7.3 Поперечные профили каналов и их основные параметры

При проектировании каналов форму поперечного сечения выбирают в зависимости от его размеров, назначения, типа грунта. Как правило, принимают трапецеидальную форму поперечного сечения и реже прямоугольную, треугольную, параболическую. Основные гидравлические характеристики живых сечений потока приведены в таблице 7.1.

В таблице 7.1 приняты следующие обозначения:

w - площадь живого сечения потока;

f - смоченный периметр;

R - гидравлический радиус;

h - глубина потока;

b - ширина канала по дну;

B - ширина канала по урезу воды;

P - параметр параболы;

m - коэффициент заложения откосов, зависит от типа грунтов, определяется по таблице 7.2.

Таблица 7.1 Характеристика живых сечений потока

Форма поперечных сечений	m	B	x	w	R	Примечание
	0	B = b	b + 2h	bh	bh/(b + 2h)
			при

Кроме профилей поперечных сечений, приведённых в таблице 7.1, встречаются несимметричные профили (рисунок 7.5,а) неправильной формы, (рисунок 7.5,б) – профили естественных русел и составные профили (рисунок 7.5,с)

Рисунок. 7.5 Поперечные профили потоков:

а)несимметричный; б)неправильный; c)составной

Таблица 7.2 Значение коэффициента откоса m при высоте откоса

Категории грунта или вид облицовки	m
Мелкозернистые песчаные грунты Супесчаные или слабоуплотнённые грунты Плотная супесь и лёгкий суглинок Гравелистые и песчано-гравелистые грунты Тяжёлые суглинки, плотные массы и обычные глины Тяжёлые плотные глины Обычные скальные породы Облицовка из бетона, асфальтобетона Облицовка из гравийной отсыпки и каменной наброски Облицовка из пластичных материалов (глинистых, суглинистых)	3 – 3,5 2 – 2,5 1,5 – 2,0 1,5 1 – 1,5 1 0,5 – 0,1 1,25 1,50 2,5

7.4 Уравнение равномерного движения потока в открытых руслах

Равномерное движение жидкости характеризуется следующими признаками:

1. Расход постоянен, Q = const.

2. Русло призматическое.

3. Глубина h = const, следовательно, форма и площадь живого сечения,, R постоянны.

4. Шероховатость смоченной поверхности по длине не изменяется.

5. Отсутствие местных сопротивлений.

6. Уклон дна i > 0.

7. Пьезометрический, гидравлический и уклон дна равны, то есть i = I_p =I

Для вывода уравнения равномерного движения выделим в движущемся потоке сечениями I - I и II - II элемент жидкости длиной – ℓ. Запишем уравнение Бернулли для этих сечений относительно плоскости сравнения 0-0 (рисунок 7.6).

_w. (7.1)

Для условий равномерного движения из уравнения Бернулли (7.1) получим

, (7.2)

где h_w – потери напора.

Из рисунка 7.6 следует, что

.

Для малых уклонов т.е. , следовательно,

. (7.3)

Уравнение (7.3) показывает, что характер течения зависит от уклона дна канала i.

Из уравнения (7.2) и (7.3) следует

,

откуда

.(7.4)

Введём обозначение С=. Величину С называют коэффициентом Шези. Введя принятое обозначение С в (7.4), получим формулу Шези

. (7.5)

Расход при равномерном движении определяют по формуле

(7.6)

Рисунок 7.6