3. Построение кривых свободной поверхности потока

По результатам расчетов можно построить схематический чертеж канала(Рис.1.14), на котором показаны расположение трех гидравлических осей на каждом участке канала: линии нормальных глубин; линии критической глубины; линии дна. Расположение этих осей позволяет выяснить условия сопряжения потока при изменении продольного уклона. В конце первого участка может быть только выпуклая кривая спада (типа b1). Второй и третий участки могут сопрягаться только двумя кривыми - спада до критической глубины (типа b1) и кривой спада до нормальной глубины (типа b2). Сопряжение третьего и четвертого участков должно происходить с образованием гидравлического прыжка. Для определения места расположения этого прыжка рассчитаем вторую сопряженную глубину прыжка, если первая равна . Расчет выполним по формуле Рахманова (1.21)

Так как отношение сопряженных глубин меньше двух, то будет возникать прыжок-волна. Для прыжка волны вторую сопряженную глубину определим по формуле(1.28)

28

Так как 1,38< 1.55 ( ), то прыжок будет образовываться на третьем участке. За прыжком с глубины 1,38 м до глубины 1,55 м будет иметь место кривая подпора (типа а2).

Рис.1.14. Схематический чертеж канала

4. Определение длин сопрягающих кривых

Для определения длин сопрягающих кривых используем метод Б.А. Бахметева. При прямом уклоне дна потока:

где - относительные глубины, соответственно равные

h1 и h2 - глубины потока соответственно в конце и начале участка длиной l.

, - функции гидравлического показателя x è относительной глубины потока (см. приложение 8).

Для расчета промежуточных значений гидравлического параметра необходимо применять формулу

где а и b - табличные значения гидравлического показателя х.

29

Параметр . определяется выражением:

Средние значения ширины канала поверху , смоченного периметра и коэффициента Шези определяются зависимостями:

Результаты расчетов приведены в таблице.

Таблица 1.4

h1	h2	x	1	2	1	2	1	2	R1	R2
1,55	1,38	4,37	0,991	0,888	5,556	4,651	6,852	6,276	0.811	0.741
1,37	1,16	4,30	0,991	0,840	4,596	3,526	6,240	5,482	0.737	.643
1,16	1,01	4,16	1,165	1,014	3,526	2,843	5,482	4,942	0.643	0.575
1,38	1,55	4,25	1,386	1,556	4,65	5,618	6,275	6,888	0.741	0.815

Продолжение табл.1.4

B1	B2	C1	C2	J		L
5,92	5,44	32,189	31,7706	0,297	-0,625	174,34
5.41	4.78	31.674	38.365	0.478	-0.746	65.54
4.78	4.33	30.965	30.394	1.845	0.533	14.93
5.48	5.95	31.706	32.218	1.982	-.0.042	6.45

Длину прыжка волны определим по формуле (1.31)

Форма свободной поверхности потока , с учетом выполненных расчетов, приведены на рис.1.15.

Рис.1.15. Форма свободной поверхности потока в канале

30

4. Определение скоростей движения и подбор типа крепления

Для подбора типа укрепления необходимо определить средние скорости движения потока по формуле .

При ho1=1,55 м и ho4=1,55 м - = 1,62 м/с.

При; ho2= 1,38 м - - = 1,93 м/с

При; ho3= 1,16 м - - = 2,55 м/с

При; ho3= 1,0 - - = 3,21 м/с

Рис.1.16. График для определения типа укрепления канала

(1- укрепление одерновкой плашмя; 2 - укрепление одерновкой в стенку;

3-каменная наброска булыжником среднего размера с примесью гравия;

4-укрепление бетонными плитами)

Если известен состав переносимых наносов, то по данным приложения 5 можно сделать вывод о возможности заиливания отдельных участков канала.

Для подбора типа укрепления удобно построить специальный график (Рис.1.16), прямые линии на котором построены по данным приложения 4

Анализ графика позволяет сформулировать следующие рекомендации:

- первый и четвертый участки должны быть укреплены методом одерновки в стенку;

- второй участок канала до кривой спада должен быть укреплен методом одерновки в стенку;

- второй участок канала на кривой спада и третий участок канала на кривой спада должен быть укреплен каменной наброской;

31

- третий участок канала за кривой спада и до кривой подпора за гидравлическим прыжком должен быть укреплен бетонными плитами.

В связи с тем, что на третьем участке существенно изменился коэффициент шероховатости, для этого участка необходимо произвести уточняющий расчет.( Расчет не приводится, так как он аналогичен выше приведенному).