Расчёт лотка быстротока р исунок 3.4 – Расчётная схема лотка быстротока
Расчёт лотка быстротока (рис. 3.4) включает:
расчёт уклона и длины лотка быстротока;
установление характера кривой свободной поверхности неравномерного движения в лотке;
определение глубины потока в конце лотка, необходимой для расчёта выходной части.
При выполнении курсовой работы лоток
быстротока запроектируем с максимально
возможным уклоном, который будет
соответствовать принятой расчётной
скорости для лотка быстротока
л/с,
близкой к допускаемой скорости для
бетона
.
Так как в лотке по длине потока глубина
уменьшается, а скорость увеличивается,
т.е. наблюдается неравномерное движение,
стремящееся вниз по течению перейти в
равномерное (рис. 3.4), то минимально
возможная глубина в конце лотка будет
близка к нормальной глубине на лотке
,
определяющейся в случае прямоугольного
русла по зависимости
|
(3.5) |
||
где |
|
минимально возможная площадь живого сечения потока в конце лотка при расчётной скорости, близкой к предельно допускаемой неразмывающей скорости для бетона. |
|
|
|||
,
-Из формулы Шези определяется уклон лотка быстротока
|
(3.6) |
,где
;
;
- соответственно гидравлический радиус,
смоченный периметр, параметр Шези,
определяемые по нормальной глубине на
лотке
и принятом коэффициенте шероховатости
.
Параметр Шези
можно определить по таблице (Приложение
1), составленной по формуле Н.Н. Павловского,
или по формуле И.И. Агроскина
|
(3.7) |
.Так как уклон дна есть отношение превышения к заложению, то длина лотка быстротока в плане определяется как
|
(3.8) |
,где
-
перепад отметок дна в конце подводящего
и в начале отводящего участка сбросного
канала (см. бланк задания).
Длина лотка из геометрии чертежа (рис. 3.4.) равна
|
(3.9) |
.Из формулы Шези определяется критический уклон
|
(3.10) |
,где
;
;
;
.
Анализ
кривой свободной поверхности на лотке
быстротока: если
и
,
то в лотке поток находится в бурном
состоянии, линия нормальной глубины
располагается
ниже линии критической глубины
,
а характер кривой свободной поверхности
– кривая спада типа
(рис. 3.4).
Для определения глубины в конце лотка
быстротока
в курсовой работе рекомендуется
использовать способ проф. В.И. Чарномского,
который применим для расчёта неравномерного
движения воды в призматических и
непризматических руслах. Для расчёта
по этому способу целесообразно
использовать ПЭВМ).
Р
исунок
3.5 - Расчётная схема неравномерного
движения воды
Сущность способа состоит в том, что вся
длина лотка быстротока разбивается на
отдельные участки относительно малой
длины
(рис.
3.5). Каждый участок рассчитывается
отдельно, следуя вниз по течению: вначале
рассчитывается I участок, затем II и т.д.
Расчет каждого участка заключается в
определении его длины
,
зная глубины в граничных сечениях,
которые отличаются между собой на малую
величину
.
Например, на первом начальном участке
лотка быстротока глубина воды в сечении
1-1 равна
,
а в сечении 2-2 согласно характера кривой
принимается меньше на величину
м,
т.е.
.
Из уравнения В.И. Чарномского, которое
имеет вид
|
(3.10) |
,определяется длина первого участка
|
|
||
где |
|
удельная энергия рассматриваемого сечения; |
|
|
|
уклон дна лотка быстротока; |
|
|
|
средний уклон трения; |
|
|
|
уклоны трения для сечений
|
|
,
-
-
-
-
и
с глубинами
и
.
Рассчитав первый участок, переходят к
расчёту второго, третьего и т.д., каждый
раз определяя длину участка
,
и т.д. Расчёт ведут до тех пор, пока сумма
длин всех участков
не превысит длину лотка быстротока
или пока глубина воды 2-2 на последнем
участке лишь незначительно будет
отличаться от нормальной глубины на
лотке и станет равной не более
,
что будет свидетельствовать о том, что
неравномерное движение воды на лотке
быстротока приблизилось к равномерному
движению и далее вниз по течению глубины
уже изменяться не будут. Глубина
на последнем участке в обоих случаях
является искомой глубиной
.
Блок – схема алгоритма расчёта на ПЭВМ кривой неравномерного движения воды на лотке быстротока по способу В. И. Чарномского приведена на рис. 3.6.