Расчет сооружений деривационного гидроузла
1. Гидравлический расчет канала при равномерном
движении жидкости
канал плотина водозаборный гидравлический
При равномерном движении жидкости в каналах расход Q, глубина h, уклон дна канала i, размеры канала w, его форма поперечного
сечения, а так же коэффициент шероховатости n остаются постоянными по
длине канала при этом уклон свободной поверхности равен уклону дна. Это и есть
равномерное движение жидкости в канале. Тогда расход воды, проходящий в этом
канале, может быть определен по формуле Шези:
, где
i - уклон дна канала;
-площадь живого сечения для трапециидального канала она будет
равняться:
, где
m - коэффициент заложение откоса, применяется в зависимости от
грунтов залегающих в каналах;
b - ширина канала по дну;
h - глубина воды.
Смоченный периметр для трапециидального канала:
Гидравлический радиус:
Коэффициент Шези определяется по формулам:
. Павловского
, где
y - показатель зависящий от степени шероховатости;
. Манинга , данная формула используется для
предварительных расчетов;
. Агроскина , где
n - коэффициент шероховатости русла зависит от грунтов слагающих
русло каналов и определяется по справочникам;
i - уклон дна канала.
.1 Гидравлический расчет деривационного канала
Определение
размеров канала при нормальном расходе
Гидравлический расчет деривационного канала производим
методом подбора при этом задаются различные глубины воды в канале, и
рассчитываем расходные характеристики:
.
Весь расчет производим в табличной форме.
)м3/с
Таблица 1. Определение глубины воды в деривационном канале
№
|
h, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
К, м3/с
|
1
|
0
|
|
|
|
|
0
|
0
|
2
|
0,5
|
6,81
|
14,6
|
0,47
|
36,28
|
3,4688
|
169,209
|
3
|
1,0
|
14,25
|
16,2
|
0,88
|
39,32
|
10,77
|
525,36
|
4
|
1,5
|
22,31
|
17,8
|
1,25
|
41,12
|
21,008
|
1024,78
|
5
|
2,0
|
31,0
|
19,4
|
1,6
|
42,40
|
34,04
|
1660,48
|
6
|
2,5
|
40,31
|
21
|
1,92
|
43,37
|
49,47
|
2413,17
|
7
|
3,0
|
50,25
|
22,6
|
2,22
|
44,18
|
67,78
|
3306,34
|
2)м2
Расчёты для h=0,5 м
b - ширина первого участка по дну (b=13 м)
m-коэффициент заложения откоса супесчаного грунта=1 [Л 2. Табл.П.
3]
) м
)м
)м0,5/с
где:
n - коэффициент шероховатости русла слагающего канал.
n=0,025 [Л 2. Табл.П. 2] (Для грунта: тяжёлые суглинки)
) м3/с
где:
w-площадь живого поперечного сечения
C - коэффициент Шези.
R-гидравлический радиус
i-уклон дна канала.
)м3/с
На основании таблицы 1, по значениям глубины воды в канале h и расходной характеристики K, строится график.
Рис. 2. График зависимости h=f(K) для
определения глубины при нормальном расходе в деривационном канале
ho=2,07 м
Определяем основные параметры канала при ho=1.95 м:
м2
м
м
м0,5/с
м3/с
Таблица 2. Основные параметры деривационного канала
h, м
|
b, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
2,07
|
13
|
32,266
|
19,624
|
1,644
|
42,564
|
36,08
|
Проверка деривационного канала на заиление и
размыв.
Производим проверку канала на заиление и размыв при этом
средняя скорость движения воды в канале должна быть больше заиляющей скорости,
но меньше размывающей скорости.
Vраз>Vср>Vзаи
Размывающая скорость (Vраз.) - это
максимальная не размывающая скорость, которая зависит от грунтов, слагающих
русла каналов и определяется по справочникам.
Заиляющая скорость (Vз) -
минимальная незаиляющая скорость, которая зависит от взвешенных наносов,
находящихся в воде.
Для предварительных расчетов незаиляющую скорость можно
определить, как:
VЗ= =м/c
Vpм/с [Л 2. Табл.П. 1] для грунта: тяжёлые
суглинки
Vcp м/с
Vр>Vср>Vз (1,2 м/с >1,12 м/с >0,33 м/с)
Таким образом средняя скорость обеспечит неразмыв и
незаиливание.
Определяем ширину канала по верху B при нормальном расходе:
м.
Определение
глубины воды в канале при форсированном расходе
Определяем глубину воды в канале h0 при равномерном
движении, канал трапецеидального сечения, известны
Q фор = 1,1* Q норм. =1,1*36= 39,6 м3/с
ширина канала по дну b = 15 м,
уклон дна 1 канала i = 0.00042
Кфор = Qф/
где К - расходная характеристика
Кфор=39,6/(0,00042)0,5=1980 м3/с
По графику зависимости h=f(K) определяем hфор при Кфор=1980 м3/с
Рис. 3. График зависимости h=f(K) для определения глубины
при форсированном расходе в деривационном канале
hфор= 2 м
Определив значения глубины воды в канале ho, определяем параметры
канала.
Таблица 3 Основные параметры деривационного канала при Qфор.
h, м
|
b, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
2,19
|
113
|
34,465
|
20,008
|
1,722
|
42,8118
|
39,68
|
Проверка
участка канала на размыв и заиление при Qфор.
При минимальном расходе:
Средняя скорость воды в канале равна:
ср = Qфор./ω
ср.= 39,6/34=1,16 м/с
VЗ=
з.=
0,3 *1,13= 0.34 м/с
Допустимую не размывающую скорость для тяжёлых суглинок определяем
по таблице [Л 2. Табл.П. 1]:р.= 1,2 м/с
Vр>Vср>Vз (1,2 м/с >1,16 м/с >0,34 м/с)
При Qфор и Qнор канал не подвержен размыву и заилению.
Строим поперечное сечение деривационного канала:
Рис. 4. Поперечное сечение деривационного канала, масштаб
1:100
1.2 Гидравлический расчет I-го участка сбросного
канала
При расчете I-го участка сбросного канала принимаем глубину воды в канале h=h0=1,95 м (глубина воды в
деривационном канале) и определяем основные параметры I-го участка сбросного
канала.
Расчет производим методом подборов в табличной форме.
m-коэффициент заложения откоса для песчано-гравелистого
грунта=1,5 [Л 2. Табл.П. 3]
n - коэффициент шероховатости русла слагающего канал.
n=0,0275 [Л 2. Табл.П. 2] (для песчано-гравелистого грунта)
Таблица 4. Определение ширины I-го участка сбросного
канала по дну
b, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
5
|
16,777
|
12,452
|
1,347
|
37,74
|
1,74
|
10
|
27,127
|
17,452
|
1,554
|
38,42
|
24,30
|
15
|
37,477
|
22,452
|
1,669
|
38,76
|
35,10
|
20
|
47,827
|
27,452
|
1,742
|
38,97
|
46,02
|
Расчёты для b=5 м:
м2
м
м
м0,5/с
м3/с
На основание таблицы № 4, по значениям b и Q, строится график и для заданного значения
расхода определяем ширину канала по дну.
Рис. 5. График зависимости b=f(Q) для
определения ширины канала по дну при заданном расходе на I-ом участке сбросного канала.
b=14,9 м =14 м
Определив значение ширины канала по дну на I-ом участке сбросного канала, определяем параметры канала.
м2
м
м
м0,5/с
м3/с
Таблица 5. Основные параметры I-ого сбросного канала
h, м
|
b, м2
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
0
|
14
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0,5
|
14
|
7,32
|
15,8
|
0,46
|
32,9
|
3,076
|
1,0
|
14
|
15,5
|
17,6
|
0,88
|
35,78
|
9,73
|
1,5
|
14
|
24,37
|
19,4
|
1,25
|
37,39
|
19,31
|
2,0
|
14
|
34
|
21,21
|
1,6
|
38,56
|
31,02
|
2,5
|
14
|
44,37
|
23,01
|
1,93
|
39,47
|
45,85
|
3,0
|
14
|
55,5
|
33,5
|
1,65
|
38,71
|
51,62
|
2,15
|
14
|
37,03
|
21,75
|
1,7025
|
38,86
|
35,1
|
Проверка I-ого участка сбросного
канала на заиление и размыв
Средняя скорость воды в канале равна:
ср = Qнорм./ω
ср =36,4 /38,8 =0,94 м/с
Находим незаиляющую скорость:
VЗ=
VЗ =0,3*1,126=0,33
м/с
Допустимую неразмывающую скорость для песчано-гравелистого грунта
определяется по таблице [Л 2. Табл.П. 1]р.= 0,7-0,8 м/с
Следовательно, можно сделать вывод, что при нормальном расходе
канал подвержен размыву, так как Vср > Vр (0,94 м/с
>0,7-0,8 м/с)
Следовательно, проводим укрепление канала глиной.
Укрепление
I-ого участка сбросного канала глиной
Значение коэффициента шероховатости n = 0.0225 [Л 2. Табл.П.
2]
Расчет производим в табличной форме, по прежним формулам.
Таблица 6. Определение глубины I-го участка сбросного
канала по дну (с укреплением)
h, м
|
b, м2
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0,5
|
|
7,32
|
15,8
|
0,46
|
32,9
|
3,076
|
1,0
|
|
15,5
|
17,6
|
0,88
|
35,78
|
9,73
|
1,5
|
|
24,37
|
19,4
|
1,25
|
37,39
|
19,31
|
2,0
|
|
34
|
21,21
|
1,6
|
38,56
|
31,02
|
|
44,37
|
23,01
|
1,93
|
39,47
|
45,85
|
3,0
|
|
55,5
|
33,5
|
1,65
|
38,71
|
51,62
|
5
|
15,45
|
12,03
|
1,28
|
46,3
|
15,18
|
10
|
25,2
|
17,03
|
1,48
|
47,4
|
27,21
|
15
|
35
|
22,03
|
1,58
|
48
|
40
|
20
|
44,7
|
27,03
|
1,65
|
48,3
|
52
|
Расчёты для b=5 м:
м2
м
м
м0,5/с
м3/с
На основании таблицы № 5 по значениям b и Q строится график зависимости b=f(Q) и для заданного значения расхода определяем ширину канала
по дну.
Рис. 6 График зависимости b=f(Q) для
определения ширины I-го участка сбросного канала по дну.
b=13,3 м=14 м
Определив значения ширины I-го участка сбросного канала по дну, определяем параметры канала.
Таблица 7. Основные параметры I-ого сбросного канала
h,
м
|
b, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
1,95
|
14
|
33
|
21,03
|
1,57
|
48
|
37
|
Проверка
I-го участка сбросного канала на размыв и заиление
ср = Qнорм./ω
ср =37/33= 1.12 м/с.
Находим незаиляющую скорость:
VЗ=
VЗ =0,3
1,57=0,33 м/с
Допустимую неразмывающую скорость для глины определяется по
таблице [Л 2. Табл.П. 1]р.= 1,2-1,8 м/с
Vраз>Vср>Vзаил (1,5 м/с >1,12 м/с >0,33 м/с)
При Qфор и Qнор канал не подвержен размыву и заилению.
Определяем ширину канала по верху B при нормальном расходе:
= b+2*h*m= 14+2*1,95*1,5 =19,85 м.
Определение
параметров канала при форсированном расходе
Определяем глубину воды в канале h0 при равномерном
движении, канал трапецеидального сечения, известны
Q фор = 1,1 Q норм. = 39,6 м3/с
уклон дна i = 0.00035
В основании канала - глина.
m=1,5
n=0,0225
b=14 м
Таблица 8. Определение глубины при Qфор
h, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
0
|
0
|
14
|
0
|
0
|
0
|
0,5
|
7,3
|
15,8
|
0,46
|
39,1
|
3,6
|
1
|
15,5
|
17,6
|
0,88
|
43,5
|
11,8
|
1,5
|
24,3
|
19,4
|
1,25
|
46,2
|
23,5
|
2
|
34
|
21,21
|
1,6
|
48
|
38,7
|
2,5
|
44,3
|
23
|
1,92
|
49,5
|
57,1
|
Расчёты для h=0,5 м:
м2
м
м
м0,5/с
м3/с
По данным таблицы строим график и определяем hфор.
Рис. 7 График зависимости h=f(Q) для
определения глубины воды в I-ом сбросном
канале при Qфор
hфор=2,1 м
Таблица 9. Параметров канала при форсированном расходе
h, мW, м2χ, мR, мC, м0,5/сQ, м3/с
|
|
|
|
|
|
2,1
|
36
|
21,5
|
1,67
|
48,4
|
42,1
|
Проверка
I-ого участка сбросного канала с креплением на размыв и заиление
при Qфор
При минимальном расходе:
Средняя скорость воды в канале равна:
ср.= Qфор./ω
ср.= 42,1/36=1,17 м/с
VЗ=
VЗ =0,3*1,136=0,34
м/с
Допустимую неразмывающую скорость для глины определяется по
таблице [Л 2. Табл.П. 1]р.= 1,2-1,8 м/с
Vраз>Vср>Vзаил (1,5 м/с >1,17 м/с >0,34 м/с)
Следовательно, можно сделать вывод, что при нормальном и
форсированном расходе канал не подвержен размыву и заилению.
Строим поперечное сечение I-ого участка сбросного
канала:
Рис. 8 Поперечное сечение I-ого участка сбросного
канала, масштаб 1: 100
1.3
Расчет II-ого участка сбросного канала
Гидравлический расчет II-ого участка сбросного
канала производится из условия гидравлически наивыгоднейшего сечения при этом
величина
β==12
Определяются основные параметры этого канала и его поперечное
сечение вычерчивается в масштабе, производится проверка на заиление и размыв.
Определение параметров II-ого
участка сбросного канала.
Q=36 м3/с,
Грунт в основании канала - плотная супесь
n=0.025, [Л 2. Табл.П. 2]
m=1.7, [Л 2. Табл.П. 3]
i=0.00032
м3/с
Таблица 10. Определение глубины воды во II-ом сбросном канале.
h, м
|
b=βh, м
|
W, м2
|
χ, м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
K, м3/с
|
0
|
0
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,5
|
6
|
3,42
|
7,97
|
0,42
|
33,32
|
1,32
|
73,85
|
1
|
12
|
13,70
|
15,94
|
1,16
|
41,14
|
10,85
|
607,03
|
1,5
|
18
|
30,82
|
23,91
|
1,28
|
41,89
|
26,12
|
1460,65
|
2
|
24
|
54,80
|
31,88
|
1,71
|
44,12
|
56,55
|
3161,65
|
2,5
|
30
|
85,62
|
39,85
|
2,14
|
45,85
|
102,73
|
5742,77
|
Расчёты для h=0,5 м:
м2
м
м
м0,5/с
м3/с
м3/с
На основании таблицы 10 строим график. По этому графику и по
таблице определяем глубину воды в канале h0.
Рис. 9 График зависимости h=f(K) для определения глубины
воды во II-ом сбросном канале.
ho=1,7 м
Определяем
b=h0β=1,7*12=20,4 м ~ 21 м.
Определяем ширину канала по верху B при нормальном расходе:
= b+2*h*m= 21+2*1,7*1,7 =26,78 м.
Таблица 11. Основные параметры II-ого сбросного канала
h, м
|
b, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
B,
м
|
1,7
|
21
|
40,6
|
27,7
|
1,46
|
43
|
37,7
|
26,78
|
Проверка
II-ого участка сбросного канала на размыв и заиление
При нормальном расходе:
ср. = Q /ω =37,7/40,6=0,92 м/с
VЗ=
VЗ =0,3
1,1=0,33 м/с
Допустимую неразмывающую скорость для плотной супеси определяется
по таблице [Л 2. Табл.П. 1]р.= 1 м/с
Vраз>Vср>Vзаил (1 м/с >0,92 м/с >0,33 м/с)
Следовательно, можно сделать вывод, что при нормальном
расходе канал не подвержен размыву и заилению.
Определяем ширину канала по верху B при нормальном расходе:
= b+2*h*m= 20+2*1,675*1,7 =25,7 м.
Расчет
глубины воды во II-ом сбросном канале при Qфор.
Q фор = 39,6 м3/с
Грунт в основании канала - плотная супесь
n=0.025, [Л 2. Табл.П. 2]
m=1.7, [Л 2. Табл.П. 3]
i=0.00032
Кфор=39,6/(0,00032)0,5=2213,77м3/с
Глубина hфор определяем по графику зависимости h=f(K) при Кфор=2213,77
м3/с
Рис. 10 График зависимости h=f(K)
hфор=1,75 м
Таблица 12. Основные параметры II-ого сбросного канала при
форсированном расходе
h, м
|
b, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
Q, м3/с
|
1,75
|
21
|
42
|
28
|
1,5
|
43,1
|
39,66
|
Проверка
II-ого сбросного канала при Qфор на размыв и заиление
При форсированном расходе:
ср. = Q /ω
=39,66/42=0,94
м/с
VЗ=
VЗ =0,3*1,1=0,33
м/с
Допустимую неразмывающую скорость для плотной супеси определяется
по таблице [Л 2. Табл.П. 1]р.= 1 м/с
Vраз>Vср>Vзаил (1 м/с >0,94 м/с >0,33 м/с)
При Qфор и Qнор канал не подвержен размыву и заилению.
Строим поперечное сечение II-ого участка сбросного
канала:
Рис. 11 Поперечное сечение 3-го участка канала, масштаб 1:100
1.4
Неравномерное движение жидкости в каналах
Неравномерное движение жидкости в канале характеризуется
изменение площади и глубины воды в канале по его длине при нормальном расходе Qнор.
Перед водоприемником в конце этого канала глубина увеличивается до 1.6h0, где h0 - глубина при равномерном
движении.
Выясним форму кривой свободной поверхности, критическую
глубину, состояние потока и построим кривую свободной поверхности при условии,
что длина этого участка равна длине кривой.
Определение
критической глубины воды в каналах.
Глубина потока, при которой удельная энергия сечения для
заданного расхода достигает минимума называется критической глубиной. Общее уравнение
критического потока имеет вид:
Где wкр - площадь живого сечения при h=hкр
Вкр - ширина канала по верху h=hкр
Критическую глубину можно определить графическим способом.
, где
B - ширина канала по дну
m-коэффициент заложения откоса
- Коэффициент Кориолиса
Критическую глубину в канале (hкр)
определяется графическим способом, для чего составляем таблицу № 13.
Таблица 13. Определение критической глубины воды в
деривационном канале
h, м
|
B, м
|
W, м2
|
W3,
м6
|
W3/B,
м5
|
αQ2/g,
м3
|
0
|
|
|
|
|
145,3
|
0,5
|
16
|
7,75
|
465,5
|
29,1
|
|
1,0
|
17
|
16
|
4096
|
241
|
|
1,5
|
18
|
24,75
|
15161
|
842,3
|
|
2,0
|
19
|
34
|
39304
|
2068,6
|
|
2,5
|
20
|
43,75
|
83740,2
|
4187,01
|
|
3,0
|
21
|
54
|
157464
|
7498,3
|
|
Расчёты для h=0,5 м:
м
м2
м5
м5
По данным таблицы 13 строим график зависимости f= и определяем значение критической глубины
в деривационном канале:
Рис. 12 График зависимости f=
hкр=0,87 м
Определяем параметры канала при hкр
Таблица 14. Параметры канала при hкр=0,87 м
hкр, м
|
Bкр,
м
|
Wкр, м2
|
Wкр3, м6
|
0,87
|
16,74
|
13,8
|
2632
|
Таблица 15. Определение критической глубины воды в I-ом сбросном канале.
h, м
|
B, м
|
W, м2
|
W3,
м6
|
W3/B,
м5
|
αQ2/g,
м3
|
0
|
|
|
|
|
145,3
|
0,5
|
15,5
|
7,4
|
405,2
|
26,1
|
|
1,0
|
17
|
15,5
|
3724
|
219
|
|
1,5
|
18,5
|
24,3
|
14482,2
|
783
|
|
2,0
|
20
|
34
|
39304
|
1965,2
|
|
Расчёты для h=0,5 м:
м
м2
м6
м5
м5
По данным таблицы 15 строим график зависимости f= и определяем значение критической глубины
в I-ом сбросном канале:
Рис. 13 График зависимости f=
hкр=0,9 м
Определяем параметры канала при hкр
Таблица 16. Параметры канала при hкр=0,9 м
hкр, м
|
Bкр,
м
|
Wкр, м2
|
W3кр, м5
|
0,9
|
16,7
|
13,8
|
2628
|
Таблица 17. Определение критической глубины воды во II-ом сбросном канале.
h, м
|
B, м
|
W, м2
|
W3,
м6
|
W3/B,
м5
|
αQ2/g,
м3
|
0
|
|
|
|
|
145,3
|
0,5
|
22,7
|
10,9
|
1304
|
57,4
|
|
1,0
|
24,4
|
22,7
|
11697
|
479,4
|
|
1,5
|
26,1
|
35,3
|
44080,5
|
1687
|
|
Расчёты для h=0,5:
м
м2
м6
м5
м5
По данным таблицы 17 строим график зависимости f= и определяем значение критической глубины
во II-ом сбросном канале:
Рис. 14. График зависимости f=
hкр=0,7 м
Определяем параметры канала при hкр
Таблица 18. Параметры канала при hкр=0,7 м
hкр, м
|
Bкр,
м
|
Wкр, м
|
W3кр, м6
|
0,7
|
23,4
|
15,5
|
3747,7
|
Выясняем состояние потока:
Если: h > hкр, Пк
< 1 - спокойное состояние
h < hкр, Пк > 1 - бурное состояние
h = hкр, Пк = 1 - критическое состояние
Канал: h > hкр (1,95
м> 0,87 м) и Пк<1 (Пк=0,84) - состояние потока
спокойное.
Канал: h > hкр (1,95 м
> 0,9 м) и Пк<1 (Пк=0,84) - состояние потока
спокойное.
Канал: h > hкр (1,7 м
> 0,7 м) и Пк<1 (Пк=0,82) - состояние потока
спокойное.
Построение кривой подпора методом Н.Н. Павловского в
деривационном канале
Кривой подпора называется линия свободной поверхности
потока, глубина которой увеличивается в направлении потока.
Так как по длине потока увеличивается глубина и возрастает W,
в канале будет наблюдаться явление подпора, и свободная поверхность потока
будет иметь вид кривой подпора.
Для построения кривой подпора по длине канала определяем его
конечную глубину, которая равна:
h конеч. = 1.6 * h0
Разбиваем значения от h0 до h конечного на пять глубин, и производим расчет методом Н.Н.
Павловского при гидравлическом показателе русла х=2.0 и уклоне дна канала .Тогда длина участка между глубинами воды
может быть определена по следующей зависимости:
, ,
, где
, где
к - расходная характеристика
ко - расходная характеристика
z - коэффициент
Павловского
- параметр кинетичности.
В-ширина канала по верху, ;
- смоченный периметр, ;
С - коэффициент Шези по Агроскину: ;
;
i - уклон дна канала.
Весь расчет кривой подпора производится в табличной форме
Таблица 19. Расчёт кривой подпора в деривационном канале
Исходные данные
|
№
|
h, м
|
W, м2
|
χ, м
|
R, м
|
B, м
|
C м0,5/с
|
К м3/с
|
z
|
Ф(z)
|
Пк
|
Пк ср
|
а
|
L, м
|
Qнор=36 м3/с канал трапециедальный n=0.025 m=1 b=15 м i=0,00042 hо=1.95 м hкр=0,87 м
|
1
|
1,95
|
33,0525
|
20,51543
|
1,611104
|
18,9
|
43,67023
|
1832,11
|
1,02
|
2,3
|
0,0827
|
0,0834
|
1,11
|
2698,3
|
|
2
|
2,1
|
35,91
|
20,9397
|
1,714925
|
19,2
|
44,15082
|
2076,236
|
1,15
|
1,33
|
0,0841
|
0,0854
|
1,03
|
1810,2
|
|
3
|
2,4
|
41,76
|
21,78823
|
1,916632
|
19,8
|
45,00658
|
2601,991
|
1,45
|
0,84
|
0,0867
|
0,0877
|
0,94
|
1122,35
|
|
4
|
2,7
|
47,79
|
22,63675
|
2,111168
|
20,4
|
45,75055
|
3176,836
|
1,76
|
0,64
|
0,0888
|
0,0901
|
0,85
|
1314,35
|
|
5
|
3,12
|
56,5344
|
23,82469
|
2,372933
|
21,24
|
46,65006
|
4062,634
|
2,26
|
0,47
|
0,0913
|
|
|
|
ΣL=6945,2 м
Расчёты для h=1.95 м:
м2
м
м
м
м3/с
м
Проверку расчета кривой подпора производим по крайним сечениям.
=
м
Процент ошибки определяется по формуле
Δ=
Строим кривую подпора деривационном канале в масштабе:
Рис. 15 Чертёж кривой подпора в деривационном канале.
масштаб: горизонтальный … 1:30000
вертикальный … 1:100
Построение
кривой спада методом И.И. Агроскина в I-ом сбросном канале
Расчет кривой спада выполняем по способу И.И. Агроскина
Кривая спада образуется перед сопрягающими сооружениями (перепад,
быстроток) в конце I-го сбросного канала. Глубина в канале
уменьшается до 0,7, при коэффициенте русла x=4,0 и i>0
При расчете кривых подпора и спада по Агроскину в руслах
правильной формы поперечного сечения значения z и целесообразно вычислять по формулам
Агроскина:
где
b-ширина русла по дну b=14 м.
нормальная глубина в русле при заданном расходе.
функция величина, которой определяется по [Л3. табл.XX111a]
функция величина которой, определяется по [Л3 табл.XX111b]
Определим м, разбиваем длину на 5 расчетных частей.
Расчеты производим в табличной форме.
Таблица 20. Расчёт кривой спада в I-ом сбросном канале
Исходные данные
|
№
|
h, м
|
σ
|
F(σ)
|
hF(σ)
|
z
|
Ф(z)
|
Θ(σ)
|
Пк
|
Пк ср
|
а
|
L, м
|
Qнор=36 м3/с канал трапециедальный m=1,5 b=14 м
i=0,00035 hо=1,95 м hкр=0,9
м
|
1
|
1,95
|
0,241
|
1,584
|
3,088
|
0,998
|
1,714
|
0,391
|
0,0582
|
0,0576
|
3,6999
|
3287,3
|
|
2
|
1,8
|
0,226
|
1,643
|
2,957
|
0,957
|
1,341
|
0,383
|
0,0570
|
0,0559
|
2,750
|
1431,7
|
|
3
|
1,6
|
0,204
|
1,708
|
2,732
|
0,884
|
1,071
|
0,368
|
0,0548
|
0,0539
|
2,6109
|
698,8
|
|
4
|
1,4
|
0,182
|
1,783
|
2,496
|
0,808
|
0,891
|
0,357
|
0,0531
|
0,0535
|
5,8834
|
50,6
|
|
5
|
1,36
|
0,178
|
1,82
|
2,475
|
0,801
|
0,887
|
0,362
|
0,0539
|
|
|
|
Σ L= 5468,4 м
м
Проверку расчета кривой спада производим по крайним сечениям.
=м
Процент ошибки определяется по формуле
Δ=
Строим кривую спада в I-ом
сбросном канале в масштабе:
Рис. 16 Чертёж кривой спада в I-ом сбросном канале.
масштаб: горизонтальный …1:30000
вертикальный … 1:100
2.
Гидравлический расчет сооружений
2.1
Расчет водозаборного регулятора на канале
При расчете регулятора необходимо определить ширину
регулятора для пропуска расхода Qнорм. = 36 м3/с.
Ширина пролета должна быть не более 2.5*H при большей
величине назначается 2,3… и более пролетов. Поперечное сечение принимается
прямоугольное. Регулятор работает как водослив с широким порогом с боковым
сжатием при выходе, причём необходимо определить подтоплен водослив или нет.
Расчетная формула водослива с широким порогом (широкий порог
задан в условии) в общем виде будет равна:
Q=σ*ε*m*b**H03/2,
При заборе воды из канала № 1 скорость подхода V = 1,75
м/с,
H=hб + z=1,95+0,3=2,25
м
= 0,3 м перепад на водосливе (дано в условии)0 - напор
на водосливе с учетом скорости подхода, где α*V02 / 2g=0
H0=Н=2,25 м
ε - коэффициент сжатия потока, который
определяется по формуле Замарина:
ε =1 - a*H0 / (b+H0),
где a = 0,11-коэффициент, зависящий от формы оголовка устьев и
быков
σ - коэффициент подтопления,
σ = 1, если водослив не подтоплен
σ = F (b, hS / H0), если
водослив подтоплен
- коэффициент расхода
Уровень воды ниже водослива будет равен:
hs = hб - Р = 1,95- 0 =1,95 м.
Р = 0 высота порога водослива на выходе
Определяем относительное превышение, тогда:
если hS / H0 > 0.7, то водослив подтоплен
и σ подтопления
определяется по справочнику.
если hS / H0 < 0.7, то водослив не
подтоплен и σ =1.
В нашем случае: hS / H0 = 1,95 / 2,25=0,866,
что больше 0.7 значит водослив подтоплен.
Определяем коэффициент подтопления σ при hS / H0 = 0.866 по определяем по
справочнику Киселева [стр. 70 табл. 6-24]
σ = 0.823
Коэффициент расхода водослива зависит от плавности входа воды
в регулятор и его конфигурации и может быть определен по формуле В.В. Смыслова:
= 0.3 + 0.08 / (1 + Р1 / H0),
где Р1 = 0,35 м - высота порога водослива на
входе, задано в условии= 0.3 + 0.08 / (1+ 0.35/2,25) = 0,369
Расчет по определению ширины водослива b производим в
табличной форме методом подбора:
Таблица 21. Определение ширины водослива
b, м
|
m
|
σ
|
ε
|
σεmb, м
|
Примечание
|
5
|
0,369
|
0,823
|
0,965862
|
1,466
|
|
10
|
|
|
0,979796
|
2,975
|
|
15
|
|
|
0,985652
|
4,49
|
|
20
|
|
|
0,988876
|
6,006
|
|
25
|
|
|
0,990917
|
7,523
|
|
На основании данной таблицы строится график.
Рис. 17 График определения ширины регулятора
b=8 м
Полученное значение b сравниваем с предельным значением
м
м > 5,625 м
Принимаем количество пролетов: n=3, b=3 м
ε =1 - (a*H0) / (b+H0)=1 -
(0,11*2,25)/(3+2,25)=0,953
Определяем расход, пропускаемый регулятором
м3/с
Определяем процент расхождения между заданным и полученным
расходом:
Длина водослива принимается равной
м
t= 1 м, где t - толщина
быка.
Строим чертёж регулятора:
Рис. 18 Чертёж водозаборного регулятора во главе
деривационного канала, масштаб 1:300
2.2 Расчет водосливной плотины
Проектируем водосливную плотину практического профиля
криволинейного очертания с затворами на гребне по всему водосливному фронту.
Определение
ширины и числа пролетов в водосливной плотине
Выбираем профиль водосливной плотины безвакуумный, очертанный
по координатам Кригера-Офицерова.
Вычисляем высоту плотины:
Р = Гр -Д1 =181 - 146 = 35 м
Вычисляем напор на гребне водослива:
= ФПУ -Гр = 189-181= 8 м
Так как вода на водосливную плотину подается из водохранилища, то
скорость подхода из сооружения будет равна 0.
V0=0, тогда
H = H0 = 8 м
Расход, проходящий через водосливную плотину практического профиля
можно определить по следующей зависимости:
-где:
коэффициент сжатия потока, который определяется по формуле
Замарина
, где
-коэффициент, зависящий от формы оголовка
a = 0.11
ширина водослива.
Для принятого профиля водосливной плотины коэффициент расхода m=0.49. Тогда уравнение расхода можно записать в следующем
виде:
Данное выражение можно представить в виде:
Принимаем коэффициент сжатия потока , тогда ширина водослива
В первом приближении принимаем число пролетов n=10 и определяем ширину водослива. Определяем коэффициент
сжатия и уточняем ширину пролета и округляем ширину одного пролета до стандартного значения.
Причем ширина одного пролета должна быть в пределах,
где Нг -напор на гребне водослива при отметке НПУ,
тогда
Нг=НПУ-ГР=186-181=5 м
b = (7,5 ÷12,5) м
Сравниваем полученную ширину одного пролета с рекомендуемой и если
она получается в этих пределах, то оставляем, а если нет то возвращаемся в
начало, вместо n=10, берем другое число.
Определяем расход водосливной плотины при принятом количестве
пролетов и уточненной ширине пролета. Определяем расход через водосливную
плотину по следующей зависимости:
Разница между заданным и найденным расходом должна быть в пределах
1-3 %, но найденный расход должен быть больше или равен заданному расходу.
Ширина водосливного фронта равна:
Ширина водосливной плотины:
,
где n - количество быков
t - ширина одного быка (t=1,5 м.)
Определение ширины и числа пролётов плотины.
Производим расчёт водосливной плотины:
Р =Гр -Д1
Р=181 - 146 = 35 м
Вычисляем напор на гребне водослива:
= ФПУ - Гр
Н= 189 - 181 = 8 м
Принимаю количество пролетов равных 10 (n=10).
,
м
м - не входит в предел b = (7,5 ÷12,5) м
Принимаю количество пролетов равных 3 (n=3)
,
м
м - входит в предел b = (7,5 ÷12,5) м
=1254,143 м3/с
=3*9=27 м
=27+(3-1)*1,5=30 м
Таким образом: b=9 м, n=3.
Построение
профиля водосливной плотины по координатам Кригера-Офицерова
Рассчитываем координаты безвакуумного водослива для напора
перед плотиной Н = 8 м при коэффициенте расхода m = 0.49 для чего рассчитываем
таблицу № 22
Таблица 22. Определение координат поверхности водослива
плотины и поверхности струи
Х, м
|
У, м
|
Х, м
|
У, м
|
|
очертания
кладки
|
очертания
поверхности струи
|
|
очертания
кладки
|
очертания
поверхности струи
|
H= 1 м
|
|
внешней
|
внутренней
|
H= 8 м
|
|
внешней
|
внутренней
|
0
|
0,126
|
-0,831
|
0,126
|
0
|
1,008
|
-6,648
|
1,008
|
0,1
|
0,036
|
-0,803
|
0,036
|
0,8
|
0,288
|
-6,424
|
0,288
|
0,2
|
0,007
|
-0,772
|
0,007
|
1,6
|
0,056
|
-6,176
|
0,0556
|
0,3
|
0
|
-0,74
|
0
|
2,4
|
0
|
-5,92
|
0
|
0,4
|
0,006
|
-0,702
|
0,007
|
3,2
|
0,056
|
-5,616
|
0,056
|
0,6
|
0,06
|
-0,62
|
0,063
|
4,8
|
0,480
|
-4,96
|
0,504
|
0,8
|
0,146
|
-0,511
|
0,153
|
6,4
|
1,176
|
-4,088
|
1,224
|
1
|
0,256
|
-0,38
|
0,267
|
8
|
2,048
|
-3,04
|
2,136
|
1,2
|
0,394
|
-0,219
|
0,41
|
9,6
|
3,144
|
-1,752
|
3,28
|
1,4
|
0,564
|
-0,03
|
0,59
|
11,2
|
4,520
|
-0,24
|
4,72
|
1,7
|
0,873
|
0,305
|
0,92
|
13,6
|
6,984
|
2,44
|
7,36
|
2
|
1,235
|
0,693
|
1,31
|
16
|
9,88
|
5,544
|
10,48
|
2,5
|
1,96
|
1,5
|
2,1
|
20
|
15,68
|
12
|
16,8
|
3
|
2,824
|
2,5
|
3,11
|
24
|
22,592
|
20
|
24,88
|
3,5
|
3,818
|
3,66
|
4,26
|
28
|
30,544
|
29,28
|
34,08
|
4
|
4,93
|
5
|
5,61
|
32
|
39,44
|
40
|
44,88
|
4,5
|
6,22
|
6,54
|
7,15
|
36
|
49,76
|
52,32
|
57,2
|
По таблице П. 7 [Л.2 Табл.П7] определяем радиус закругления
плотины:
Высота плотины Р = 35 м, следовательно, радиус определим
интерполяцией 16,9 м.
Строим чертёж профиля водосливной плотины:
Рис. 19. Чертёж профиля водосливной платины.
Масштаб 1:250
Расчет
сопряжения ниспадающей струи с потоком нижнего бьефа гидросооружения
Для выяснения характера сопряжения переливающейся струи через
водослив практического профиля с потоком в нижнем бьефе, необходимо определить
глубину в сжатом сечении у подошвы и сопряженную с ней глубину. Глубина в
сжатом сечении определяется подбором из выражения:
где
q - удельный расход,
= м2/с где
- ширина водосливного фронта
- удельная энергия в верхнем бьефе относительно дна нижнего
бьефа.
- коэффициент скорости зависит от типа плотин и для плотин с
водосливом практического профиля.=0,9
Во избежание подбора при определении глубины в сжатом сечении
применим метод Агроскина:
Согласно методу находим функцию относительной глубины по следующей
формуле:
=
= 35+8=43 м
и по значению функции по таблице П. 8 [Л.2 Табл.П. 8] определяем
коэффициент =0,0427
Тогда глубина в сжатом сечении
=43*0,0427=1,8361 м
Вторая сопряженная глубина определяется как глубина в жатом
сечении только при принятом значении тогда:
=0,3435
м
В нижнем бьефе гидротехнического сооружения возможны следующие
формы сопряжений бурного потока со спокойным:
. Отогнанный прыжок, если > hб, который будет располагаться ниже по
течению относительно сжатого сечения.
. Предельное состояние, когда = hб. В этом случае начало прыжка расположено в сжатом сечении.
. Надвинутый прыжок, когда < hб. Начало прыжка расположено выше по течению относительно
сжатой глубины.
м
Т.к > hб (14,77 м > 13 м), то наблюдается отогнанный прыжок.
Для создания необходимой глубины в нижнем бьефе обеспечивающей
сопряжения с надвинутым прыжком является устройство водобойных колодцев, стенок
или комбинированных сооружений.
Расчет
сопряжения в нижнем бьефе с надвинутым прыжком
Глубина водобойного колодца (d) может быть определенна
из следующего выражения:
где
d - Глубина колодца
γ - коэффициент запаса принимается равным от
0,05 до 1,1 для обеспечения сопряжения с надвинутым прыжком.
- бытовая глубина.
- перепад, возникающий при выходе потока из водобойного колодца.
Перепад () определяется из предположения, что
выходная часть водобойного колодца работает как подтопленный водослив с широким
порогом
где
это средняя скорость в колодце при глубине γ
.
=1
Определив перепад , определяем глубину колодца d.
При наличие колодца удельная энергия увеличивается и равна .
Тогда функция относительной глубины
После этого определяем по таблице П. 8 [Л.2 Табл.П8] при =0,9 значение и 2-ую сопряженную
Определяем ,, d. Расчеты ведем до тех пор пока разница
между и будет меньше 1 %.
Длина колодца может быть определена
Расчёты глубины и длины водобойного колодца.
=46,48 м2/с
1) E0 = H0 + Р = 8 + 35 = 43 м
=0,1831
=0,3417 [2 Табл.П8]
м
м/с
м
Глубина колодца
м
При наличии колодца удельная энергия увеличивается и будет равна
)м
Тогда функция относительной глубины:
=0,1665
=0,3260 [2 Табл.П8]
м
м/с
м
м
3)м
=0,1509
м
м/с
м
м
Длина колодца м
Построение
профиля водосливной плотины по координатам Кригера-Офицерова и водобойного
колодца
Строим профиль водосливной плотины и водобойного колодца:
Рис. 20. Чертёж профиля водосливной плотины и водобойного
колодца.
Масштаб: 1:250
.3 Расчёт регулятора на пропуск расхода в
деривационном канале
При расчёте регулятора на пропуск расхода Qнорм необходимо
определить величину открытия затвора, установить характер и виды
гидравлического прыжка при сопряжении бьефов. Регулятор запроектирован как
водослив с широким порогом прямоугольного сечения, выполненный из бетона,
шириной одного пролета b=3 м, количеством пролётов n=3 и длиной l=9 м, в который
установлены плоские затворы. Водобойного колодца нет.
Определяем пропускную способность канала при различных
уровней воды в нём. По h определяем расход Q.
Таблица 23. Определение расхода Q при заданной глубине h
h, м
|
W, м2
|
χ,
м
|
R, м
|
C, м0,5/с
|
V, м/с
|
Q, м3/с
|
Примечание
|
0
|
|
|
|
|
|
0
|
m=1 n=0,025 i=0,00042 b=15 м ho=1,95 м Qнорм=36 м3/с
|
0,5
|
7,75
|
16,4
|
0,472
|
35,2
|
0,49
|
3,84
|
|
1,0
|
16
|
17,8
|
0,898
|
39,27
|
0,76
|
12,2
|
|
1,5
|
24,75
|
19,2
|
1,29
|
41,77
|
0,97
|
24,06
|
|
2,0
|
34
|
20,6
|
1,65
|
43,55
|
1,14
|
39
|
|
2,5
|
43,75
|
22
|
2
|
45
|
1,3
|
57,05
|
|
3,0
|
54
|
23,4
|
2,3
|
46,1
|
1,43
|
77,37
|
|
Расчёты для h=0,5 м
м2
где:
b - ширина первого участка по дну (b=15 м)
m-коэффициент заложения откоса супесчаного грунта=1 [Л 2. Табл.П.
3]
м
м
м0,5/с
где:
n - Коэффициент шероховатости русла слагающего канал.
n=0,025 [Л 2. Табл.П. 2] (Для грунта: тяжёлые суглинки)
м/с
м3/с
где:
w-площадь живого поперечного сечения
C - коэффициент Шези.
R-гидравлический радиус
i-уклон дна канала.
Определим напор на пороге регулятора, тогда
м,
и определяем пропускную способность при различных открытиях
затворов, причём в начале предполагаем, что прыжок за затвором будет
отогнанный. Тогда расход воды через регулятор вычисляем по формуле:
-коэффициент расхода (0,85÷0,9)
-величина открытия затвора
-ширина одного пролёта
-количество пролётов
Вычисление расхода производится в табличной форме.
Таблица 24. К построению кривой пропускной способности шлюза
регулятора
, м, м, м, м3/с, м
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25
|
0,111
|
0,615
|
0,15
|
2,09
|
6,4
|
13
|
1,05
|
0,5
|
0,222
|
0,62
|
0,31
|
1,94
|
6,17
|
25
|
1,55
|
0,75
|
0,333
|
0,626
|
0,47
|
1,78
|
6
|
36
|
1,9
|
1
|
0,444
|
0,636
|
0,63
|
1,61
|
5,62
|
45,5
|
2,2
|
1,25
|
0,555
|
0,652
|
0,81
|
1,43
|
5,3
|
53,7
|
2,4
|
1,5
|
0,666
|
0,68
|
1,02
|
1,23
|
5
|
59,6
|
2,52
|
1,75
|
0,777
|
0,711
|
1,24
|
1,00
|
4,44
|
63
|
2,6
|
2
|
0,888
|
0,775
|
1,55
|
0,7
|
3,7
|
60
|
2,57
|
-величина открытия затвора
-коэффициент сжатия (определяем по справочнику Киселева)
-сжатая глубина
-напор
-расход
-глубина воды
=0,25/2,25=0,111
=0,25 0,615=0,15 м
=2,25-0,15=2,09 м
=0,9*0,25*3*3*6,4=13 м3/с
На основании таблицы 24, по значениям расхода Q и глубины в канале h, строим график:
Рис. 22 График зависимости h=f(Q)
Для определения вида сопряжения, вытекающей струи, из-под затвора,
со струёй в нижнем бьефе (отогнанный или затопленный прыжок) воспользуемся
формулой:
Расчёт производим в табличной форме
Таблица 25. К определению характера сопряжения бьефов
, м3/с, м, м>;
<; =, мВид сопряжения
|
|
|
|
|
|
13
|
0,15
|
3,89
|
>
|
1,05
|
отогнанный
|
25
|
0,31
|
2,4
|
>
|
1,55
|
отогнанный
|
36
|
0,47
|
1,77
|
<
|
1,9
|
надвинутый
|
45,5
|
0,63
|
1,4
|
<
|
2,2
|
надвинутый
|
53,7
|
0,81
|
1,14
|
<
|
2,4
|
надвинутый
|
59,6
|
1,02
|
0,94
|
<
|
2,52
|
надвинутый
|
63
|
1,24
|
0,81
|
<
|
2,6
|
надвинутый
|
60
|
1,55
|
0,7
|
<
|
2,57
|
надвинутый
|
Отогнанный прыжок, если > h, который
будет располагаться ниже по течению относительно сжатого сечения.
Предельное состояние, когда = h. В этом случае начало прыжка расположено
в сжатом сечении.
Надвинутый прыжок, когда < h. Начало прыжка расположено выше по течению
относительно сжатой глубины.
В случаи если вторая сопряжённая глубина меньше чем глубина воды к
канале, то прыжок затопленный (или надвинутый). Тогда расход проходящий через
регулятор можно определить как:
или
где: -напор на водосливе
-глубина в начале гидравлического прыжка, определяется по формуле:
-напор на пороге регулятора
м
V-средняя скорость в деривационном канале (V=1,16 м/с)
Расчёт производится в табличной форме.
Таблица 26. Определение пропускной способности отверстий
, м3/с, м или
м
, м2, м2, м
|
|
|
|
|
|
|
98,9
|
2,57
|
=1,95,51862
|
|
|
|
|
85,4
|
2,6
|
=1,855,4215,755,251,75
|
|
|
|
|
71,8
|
2,52
|
=1,785,3113,54,51,5
|
|
|
|
|
58,47
|
2,4
|
=1,75,211,253,751,25
|
|
|
|
|
12,42
|
2,2
|
=0,121,38931
|
|
|
|
|
17,43
|
1,9
|
=0,422,586,752,250,75
|
|
|
|
|
25
|
1,55
|
=0,773,57,142,380,8
|
|
|
|
|
13
|
1,05
|
=1,274,52,90,960,32
|
|
|
|
|
=2,32-1,05=1,27 м
=2,32-1,55=0,77 м
м
м2
По данным таблицы 24 и таблицы 26 строим график пропускной
способности отверстий регулятора
Рис. 23 График пропускной способности отверстий регулятора
Чертёж регулятора:
Рис. 24 Чертёж водозаборного регулятора с затворами во главе
деривационного канала. Масштаб: 1:300
.4 Расчёт сопрягающего сооружения - быстроток
В состав быстротока сходят: а) головная часть быстротока -
вход, б) водоскат, в) выходная часть. Гидравлическим расчетом определяются:
размеры головной части (при выбранном типе входа), форма свободной поверхности,
глубины и скорости на водоскате и размеры выходной части для обеспечения
сопряжения потока с нижним бьефом в форме надвинутого прыжка.
Расчет головной части
Головная часть быстротока может быть запроектирована в виде
водослива или короткого лотка с регулирующим затвором.
При расчете головной части с регулирующим затвором следует
определить сжатую глубину за затвором, а зятем форму кривой свободной
поверхности и глубины потока между затвором и началом водоската.
Принимая входную часть в виде водослива с широким порогом,
прямоугольного в плане, при высоте Р=0, определим его ширину b, исходя из условия
сохранения в канале глубины h0, т. е. при h0=Н.
При заданных условиях скорость в канале V=1,12 м/с, при этом
скоростной напор:
м и напор перед входом
м
Расчет водоската
Для расчёта кривой свободной поверхности на водоскате найдём
критическую глубину и глубину равномерного движения, пологая коэффициент шероховатости бетона n=0,017.
м
, где
-уклон быстротока
и м
Глубина (0,5 м) меньше (0,9 м), уклон водоската i>iкр, поток
перейдёт на пороге входной части в бурное состояние и на водоскате сформируется
кривая спада.
Расчет кривой спада по способу И.И. Агроскина
При расчете кривых подпора и спада по Агроскину в руслах
правильной формы поперечного сечения значения z и целесообразно вычислять по формулам
Агроскина:
где
-ширина лотка быстротока, b=14 м.
нормальная глубина в русле при заданном расходе.
функция величина, которой определяется по [Л3. табл.XX111a]
функция величина которой, определяется по [Л3 табл.XX111b]
Расчеты производим в табличной форме.
Таблица 27/ Расчёт кривой спада
Исходные данные
|
№
|
h, м
|
σ
|
F(σ)
|
hF(σ)
|
z
|
Ф(z)
|
Θ(σ)
|
Пк
|
Пк ср
|
а
|
l, м
|
Qнор=36 м3/с b=14 м i=0.0086 hо=0,5 м hкр=0,9 м
|
1
|
0,9
|
0,128
|
2,033
|
1,8297
|
1,418
|
0,048
|
0,2096
|
2,007
|
2,141
|
1,032
|
8,6
|
|
2
|
0,8
|
0,114
|
2,131
|
1,7048
|
1,321
|
0,07
|
0,2375
|
2,274
|
2,425
|
5,36
|
|
3
|
0,7
|
0,1
|
2,251
|
1,5757
|
1,221
|
0,108
|
0,269
|
2,576
|
2,745
|
0,944
|
5,24
|
|
4
|
0,6
|
0,085
|
2,3985
|
1,4391
|
1,115
|
0,196
|
0,3043
|
2,914
|
|
|
|
|
5
|
0,5
|
0,071
|
2,58
|
1,29
|
|
0
|
|
|
|
|
|
Σ L= 19,2 м
м
Из подсчётов в таблице № 27 следует, что
на водоскате на расстоянии 19,2 м от начала будет глубина h=0,6 м, т. е. дальше на
водоскате установится практически равномерное движение. Следовательно, глубину
в конце водоската применим h=ho=0,6 м.
Найдём сопряжённую глубину по формуле
=1,22 м
Глубины =1,22 меньше бытовой hб=1,95 м в отводящем канале, следовательно, прыжок в нижнем
бьефе надвинут и гасить не требуется.
Переход глубин от h=1,22 м на
водоскате к глубинам h=1,95 м будет
происходить в форме кривой подпора, которую можно рассчитывать известными
способами. Приближенно (с некоторым запасом) можно определить расстояние l1 до прыжка от конца водоската из условия
м
м
Определим длину воронки
м
Выходную часть-сопряжение
прямоугольного сечения водоската с трапецеидальным сечение отводящего канала
можно выполнить в виде конически расходящейся воронки с конструктивно принятым
роспуском .
Строим чертёж быстротока, находящийся между I-ым и II-ым сбросным каналом:
Рис. 25 Чертёж быстротока между I-ым и II-ым сбросным каналом.
Масштаб: 1:200
Основная литература
1. Справочник по гидравлическим расчетам под
редакцией П. Киселева М.1974 г. 312 с.
. Андриевская А.Б и др. Задачник по гидравлике.
М.1970 г., 424 с.
. Штеренлихт Д.В. Гидравлика.М.2004 г., 655 с.
. Павловский Н.Н. Собрание сочинений. Т.1-2.
М.-Л. 1955-1956
. Курсовое проектирование по гидравлике.
Калининград. КГТУ.2002.