- •1 Гидростатика
- •2 Уравнение бернулли. Сопротивление движению жидкости
- •3 Истечение жидкости из отверстий и насадков при постоянном и переменном напоре
- •4 Расчет длинных трубопроводов. Гидравлический удар
- •5 Равномерное движение в открытых руслах
- •6 Неравномерное установившееся движение в открытых руслах
- •7 Гидравлический прыжок
- •8 Водосливы
- •8.1. Водосливы с острым ребром
- •8.2 Водосливы практических профилей
- •8.3 Водослив с широким порогом
- •9 Сопряжение бьефов
- •Библиографический список
- •Приложение а (справочное) Вспомогательные графики
- •Приложение б (справочное)
- •Приложение в (справочное) Вспомогательный график а.А. Угинчуса
- •Содержание
- •Дмитрий Николаевич Седрисев Анастасия Владиславовна Рубинская гидравлика, гидро- и пневмопривод
- •660049, Красноярск, пр. Мира, 82.
5 Равномерное движение в открытых руслах
Задача 5.1. Определить расход и среднюю скорость в трапецеидальном земляном канале при b = 10 м; h = 3,5 м; m = 1,25; = 0,0002. Грунты лессовые среднеплотные. Канал в средних условиях содержания и ремонта.
Решение. В соответствии с заданными условиями определяем по [1] n = 0,025.
Вычисляем = 50,3 м2; = 21,2 м;R = 2,37 м; С = 46,5 м0,5/с.
Подставляя в формулу (102), находим:
Среднюю скорость находим
При определении и R можно также найти их значения через :
Задача 5.2. Определить расход и среднюю скорость в земляном канале параболического сечения при h = 2,1м; р = 4м; = 0,0004. Канал в хороших условиях содержания и ремонта.
Решение. По таблице II [1] находим n = 0,0225. При вычисляем: N найдено но таблице [1] при = 0,52.
По таблице Х [1] находим (приR = 1,22 м и n = 0,0225).
Тогда
Наибольшая крутизна откоса на урезе воды определится по формуле
Задача 5.3. Определить ширину трапецеидального канала по дну при следующих данных: Q = 5,2 м3/с; h = 1,2 м; m = 1; n = 0,025; = 0,0006.
Решение. Воспользуемся способом И.И. Агроскина [1]. Находим масштабную величину Rг.н, для чего вычисляем:
и по таблице Х [1], Rг.н = 0,89 (при n = 0,025).
Найдем отношение известной линейной величины, определяющей размеры живого сечения (в данном случае h), к Rг.н:
В таблице XI [1], при m = 1 находим соответствующее значение отношения Тогда
Задача 5.4. Рассчитать трапецеидальный бетонированный канал гидравлически наивыгоднейшего профиля при Q = 44 м3/с; m = 0,75; n = 0,014; = 0,002. Определить также среднюю скорость движения воды.
Решение. Вычисляем откуда
Так как требуется рассчитать канал гидравлически наивыгоднейшего профиля, то . Тогда по таблице XI [1] находим. Отсюдаh = 1,32 = 2,6 м и b = 1,32 = = 2,6 м.
Находим среднюю скорость Значение С найдено по таблице Х [1] при R = 1,3м и n = 0,014.
6 Неравномерное установившееся движение в открытых руслах
Задача 6.1. Определить критическую глубину в трапецеидальном русле при Q = 5,6 м3/с; m = 1,25; b = 7,3 м.
Решение. Находим:
Далее определяем и вычисляем
Величиной 0,105 при расчете пренебрегаем ввиду ее малости.
Задача 6.2. Определить критическую глубину в круговом (сегментном) русле при Q = 2,0 м3/c и r = 1,5 м.
Решение. Вычисляем вспомогательную безразмерную величину
По таблице XXI [1] находим соответствующее значение t = 0,403 и по формуле (109) вычисляем hкр = t и r = 0,4031,5=0,605 м.
где .
Задача 6.3. Построить кривую свободной поверхности на водоскате быстротока прямоугольного сечения. Водоскат в плане имеет переменную ширину от bВ = 10 м, до bн = 2 м. Длина водоската 60 м. Q = 10 м3/c; n = 0,017; = 0,008.
Решение. В начале водоската устанавливается критическая глубина, соответствующая b = 10 м и Q = 10 10 м3/c, т. е. hВ = 0,48 м. Дальнейший расчет проведем по формуле (110), разбив длину водоската на четыре участка, длиной =15 м каждый.
где
Правый участок. Ширина в начале b = 10 м. Ширина в конце b2 = 8 м. Глубина в начале h1 = 0,48 м. Задаемся глубиной в конце участка, равной h2 = 0,4м. Вычисляем левую часть формулы (110):
Для вычисления правой части формулы (110) последовательно находим:
Наконец, вычисляем:
Так как правая часть в 2 раза меньше левой, то h2 задано неудачно. Задаемся h2 = 0,5 м. Тогда
Правая часть равна:
Левая часть равна:
Правая часть по-прежнему меньше левой. Задаемся h2 = 0,53 м.
Вычисления дают: правая часть = 0,072 м;
левая часть = 0,07 м.
Значение h2 = 0,53 м можно считать приемлемым.
Таким образом, на водоскате имеет место движение с увеличением глубин. Вычисления по последующим участкам аналогичны вычислениям на первом участке.