Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ





Подводящий канал

Устройство подводящего канала необходимо для принятия вод, стекающих по склонам к логу, и подведения к трубе, мосту или быстротоку. Искусственные подходные русла должны обеспечивать пропуск всего расхода без их переполнения.

Расчёт подводящего канала сводится к определению нормальной и критической глубины, критического уклона, анализа состояния потока, определению средней скорости и обоснованию укрепления русла. Кроме этого необходимо привести расчёт гидравлически наивыгоднейшего профиля канала.

Определение нормальной глубины

Нормальная глубина h0 – это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы равномерным [2,10].

Основная расчётная формула – формула Шези:

, (2.1)

где ω – площадь живого сечения, м2; С – коэффициент Шези, м0,5/с;

R – гидравлический радиус, м; i0 уклон канала.

Для трапецеидального сечения (рис. 2.1)

ω=(b+m·h)·h, (2.2)

где h – глубина канала, м.

 
 

 


h m

 

 
 


b

 

Рис. 2.1.

Для определения коэффициента Шези С может применятся формула Павловского:

, (2.3)

где y=f(n,R).

Приближённо можно считать:

При R<1,0 м у=1.5· , (2.4)

При R>1.0 м y=1.3· . (2.5)

 

Гидравлический радиус в общем случае определяется по формуле:

, (2.6)

 

 

где χ – смоченный периметр, м, и для трапецеидального русла может быть определён:

(2.7)

Важным показателем при расчёте является расходная характеристика (модуль расхода) К0, м3/с:

(2.8)

 

 

Вычисление нормальной глубины буду производить графоаналитическим методом.

 

Расчёт

1) определю необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине h01:

2) задаюсь числовыми значениями произвольно выбранных глубин и вычислю соответствующие расходные характеристики по формуле:

K=ω·C· (2.9)

Для удобства расчёт сведу в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Расчёт расходных характеристик.

Расчётные формулы Ед.изм Назначаемые и определяемые величины
h1 h2 h3 h4 h5
h м 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20
ω=(b+m·h)·h м2 4,2 3,04 2,04 1,2 0.52
м 6,67 5,78 4,88 3,99 3,09
R=ω/χ м 0.63 0.53 0.42 0.30 0.17
м0.5 46,01 44,6 42,77 40,26 36,34
K=ω·C· м3 153.38 98,71 56,54 26,46 7,79

 

3) построю кривую К = f(h) по значениям глубин и соответствующих расходных характеристик.

Масштаб для построения графика выбираю следующий: для оси глубин в 1см по вертикали вкладывается 0.2 м (1:20), для оси расходных характеристик масштаб произвольный (рис. 2.2).

 

Рис. 2.2

 

 

4) из графика видно что при числовом значении К=К01=158,76 м3/с, величина нормальной глубины принимает следующие значение h0=1,02 м.

 

В качестве второго метода определения нормальной глубины применю метод проф. Б.А. Бахметова.

1) задаю две произвольно выбранные глубины h= 1 м, h= 0.2 м и вычислю для этих глубин К12. Из таблицы 2.1 К1=153,38 м3/с, К2=7,79 м3/с.

2) из соотношения:

нахожу гидравлический показатель русла:

;

если предположит что h2=h0 a 2=K0 то можно написать равенство:

;

задам значения: h1= 0.2 м из таблицы 2.1 K1=7,79 м3/с.

К001=153,38 м3/с, X =3.7.

 

 

Определение критической глубины

Критической глубиной hк называется глубина, отвечающая минимуму удельной энергии сечения.

Если задано поперечное сечение русла, а также расход Q0, то критическая глубина определяется из уравнения [2]:

(2.10)

где Э – удельная энергия сечения, м, определяемая по формуле:

(2.11)

 

 

Для дорожно-мостового и аэродромного строительства при движении жидкости в каналах коэффициент Кориолиса принимают α =1.1 [2].

Дифференцируя выражение (2.11) по h из условия при глубине, равной критической, получаем уравнение критического состояния потока:

(2.12)


где g – ускорение свободного падения, м/с2; ωk – площадь живого сечения при критической глубине, м2; Вk - ширина канала поверху при критической глубине, м (рис. 2.3).

Bk=b+2·m·hk (2.13)

Bk

 
 



 

 

hk

 

 


b

 

Рис. 2.3

Для определения критической глубины буду использовать метод подбора.

Расчёт

1) из уравнения критического состояния потока при заданном расходе Q0 определю числовое значение величины ;

= м5.

2) задавая числовые значения произвольно выбранным глубинам, вычислю соответствующие значения . Для удобства расчёт сведу в таблицу 2.2.

Таблица 2.2. Определение критической глубины.

h, м ω=(b+m·h)·h B=b+2·m·h
0.20 0,52 3,0 0,05
0.40 1,2 2,8 0,62
0.60 2,04 3,6 2,36
0.80 3,04 4,4 6,38
1.00 4,2 6,2 11,95
1.20 5,52 7,0 24,03
1.40 7,0 7,8 43,97
1.60 8,64 8,6 75,0

 

3) построю кривую = f(h). Масштаб для построения графика приму следующий: для оси глубин – 1:20, для оси в один см вкладывается 1 м5 .

 

 

Рис. 2.4. График к определению hk.

 

Из графика видно что при =6,65 м5, h=hk= 0.85 м.

 

 

В качестве второго метода применю графический метод.

1) задавая числовые значения произвольно выбранным глубинам, вычислю значения удельной энергии. Для удобства расчёт сведу в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.3. Определение значений удельной энергии.

H, м 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
10,65 2,36 1,28 1,11 1.16 1.29 1.46 1.64

 

2) построю кривую . Масштаб для построения графика приму следующий: для оси глубин – 1:20, для оси Э(h) в один см вкладывается 1м.

 

Рис. 2.5. График к определению hk.

 

3) из графика видно что минимальное значение удельной энергии достигается при h=hk= 0.85 м.

 







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

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...





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


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