- •Часть 1. Гидравлические расчеты трапецеидальных каналов.
- •Введение
- •Расчетно-графическая работа № I Гидравлический расчет магистрального канала (мк)
- •1 Расчет магистрального канала на равномерное движение
- •1.1 Расчет параметров поперечного сечения мк методом последовательных приближений
- •1.2 Расчёт канала по допустимым скоростям
- •1.3 Проектирование поперечного сечения магистрального канала
- •2 Расчет магистрального канала на неравномерное движение
- •2.1 Выбор типа кривой свободной поверхности
- •2.2 Метод фрагментов
- •2.3 Расчёт координат кривой свободной поверхности способом б. А.Бахметьева
- •Проектирование поперечного профиля сбросного канала
- •Расчет сбросного канала на неравномерное движение
- •2.1 Выбор типа кривой свободной поверхности
- •2.2 Метод фрагментов
- •2.3 Расчет координат кривой свободной поверхности способом в. И. Чарномского
- •2.4 Проектирование продольного профиля сбросного канала.
- •Приложения Приложение 1
- •Продолжение таблицы 1
- •400002, Волгоград, Университетский пр-т, 26.
Введение
На реке проектируется узел гидротехнических сооружений. В состав узла входят:
а) водосливная плотина;
б) водозаборный шлюз-регулятор;
в) магистральный канал;
г) на магистральном канале запроектирован быстроток;
д) сбросной канал
Река по закону Кориолиса имеет меандрическую форму (синусоиды). Водозаборный мелиоративный узел расположен на вогнутом берегу реки, т.к. здесь поверхностные слои чистые, а донные - мутные. Следовательно, вода забирается из верхних слоев. Для забора воды и сооружается водозаборный мелиоративный гидроузел (рис. 1).
Створ гидроузла – точка А, выбирается с помощью касательной, проведённой к выпуклому берегу реки. Точка пересечения ее с вогнутым берегом и будет створом гидроузла.
Для того чтобы уровни воды в реке командовали над уровнями полей орошения, устраивают бетонную водосливную плотину – водослив практического профиля (1).
Для организованного забора воды из реки, устраивают головной шлюз-регулятор – водослив с широким порогом (2). Из него вода поступает в магистральный канал МК (3) трапецеидальной формы. Для того чтобы воду отправить в межхозяйственную сеть с необходимым уровнем воды, магистральный канал разделяют на участки с помощью регуляторов – водослив с тонкой стенкой (4). В межхозяйственную сеть вода поступает по распределительному каналу РК (8). Для предотвращения последствий паводков устраивается сбросной канал (5), вода по сбросному каналу сбрасывается в нижний бьеф реки.
Ввиду того, что отметки поверхности земли резко понижаются, устраивают сопрягающее сооружение – быстроток или перепад (6).
За сопрягающим сооружением устраивают отводящий канал (7) трапецеидальной формы.
Рисунок 1.1 – Схема водозаборного мелиоративного гидроузла
1 .Бетонная водосливная плотина (водослив практического профиля).
Головной шлюз-регулятор (водослив с широким порогом).
Магистральный канал (МК).
Регулятор (водослив с тонкой стенкой).
Сбросной канал (СК).
Сопрягающее сооружение (быстроток, перепад).
Отводящий канал (ОК).
Распределительный канал (РК - подает воду на поля)
Расчетно-графическая работа № I Гидравлический расчет магистрального канала (мк)
По условиям задания магистральный канал проектируется трапецеидальной формы с коэффициентом заложения откосов m = 1. Канал проходит в земляном русле, грунты - связные и плотные глины с коэффициентом шероховатости n = 0,0225 Фактическая глубина у подпорного сооружения в магистральном канале принимается .Значения расчетного расхода магистрального канала , уклон дна канала iмк, мутность наносов ρн принимается по таблице №1 (приложение 1).
1 Расчет магистрального канала на равномерное движение
Дано:
Q0мк, iмк, n = 0,0225, m = 1
Найти:
h0, b0, ω0,χ0, R0, C0, V0, В0.
Расчет
Рисунок 1.4 – Поперечное сечение магистрального канала:
гдеω0– площадь живого сечения МК, м2; h0– нормальная глубина воды в МК,м; b0 - ширина канала по дну, м; χ0 – смоченный периметр, м; В0 – ширина канала по урезу воды (по верху), м
Предварительно параметры поперечного сечения канала определяют по эмпирическим зависимостям С. А. Гиршкана [14]:
-нормальная глубина магистрального канала (глубина воды при установившемся равномерном движении воды в канале) определяется по формуле
, м (1.1)
где - расчетный расход магистрального канала при равномерном движении, м3/с;
- относительная ширина канала по дну равна
. (1.2)
где - расчетный расход магистрального канала при равномерном движении, м3/с; - коэффициент заложения откосов (позаданию).
Данный коэффициент должен находиться в пределах от 2,2 до 5. Если это условие выполняется, то необходимо определить ширину канала по дну по формуле
, м (1.3)
Полученное значение необходимо округлить до стандартных размеров с шагом 0, 5 м.
Если не входит в указанные пределы, то необходимо сначала назначитьданный коэффициент в заданных пределах и только потом определить ширину канала по дну bпо формуле 1.3
Далее ведется расчет искомых геометрических и гидравлических параметров МК:
- площадь поперечного сечения канала
, м2 (1.4)
- смоченный периметр
,м (1.5)
- ширина канала поверху
, м (1.6)
- гидравлический радиус
, м (1.7)
- коэффициент Шези
(1.8)
- скорость воды в канале
, м/с (1.9)
- проверочный расход канала
, м3/с (1.10)
Далее необходимо выполнить сравнение полученного проверочного расхода с заданным расчетным расходом МК- . Полученное значение должно быть больше (˃),чем заданный расход на 3-5 %.
Если условие не выполняется, то необходимо пересчитать один из основных параметров поперечного сечения канала методом последовательных приближений. Например, глубину наполнения .