59

3. Гидравлический расчет сопрягающего сооружения – быстротока

3.1. Общие положения

На трассе сбросного канала между ПК30 и ПК 32 наблюдается резкое падение рельефа, причём величина уклона местности значительно превышает уклон дна канала и критический уклон. Поэтому здесь необходимо запроектировать быстроток прямоугольного поперечного сечения.

Быстроток относится к сопрягающим гидротехническим сооружениям, устраиваемым для обеспечения сопряжения участков каналов в местах сосредоточенного падения рельефа местности и гашения избыточной кинетический энергии потока в его конце. Быстроток представляет собой короткий, облицованный бетоном канал с большим уклоном дна, значительно превышающий критический.

Быстротоки получили широкое распространение как на каналах оросительной и сбросной сети, так и в качестве водосбросных сооружений, входящих в состав гидротехнических узлов.

Быстроток состоит из следующих частей: входной, лотка быстротока (водоската) и выходной части (рис. 3.1).

Входная часть быстротока предназначена для обеспечения плавного перехода потока из спокойного состояния в подводящем русле к бурному на водоскате при условии поддержания в верхнем бьефе заданной глубины =h_г.н (нормальной глубины в подводящем канале).

Конструктивно входной оголовок, обеспечивающий переход откосов подводящего канала к входу в сооружение, выполняется в виде обратной стенки (тип I), раструба сужающегося (тип II), косой плоскости (тип III) (рис. 3.2, а, б, в) и др.

В первом случае входная часть имеет призматическую форму, в двух других – непризматическую. Такие же конструкции используют и на выходе из сооружения.

В гидравлическом отношении входной оголовок по типу косая плоскость выгодно отличается от других меньшим сжатием потока на входе и наибольшей пропускной способностью. Однако с точки зрения строительства этот оголовок наиболее трудно выполним.

Лоток быстротока – наиболее протяжённая часть сооружения, выполняющая важную роль в переводе потока, движущегося с большими скоростями, из подводящего канал в отводящий. В зависимости от длины быстротоки бывают короткими и длинными. На коротких лотках нормальная глубина не успевает установиться. На длинных лотках может устанавливаться глубина, близкая к нормальной и движение воды перейдёт из неравномерного в равномерное.

Выходная часть устраивается для обеспечения сопряжения бурного

потока на лотке со спокойным в отводящем канале с образованием гидравлического прыжка и полного гашения избыточной кинетической энергии потока, сходящего с лотка быстротока.

Гидравлическим расчётом быстротока устанавливаются основные параметры потока и геометрические размеры каждого элемента сооружения:

• входной части;

• лотка быстротока;

• выходной части.

Исходными данными к расчёту быстротока являются:

• расчётный расход ;

• перепад отметок дна в конце подводящего и в начале отводящего участков сбросного канала ;

• гидравлические элементы сбросного канала:

ширина по дну b, коэффициент заложения откосов канала ;

нормальная глубина , сухой запас ;

• конструктивная форма входной части и успокоителя (см. бланк задания).

В курсовой работе лоток быстротока и успокоитель рекомендуется принять призматическими, прямоугольной формы поперечного сечения с шириной по дну, равной ширине лотка быстротока .

П ереход от успокоителя прямоугольной формы поперечного сечения к каналу трапецеидального сечения рекомендуется осуществить с помощью выходного оголовка по типу обратная стенка (см. рис. 3.1 или рис. 3.2, а).

Рисунок 3.2 - Схемы входных оголовков.

а) Тип I - обратная стенка; Тип II – раструб сужающийся с обратной стенкой; Тип III – косая плоскость

Быстроток выполняется из монолитного бетона, поэтому коэффициент шероховатости для бетона принимается в пределах /6/. В курсовой работе рекомендуется применять из условия среднего качества производства бетонных работ.

Предельно допускаемая скорость движения воды в лотке быстротока принимается из условия неразмываемости бетона в пределах м/с /6/ (в курсовой работе рекомендуется принять за расчётную скорость м/с).