Оценка влияния факторов на стоимость быстротоков Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

170

Вестник ДГТУ. Технические науки.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА СТОИМОСТЬ БЫСТРОТОКОВ

А.К.Алибеков

Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала

Задача исследований заключалась в установлении основных факторов, влияющих на стоимость быстротока на нескальном основании, и выборе их оптимальных значений.

Предварительно с целью

2,0

1,0

М/с V

с У

¿•--у У*) у /V /

10 \ ¿Г=У

X V \

~ 0

720 1 7€0 1 всю 1 8^0 1 С/ЫС.ру* 1

Чоо

4

то

550 УБЕТ?м

Рисунок 1 -Зависимости с, Убет=?(у0)

выявления факторов и положений проектирования быстротоков был выполнен анализ литературы и типовых проектных решений по проектированию водосбросных

сооружений. Установлено, что определяющими параметрами

являются: расход Q, глубина потока у входа в сооружение - напор Н, скорость подхода потока к входу быстротока v0, перепад уровней z, переменная длина плит рисбермы, диаметр частиц несвязного грунта в отводящем русле dг, глубина воды в нижнем бьефе уклон дна водоската коэффициент заложения откосов т, форма сечения лотка быстротока, тип гасителя энергии и др. Таким образом, стоимость быстротока является функцией факторов: с = , Н, у0, I, т, 2, 1Р, ёг, Н„, форма сечения лотка, тип гасителя)

Нетрудно заметить сложность данной функции. К примеру, если каждый из указанных факторов варьировать хотя бы на трех уровнях, что совсем мало, то необходимое число расчетных вариантов при

всевозможных сочетаниях значений факторов N = 311 = 177 147. Очевидно, что рассчитать такое количество случаев практически немыслимо. Поэтому была разработана программа для выполнения расчетов на ЭВМ, включающая следующие модули: расчет входной части, бетонного лотка быстротока, нижнего бьефа,

включающего сопряжение бьефов и в случае необходимости различные типы гасителей энергии, рисбермы и концевого устройства.

Степень влияния указанных факторов на эффективность работы и стоимость быстротока установлена на основании расчетов, выполненных на ЭВМ при следующих значениях факторов: расход Q = 5, 15, 25, 35, 50 м3/с, перепад на сооружении ъ = 5, 10, 15 и 20 м, напор Н = 0,5, 1,5, 2, 3 и 4,0 м, скорость подхода потока к сооружению у0 =0,1, 0,5. 1, 1,5 и 3,0 м/с, глубина воды в нижнем бьефе Ьн = 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5 и 3,0 м, в качестве

м — о

— --

<*

/

\ Лл ч с = т

■ч

У)^ X

л

'ОО &ао 1 9оО 1 С? тЫс.р. |

450

55а

650 I/е£г*МЗ

Рисунок 2-Зависимости с. Убет = А(Н)

№11, 2005г.

171

1,0

0,5

о—*

/

у '

С-- МЛ)/ / /

<\/Б т

/

* /

/ п

"во О 830 I ' 8С0 I вэо с7тс.руь

^00

9бо

500 Ш Убелт^'

Рисунок 3 - Зависимости а vбет = Щр/1в)

основания нижнего бьефа рассмотрены несвязные грунты диаметром частиц dг = 1, 2,5, 5, 7,5

и 10 см, отношение длины рисбермы к длине водобоя 1р/1в = 0, 0,5, 1,0, 1,5, длина бетонных плит 1п = 1, 2, 2,5, 3, 4, 4,5, 5 м, уклон 1 =0.1, 0,15, 0,2, 0,3 и 0,4, верховой откос воронки размыва защищает каменная наброска, в качестве гасителя энергии приняты водобойные колодцы трех типов, образованные уступом, стенкой и комбинированного типа, форма сечения водоската и нижнего бьефа трех типов: прямоугольная (т = 0), трапецеидальная (т = 0,5, 0,75, 1, 1,25, 1,5), треугольная (Ь=0), Рисберма принята расширяющейся с углом Р, соответствующим условию = 1/10.

По результатам около 100 численных опытов построены графики влияния каждого отдельного фактора на суммарную стоимость быстротока (в ценах 2000 г.) и на суммарный объем бетонных работ по всему сооружению.

Зависимости стоимости нижнего бьефа с и объема бетона от расхода Q при постоянных прочих факторах являются возрастающими, чего и следовало ожидать. Аналогичный результат получен в отношении разницы между уровнями верхнего и нижнего бьефов г.

А что касается зависимости с от скорости подхода потока к сооружению (рисунок 1), то выявлено оптимальное значение v0 = 1,5 м/с, когда стоимость является минимальной.

Влияние на стоимость напора на сооружении выражен в явном увеличении объемов бетона и стоимости с ростом напора Н от 2 м и выше, при возрастании Н от 0,5 до 2 м стоимость уменьшается, принимая минимальное значение при Н = 2 м (рисунок 2).

С ростом уклона дна водоската: стоимость быстротока падает, поскольку при этом уменьшается длина водоската.

В отношении длины рисбермы получено (рисунок 3): с ее ростом увеличиваются объем бетона, видов работ и вся стоимость быстротока.

Ожидаемый результат выявлен в отношении крупности частиц грунта dг: при большей крупности частиц стоимость быстротока уменьшается, что объясняется

Лз/ 1СШ&1 геас 1алЬ №

РУ 'ело

\ - р** _

{(<п Г"

> у п

А. \

Г моу 50ЛЫ Ш русла

» 450 800 1 $0 С1 ТЫС, р 1 1 л

Ш Ш 500 550 Увит,»3 Рисунок 4 - Зависимости с. vбет = А(т)

к,

2,5"

2,0

1,5

/,0

0,5 1000

/

1

1

\

л ^

то

ной то с, тыс.р.

Рисунок 5 - Зависимость с = ДЬн).

172

Вестник ДГТУ. Технические науки.

уменьшением длины рисбермы при большой крупности фракций отводящего русла.

Согласно рисунка 4 оптимальное значение коэффициента заложения откосов находится в пределах m = 0,75 - 1.

Неожиданным оказалось влияние глубины нижнего бьефа (рисунок 5): наименьшая стоимость получается при Ин = 1,5 м. Это можно объяснить тем, что при меньших глубинах нижнего бьефа нужно предусмотреть гасители энергии больших размеров, а при дальнейшем увеличении глубины нижнего бьефа растет стоимость устоев.

Интересным было выявление оптимальной длины бетонных плит рисбермы при фиксированной длине самой рисбермы. На существование такого значения было указано проф. Р.Р.Чугаевым в учебном курсе по гидротехническим сооружениям [5], но эта оптимальная длина не была установлена. По результатам

проведенных исследований,

представленных на рисунке 6, можно сказать, что экономичнее обходятся плиты длиной 3,5 м. (рисунок 6). Вместе с тем при других значениях остальных факторов возможно другое оптимальное значение длины плиты рисбермы.

Анализ сравнения различных типов гасителей энергии показывает на неоднозначную зависимость. Так, по результатам проведенных расчетов в большинстве случаев экономичнее принять водобойный колодец комбинированного типа, а при других значениях определяющих факторов - колодец, образованный уступом.

Что касается форм поперечного сечения лотка быстротока, то треугольная форма обходится дороже, а цена оптимального значения трапецеидального русла соответствует стоимости прямоугольного сечения.

Полученные результаты наглядно подтверждают сделанный ранее вывод о сложности и многофакторности рассматриваемого явления: все зависит от конкретных значений и сочетаний значений факторов. Поэтому разработанное программное обеспечение позволит оперативно рассчитать конкретные случаи и автоматизировать процесс проектирования быстротока с учетом изменчивых рыночных цен на материалы и работу в зависимости от региона и сезона строительства.

Результаты исследования могут быть использованы в учебном процессе по дисциплинам гидравлика сооружений, гидротехнические сооружения, а также при дипломном проектировании и при разработке реальных проектов водохозяйственных объектов проектно-изыскательскими организациями.

Библиографический список:

1. Берген Р.И., Дукарский Ю.М., Семенов В.Б., Расс Ф.В. Инженерные конструкции/ Под ред. Бергена Р.И. - М.: Высш. шк., 1989.

2. Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К. и др. Проектирование гидротехнических сооружений. - М.: Колос, 1977.

3. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений: Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Курсовое и дипломное проектирование по гидротехническим сооружениям /Под ред. В.С.Лапшенкова. - М.: Агпромиздат, 1989.

5. Чугаев Р. Р. Гидротехнические сооружения - М.:Агропромиздат, 1985. в 2-х ч.

сп 5

р^Х *

у—

Л

"У

Л

ШО 7070

Ю80 Ю90

С}тд/С,р,

Рисунок 6 - Зависимость с = Щи).