2) следует предусмотреть возможность  надежного и прочного размещения  водосбросных и водопропускных  сооружений для сброса излишней воды из пруда седловину в обход плотины;

3) недопустимо иметь при сбросе  воды из пруда значительные  скорости вдоль верхового откоса  плотины;

4) учесть устойчивость и надежность грунтов у основания плотины;

5) не допустить выход грунтовых вод в основание плотины.

Выбирая створ плотины, необходимо изучить ложе будущего пруда, которое  должно отвечать следующим условиям:

1) пруд должен иметь достаточную  для его заполнения водой водосборную  площадь;

2) продольный уклон балки в  зоне пруда должен быть около 0,007, так как при большем уклоне требуется устройство более высокой плотины;

3) крутизна берегов будущего  пруда должна быть 30-50°, чтобы  при крутых берегах, возможно, их разрушение, а при очень пологих образуется обширная зона мелководья, благоприятная для зарастания и развития малярийных комаров;

4) для уменьшения потерь на  фильтрацию воды ложе пруда  должно состоять из маловодопроницаемых  грунтов (глины, суглинки).

Основные требования к земляной плотине сводятся к следующему:

1) для уменьшения объема земляных работ плотину располагают в наиболее узкой части балки (рис. 1);

2)продольная ось плотины должна  быть перпендикулярна горизонталям  склона;

3) выше плотины не должно быть  действующих оврагов, или они  должны быть закреплены.

После того, как место под пруд выбрано проводят изыскания. В первую очередь исследуют грунты на такую  глубину, чтобы захватить 1,5-2 метровый водонепроницаемый слой. Для этого  устраивают скважины на дне и берегах  балки и роют шурфы: не менее 3 по оси будущей плотины, 2-3 по оси водослива и 8-12 на дне и берегах балки под будущим прудом. По шурфам устанавливают строение и род почвогрунтов, определяют механический состав и водопроницаемость отдельных слоев.

Если в результате исследований будет установлено, что почвогрунты позволяют создать в данном месте пруд, то производят теодолитную съемку и нивелировку балки. По дну балки прокладывают "нивелир-теодолитный ход, с разбивкой пикетов через 50-100 м, а также на поворотах. От главного хода через 50-100 м разбивают поперечники, на которых также разбивают пикеты через 10-50 м в зависимости от рельефа. Нивелировкой захватывают полосу длиной 100 м ниже оси плотины. Главный нивелирный ход заканчивают на берегах балки на 200 м вышепредполагаемого зеркала пруда, а поперечники заканчивают на берегах балки на 2-3 м выше (по высоте) предполагаемого уровня воды. Отдельный ход прокладывают по оси водослива с установкой пикетов через 10-20 м и разбивкой поперечников от них длиной 10 м в каждую сторону. На всех линиях проводят двойную нивелировку. Привязка осуществляется минимум к одному реперу, расположенному вблизи плотины.

После этого определяют величину водосборной  площади (по карте и в натуре), уточняют площади затопления и подтопления, намечают места для карьеров, выбирают тип плотины и вид водосбросного сооружения, уточняют расчетные модули стока, выявляют древесные породы для обсадки пруда, тип крепления откосов.

По материалам изысканий составляют проект пруда и плотины.

1.2. Определение объема  стока

На территории Урала пруды наполняются водой часто за счет снеготаяния. Сток воды в этот период составляет 60-70% от годового. Приток воды в пруд от дождей сравнительно мал и очень непостоянен.

Расчет объема весеннего стока  ведут на определенную обеспеченность. Так, если вода из пруда используется главным образом для орошения, то наполнение пруда обычно рассчитывается на сток 80%-ной обеспеченности. Если же пруд устраивают для целей водоснабжения, когда требуется обеспечить большую гарантию водопотребления, его рассчитывают на сток 97%-ной обеспеченности.

Объем воды, поступающие с водосбора  рассчитывают по формуле

W=Fhδσ (1)

где W— объем весеннего  стока, м³; F — площадь водосбора, м²;

h — мощность снега перед весенним снеготаянием, м; δ— плотность снега; σ— коэффициент стока.

 

W=2300000·0,30·0,40·0.20=55200 м³

Площадь водосбора берется  по плановым материалам, а при их отсутствии определяется в натуре. Мощность и плотность снега берутся  по данным ближайших метеостанций или  определяют в натуре.

1.3. Определение емкости  пруда

На плане с горизонталями (см. рис. 1) намечается расположение оси плотины. Место для плотины выбираю в суженной части балки, чтобы емкость образующегося пруда была, возможно, больше, а зеркало пруда во избежание лишних потерь на испарение возможно меньше. Если предусматривается орошение питомника, то желательно, чтобы он был расположен ниже пруда, что обеспечит поступление воды на него самотеком без затрат на устройство насосно-силовой установки. Расчет объема воды в пруду

С помощью планиметра на плане участка в горизонталях вычисляют площадь зеркала пруда. Вычисления производят для каждой горизонтали плана от намеченной оси плотины вверх по тальвегу. Объем чаши ниже нижней горизонтали определяется по формуле

V₃₃=1/3S₃₃·H (5)

где   Н  —   вертикальное      от   дна   тальвега   у   плотины   до   нижней горизонтали  (например,  от горизонтали  33  до  дна чаши расстояние составляет 0,5 м);

S₃₃ — площадь зеркала, ограниченная нижней горизонталью (33-ей).

Остальной объем чаши водохранилища вычисляют, складывая объемы между каждой парой соседних горизонталей. Для этого находят среднюю площадь соседних горизонталей и умножают на вертикальное расстояние между ними, то есть если горизонтали расположены через 1 м, то и расстояние между ними равно 1 м.

V_33-34=S_ср33-34 ·Н

Полученные результаты сводятся в таблицу (табл. 1).

 
Таблица 1

Определение объёмов  воды в пруду
отметки высот	Площадь ограниченная горизонталью,м2	Средняя площадь,м2	Толщина слоя воды, м	Объём воды между  плоскостями 2-х смежных горизонталей,м3	Объём воды соответствующий отметке данной горизонтали,м3
33	11556		0,5	1926	1926
34	23639	17598	1	17598	19524
35	47852	35745	1	35745	55269
36	94556	71204	1	71204	126473
37	157014	125785	1	125785	252258
38	241327	199170	1	199170	451428
39	298389	269858	1	269858	721286
40	332064	315227	1	315227	1036513
41	390625	361345	1	361345	1397857
42	476100	433363	1	433363	1831220
43	573806	524953	1	524953	2356173
44	674452	624129	1	624129	2980302

Топографическая характеристика пруда

По данным таблицы (см. табл. 1) строят кривые, которые называют топографической характеристикой пруда, представляющей собой графическую зависимость объема пруда и площади зеркала воды с отметками горизонталей (рис. 2).

Для построения топографической характеристики по вертикальной оси графика (оси ординат) откладывают отметки горизонталей в масштабе (1:100), а по горизонтальной (оси абсцисс) — площади (по данным колонки 2) и объемы (по данным колонки 6) в произвольном масштабе.

1.4. Водохозяйственный  расчет пруда

Полный объем воды в пруду состоит из полезного объема, мертвого объема, объема на потери воды и резервный объем.

Полезный объем

Полезный объем пруда (V_полезн) включает количество воды, которое идет на удовлетворение нужд водоснабжения населенного пункта (V_6ыт), орошение питомников (V_орош), для противопожарных целей (V_пож) и называется полезной водоотдачей пруда.

V_полезн = V_орош+V_пож+V_быт,м³

V_орош=42000 м³

V_быт=24000 м³

В данной работе на пожаротушение  расчет не ведется.

V_полезн = V_орош +V_быт,м³

V_полезн=42000+24000=66000 м³

Мертвый объем

Величину мертвого объема пруда определяют:

1) по количеству наносов,  поступающих в пруд с водосборной  площади; по санитарным нормам  в целях уменьшения прогревания  воды в летнее время и снижения  процессов разложения и гниения  растительных и животных остатков в пруду постоянно должно быть не менее 0,5-1,0 м воды;

2) по глубине промерзания воды (0,5-1,5 м) - дно пруда не должно промерзать, так как в нем образуются трещины, вызывающие утечку воды из пруда.

При предварительном  расчете мертвый объем (V_MO) принимается равным 15% от полезного объема.

= 0,15·V_полезн = 0,15·66000 = 9900м³

Рассчитанная величина мертвого объема отложенная на топографической  характеристике по кривой объемов и  определённая глубина воды, соответствующая  предварительно рассчитанному мертвому объему. Составляет менее 1,5м (глубина мертвого уровня устанавливается с учетом санитарных требований и целей проектирования пруда), поэтому устанавливаем горизонт мёртвого объёма на уровне 2,0м. На топографической характеристике указываю уточненную отметку горизонта мертвого объема (ГМО) и определяют величину мертвого объема.

V_мо=39600м³ 

Сумма мертвого и полезного  объемов составит промежуточную величину расчетный объем