Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Определение гидравлических характеристик потока





Для определения нормальной глубины отводящего канала воспользуюсь графиком K=f(h), построенном в подразделе 2.1.1, предварительно вычислив расходную характеристику K30, соответствующую нормальной глубине h03.

 

 

,

 

 

Из графика на Рис. 2.2 видно что при числовом значении К=К03=176.00 м3/с, величина нормальной глубины принимает следующие значение h03=1.03 м.

Критическая глубина не зависит от уклона дна, поэтому сохранится неизменной на протяжении всего призматического русла:

Соответственно не изменится и критический уклон:

ik3=ik1=0.006

сравню полученное значение ik3 = 0.006 c заданным i03 = 0.0025 и полученное значение hk3 = 0.83 м с h03 = 1.03 м.

т.к. h03 > hk3 и ik3>i03

1.03>0.83 и 0.006>0.0025

то можно сделать вывод что поток находится в спокойном состоянии.

Выясняя условие сопряжения бьефов быстротока и отводящего канала, приходим к следующему выводу: при смене уклонов i02 на i03 возникает гидравлический прыжок.

 

Расчёт гидравлического прыжка

Явление скачкообразного перехода бурного потока с глубиной меньше критической называется гидравлическим прыжком.

Рис. 2.11

Расчёт гидравлического прыжка сводится к определению его характеристик: h'– первой сопряжённой глубины h''– второй сопряжённой глубины, lп – длины гидравлического прыжка (рис. 2.11).

Выполняю расчёт в следующей последовательность:

1. Определю сжатую глубину hc методом последовательного приближения:

, (2.23)

где q – удельный расход;

м2; (2.24)

φ – коэффициент скорости, φ = 0.9; Е0 – энергия, с которой поток приходит в отводящий канал.

Е0кб, т.е. энергия на конце быстротока, которую можно определить из уравнения:

, (2.25)

где hкб – глубина на конце быстротока, определяется по кривой свободной поверхности при длине l, указанной в исходных данных; Vкб – скорость на конце быстротока, определяется по формуле:

, (2.26)

,

В первом приближении не учитывается hc в знаменателе тогда

(2.27)

Во втором приближении учитывается hc1 в знаменателе тогда

 

т.к расхождение между hc1 и hc2 составляет меньше 5% то принимаем за сжатую глубину последнее числовое значение hc= 0.623 м.

2. Рекомендуется за первую сопряжённую глубину принять глубину равную сжатой:

3. Определю вторую сопряженную глубину по формуле:

, (2.28)

 

4. Сделаем выводы о типе гидравлического прыжка:

т.к. hб – нормальная глубина в канале за быстротоком (б=h03) то гидравлический прыжок отогнанный.

В случае отогнанного гидравлического прыжка для погашения энергии, с которой поток приходит с быстротока, необходимо в выходной части установить гаситель энергии.

 

Расчёт водобойного колодца

Гашение энергии в водобойном колодце осуществляется затоплением гидравлического прыжка, образующимся в колодце при входе потока с быстротока.

Расчёт гасителя энергии за быстротоком сводится к определению глубины и длины водобойного колодца. Глубина колодца определяется методом подбора.

1. В первом приближении глубина колодца d определяется по формуле:

, (2.29)

где - коэффициент запаса (1.05 – 1.1); - выше определенная глубина, сопряжённая с глубиной при энергии Е01 = Екб; hб – нормальная глубина в канале за быстротоком, она не зависит от глубины колодца и остаётся постоянной во втором и третьем приближении (б=h03).

Рис. 2.12

м

2. Во втором приближении глубина водобойного колодца определяется с учётом глубины d =0,157 м

,

Здесь ; определяется с учётом глубины колодца , по предыдущей методике при энергии:

м

м

Расхождение меньше 5%, значит = =0,601 м

3. Так как d1 и d2 отличаются более чем на 5%, определяю глубину в третьем приближении:

где определяется также с учётом , т.е. при энергии:

 

 

Так как величины отличаются менее, чем на 5%, то = =0.48м

 

4. Так как d2 и d3 отличаются более чем на 5%, определяю глубину в четвертом приближении:

где определяется также с учётом , т.е. при энергии:

 

 

Так как величины отличаются менее, чем на 5%, то = =0,49 м

 

 

Так как d3 и d4 отличаются на 5% то принимаем глубину колодца равной 1,26 м.

Длина водобойного колодца lк определяется, согласно рис. 2.13, суммой дальности отлёта струи lотл­ длины подпёртого прыжка lпп:

, (2.30)

Существует разные рекомендации по определению этих длин. Воспользуюсь следующим:

(2.31)

(2.32)

где lп – длина гидравлического совершенного прыжка, определяется по рекомендациям Н.Н. Павловского:

(2.33)

 

 

3 УКРЕПЛЕНИЕ РУСЕЛ

При изменении уклонов,на входном и выходном участках быстротока, на входной части перепада скорость потока в большинстве случаев превосходит допустимую скорость по грунту. В этих условиях требуется устройство укрепление русла. Размеры и тип крепления назначают на основании гидравлических расчётов, исходя из условия свободного растекания потока на плоском дне. Исходными данными для определения служат глубина и скорость потока на данных участков, характер грунтов, слагающих русло, а также уклон русла.

Существуют три типа укрепления русел:

1) Сборными бетонными и железобетонными плитами;

2) Монолитным бетоном;

3) Мощением или наброской камнем.

Размер укрепляемого участка русла принимают с учётом типа укрепления. Границы укрепляемого участка назначают на основании эпюры рассекания потока. Тип укрепления русел выбирают на основании технико-экономических показателей.

Наряду с традиционными типами укрепления выходных русел может быть использована дешёвая, лёгкая и технологичная мягкая конструкция, позволяющая на 20-40 % уменьшить глубину размыва по сравнению с типовым укреплением и представляющая собой полотнище синтетического материала, уложенное на предварительно спланированный грунт.

В данной курсовой работе не ставится задача определения типа крепления и его размерах. Достаточно выяснить необходимость укрепления русла на входной части быстротока и перепада.

4 ЭКОЛОГИЯ ДОРОЖНЫХ ВОДОПРОВOДЯЩИХ СОРУЖЕНИЙ

 

В нашей стране охрана природы стала всенародной задачей. Приняты важнейшие законодательные акты природоохранного содержания.

Строительство и последующая эксплуатация дорог оказывает многофакторное влияние на прилегающую к ним территорию как с нагорной стороны, так и нижней трассы дороги. При строительстве дороги в полосе отвода, а часто и вне её нарушается естественный рельеф местности, меняется состав и состояние верхнего слоя почвы, разрушается растительный покров, существенно меняются условия формирования и характеристики поверхностного стока, водный режим территории.

Размыв почвы и подстилающих пород, образование оврагов представляет угрозу как земельному фонду, так и устойчивости дорожных сооружений и их элементов. Насыщение водных потоков твёрдыми частицами при размыве и переносе последних создают предпосылки противоположного процесса заиления.

В нижнем бьефе дорожных водопропускных сооружений наиболее массовым процессом является размыв и оврагообразование. Этот процесс может распространятся на значительные расстояния от дороги вплоть до нескольких километров. Первопричина отмеченного негативного явления – концентрация стока, перевод его из склонового в русловой. Для сопрягающих сооружений характерны переливы, особенно на сочленениях водоотводных систем и резких их поворотах, что так же приводит к крупномасштабным размывам, появлению оврагов.

Водная эрозия почвы вызывается движением воды по поверхности земли. В естественных условиях возникает нормальная, геологическая эрозия – смыв поверхностных слоёв при образовании стока талых, ливневых и смешанных вод.

Ускоренная эрозия возникает как результат хозяйственной деятельности человека без учёта особенностей естественного процесса эрозии. Как показывают многочисленные примеры, строительство дорог – одно из основных направлений производственного воздействия человека на природу, инициирующее ускоренную эрозию.

Самые негативные последствия имеет концентрация поверхностного стока системами дорожного водоотвода. Распределенный обычно по ширине в сотни метров склоновый сток переводится этими сооружениями в сосредоточенные потоки, удельный расход которых обычно на порядок превышает естественный на склоне. Это вызывает аналогичное увеличение скорости течения, далеко превышающее допускаемые. Поэтому размывы и образования оврагов за дорожными сооружениями носят массовый характер.

На всех этапах от изысканий и проектирования до эксплуатации водопроводящих сооружений необходимо принятие необходимых мер по защите окружающей среды. В первую очередь следует предусмотреть

предотвращения или уменьшения наиболее массовых последствий от строительства дорожных сооружений: размывов за ними и оврагообразовония, заиления, затопления и заболачивания.

За водопроводящими сооружениями необходимо укрепление водящих русел до подошвы склона и устройство водобойных сооружений в конце крепления с обеспечением расширения потока. При большём удалении трассы от подошвы склона крепление отводящего русла, обычно в виде бетонного лотка, может вызвать значительные затраты, а его отсутствие – появление размыва и развитие оврага. Прогноз обязательно должен учитывать концентрацию и перераспределение стока дорожными сооружениями.

При решении конкретных задач экологии дорожного строительства в том или ином районе необходим учёт всего комплекса региональных особенностей.

 

 

 
 

 


5 Литература

1. Кисилёв П.Г. Справочник по гидравлическим расчётам. М.: Энергия, 1973.

2. Константинов Н.М., Петров Н.А., Высоцкий Л.И., Гидравлика,

гидрология, гидрометрия Ч.1,2.М; Высшая школа, 1987

3. Муромов В.С., Лившиц М.Х. Косогорные водопропускные трубы.

М.; Транспорт, 1975.

4. Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений / Под ред. Г.Я. Волченкова М.; Транспорт,1992

5. Примеры гидравлических расчетов / Под ред А.И. Богомолова

М.; Транспорт, 1988.

6. СНиП 2.05.02.-85. Автомобильные дороги. М.; ЦИТП Госстроя СССР,1985.

7. СНиП 2.05.03.-84. Мосты и трубы М.; ЦИТП Госстроя СССР,1985.

8. Справочник по гидравлическим расчетам / Под ред. В.А. Большакова Киев, 1984

9.Толмачёв К.Х. Автомобильные дороги. Специальные сооружения.М;1986.

10. Чугаев Р.Р. Гидравлика. Л.,1985

11. Гидравлика. Задачи и примеры расчетов по гидростатике и гидродинамике. Омск. Изд-во СибАДИ, 2006

 

Содержание

Введение …………………………………………………………………………..2

1 Исходные данные …………………………………………………………..….3

1.1 Общие замечания к исходным данным……………………………….…..3

2 Гидравлический расчёт водопропускных сооружений ………………......3

2.1 Подводящий канал………………………………………………………....3

2.1.1 Определение нормальной глубины…………………………….......3

2.1.2 Определение критической глубины………………………….…….6

2.1.3Определение критического уклона…………………………….......9

2.1.4 Расчёт канала гидравлически наивыгоднейшего профиля

(поперечного сечения)…………………………………………..…9

2.1.5 Определение скорости течения в канале……………………….…11

2.2 Быстроток…………………………………………………………….……12

2.2.1 Определение критической глубины…………………..…….……14

2.2.2 Определение критического уклона………………………….…….14

2.2.3 Определение нормальной глубины………………………….…….15

2.2.4 Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке………….16

2.2.5 Построение кривой свободной поверхности на быстротоке……18

2.3 Отводящий канал…………………………………………………….……21

2.3.1 Определение гидравлических характеристик потока…………...21

2.3.2 Расчёт гидравлического прыжка……………………………….….22

2.3.3 Расчёт водобойного колодца………………………………….…...23

3 Укрепление русел …………………………………………………………….26

4 Экология дорожных водопроводящих сооружений ………………….…..27

5 Литература ………………………………………………………………….…29

 

 
 

 







Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.