4. Гідравлічний розрахунок багатосхідчатого перепаду колодязного типу

На затяжних крутих похилах у системі дорожнього водоводу бу­дують багатосхідчасті перепади. Кількість сходин, довжина, висота їх залежать від топографічних умов місцевості та гідравлічних умов роботи перепаду.

Бувають випадки, коли довжина сходин не достатня, щоб пов­ністю погасити енергію потоку. У цьому випадку на кінці кожної сходини розраховують водобійні стінки, що утворюють на сходинах перепаду водобійні колодязі, у межах яких має місце стрибок і до­сягається необхідне гасіння енергії. Це багатосхідчасті перепади колодязного типу (рис. 5).

(Рис. 5. Схема перепаду)

Гідравлічний розрахунок багато-східчастих перепадів колодяз­ного типу зводиться до розрахунку першої, другої, останньої схо­динок. Розміри проміжних сходин приймають рівними розмірам другої.

1. Порядок виконання роботи

4.1.1. Вибирають вихідні дані (табл. 4). Витрата Q задається викладачем.

Таблиця 4

Пара-метр	Номер варіанту
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
io	0,085	0,152	0,113	0,096	0,124	0,136	0,144	0,161	0,157	0,184
L	62	58	52	60	56	70	48	45	50	41

4.1.2. Висоту Z косогірної ділянки визначають виходячи з геометричних побудов:

4.1.3. Задаються кількістю сходин N (N=8) і розраховують довжину l_сход і Р висоту сходинок:

де і_сх – похил сходин, необхідний для стоку і прийнятий рівним 0,002…0,003 => приймаю і_сх=0,003

4.1.4. Визначають ширину сходин перепаду b_пер. виходячи з умов, що питома витрата знаходиться у межах:

, Приймаю

де b_пер – ширина перепаду швидкотоку.

4.1.5. Розраховують критичну глибину. Якщо русло прямокутне, то

4.1.6. Глибину потоку h_р і швидкість V_р над стінкою падіння визначають по залежностях:

4.1.7. Розраховують довжину падіння струміння:

4.1.8. Глибину потоку у стисненому перерізі розраховують по залежності:

,

де φ₁ – коефіцієнт швидкості [3, табл. ІХ.3] в методичці. Приймаю φ₁=0,95

4.1.9. Сполучену глибину визначають за формулою:

.

4.1.10. Розраховують необхідну довжину сходин, при якій гашення енергії чиниться без улаштування гасника енергії, для чого знаходять довжину кривої L_крив між перетинами з глибинами h_с і h_кр. Якщо (L_крив + l_пад) ≈ L_cx, то на кінці сходинки вста­новиться h_кр, що відповідає максимальному гашенню енергії на сходинці. В цьому разі розраховують багато-східчастий перепад без гасника енергії. В протилежному випадку розраховують водобійну стінку. п=0,018≈0,02 - коефіцієнт шорсткості для грубої бетоніровки (Приймаю коефіцієнт шорсткості п=0,018);

	hпоч= hkp=0,443	hкін= hс=0,173
(де b = bпер=2,325м)	1,029975≈1,03	0,402225≈0,402
	3,211	2,671
	0,3207723451≈0,321	0,15054287≈0,151
(при n = 0,018)	24,785	14,87
	0,1662081961≈0,166	1,091125685≈1,091
	0,6092081961≈0,609	1,264125685≈1,264
	25,52855≈25,529≈25,53	5,97774≈5,978≈5,98
	0,07285960229≈0,073	0,3111543828≈0,311
	0,005308521646≈0,00531	0,09681704991≈0,09682≈0,097

4.1.11. Визначають геометричний напір над водобійною стінкою:

_{де М = 1,86 – коефіцієнт витрат, та а = 1,1}

4.1.12. Розраховують висоту стінки , де σ = 1,05…1,1.

_{Приймаю σ = 1,075} тому:

4.1.13. Стінку на першій та наступній сходинці (крім останньої) розташовують в кінці сходинки

4.1.14. При розрахунках другої та подальших сходинок до всіх формул, де є Р, підставляють (Р + с).