5. Гидравлический расчет запруды.

Задача расчета запруды сводится к нахождению ее высоты и длины крепления дна в нижнем бьефе.

Расчет запруды состоит из следующих последовательных этапов:

1. расчет распределения расхода воды по рукавам при свободном состоянии несудоходного рукава (бытовое состояние);

2. определение проектного расхода в судоходном рукаве;

3. расчет кривых свободной поверхности в рукавах при бытовом состоянии потока и при наличии запруды в несудоходном рукаве (то есть при проектном распределении расхода);

4. расчет отметки гребня запруды;

5. определение режима сопряжения бьефов и назначение длины крепления дна в нижнем бьефе запруды;

Расчет запруды выполняется применительно к среднемеженному уровню =0,4м и отвечающему ему расчетному расходу

5.1 Расчет распределения расхода воды по рукавам при свободном

состоянии несудоходного рукава.

Последовательность расчета распределения расхода воды по рукавам при бытовом состоянии делается в таком порядке:

1. Разбивка участка двухрукавного разветвления на расчетные участки с таким условием, чтобы в пределах каждого расчетного участка площади живых сечений изменялись однозначно (только увеличивались или уменьшались) (рис.7). Обычно расчетные поперечники назначаются в серединах плесовых лощин и на гребнях перекатов. Дополнительные сечения назначаются несколько выше приверха острова (1-1), несколько ниже ухвостья острова (5-5). Эти граничные сечения делят на 2 части – с/х и н/сх.

2. Вычерчиваются поперечные профили русла во всех граничных сечениях до расчетного среднемеженного уровня =0,4 (рис. 8) м и подсчитываются гидравлические элементы потока:

В таблице №5 подсчитаны гидравлические элементы сечений:

• площадь сечения русла;

• ширина русла по зеркалу;

• средняя глубина в сечении;

• коэффициент Шези;

• модуль расхода;

• модуль сопротивления русла

3.подсчитываем бытовое распределение расхода воды по рукавам:

и

где:

• расчетный расход воды;

• сумма модулей сопротивления в судоходном и несудоходном рукавах соответственно.

4.Используя полученные значения расходов по уравнению установившегося неравномерного движения без учета сил инерции, подсчитываем падение уровня на каждом расчетном участке в судоходном и несудоходном рукавах.

Далее определяем отметки свободной поверхности воды в каждом расчетном сечении при бытовом состоянии. Используя полученные значения отметок, строим кривые свободной поверхности по рукавам при бытовом состоянии русла. Эти кривые представлены на рис. 9.

5.2. Определение проектного расхода воды в судоходном рукаве.

Расчет проектного распределения расходов сводится к определению на перекатах судоходного рукава при расчетном уровне размывающих скоростей, при которых произойдет соответствующее углубление дна в пределах судового хода.

Для определения проектного расхода в судоходном рукаве сначала для каждого переката в этом рукаве находят расчетную скорость , а затем и проектный расход по формуле:

где:

• площадь поперечного сечения на гребне переката с учетом запроектированной прорези;

• - расчетная скорость течения, необходимая для размыва дна в пределах судового хода.

• 

Таблица 5

Результаты расчета бытового распределения расхода воды по рукавам

и отметок бытовой кривой свободной поверхности при среднемеженном уровне воды

№ рукава	№ сечения	№ уч-ка	ω, м2	B, м	h, м	C, м1/2/с	Ki, м3/с	Kср, м3/с	Kср2·106, м6/с2	Δl, м	Fi·10-6, с2/м5	Qi, м3/с	ΔZi, м	Zбi, м	Zс, м
С удоходный	1	I	423,0	326,7	1,29	52,2	25124,9	17206,2	296,05	419	1,415	459,6	0,3	12,16	12,01
	2		260,2	431,4	0,6	45,96	9287,43							11,86
		II						11276,8	127,2	582	4,58		0,967		11,38
	3		286,9	322,6	0,9	49,03	13266,1							10,90
		III						14303,7	204,6	517	2,5		0,533		10,63
	4		323,6	350,5	0,92	49,34	15341,2							10,368
		IV						16709,5	279,2	487	1,74 Fс=10,2		0,368 ∆Zс=2,16		10,18
	5		369,6	382,0	0,97	49,73	18077,9							Zн=10.0
Несудоходный	5′	V	178,4	129,3	1,38	45,87	9613,12	9558,49	91,4	612	6,7	270,4	0,49	Zн=10.0	10,245
	6		203,1	181,9	1,1	44,28	9503,86							10,49
		VI						11182,8	125,05	658	5,26		0,385		10,68
	7		277,2	244,8	1,13	44,6	12861,7							10,875
		VII						9812,05	96,3	602	6,25		0,457		11,1
	8		195,5	275,5	0,71	41,06	6762,42							11,33
		.....						7864,73	61,85	707	11,4		0,83		11,745
	1′		205,4	203,8	1,0	43,53	8977,04							12,16
		.....									Fнс=29,6		∆Zнс=2,16

• глубина потока на судовом ходу при расчетном уровне;

• размывающая скорость;

Таблица № 6

Значения проектных расходов воды в судоходном рукаве

№ сечения
2	302,6	0,65	0,85	0,88	1.3	266,3

Таким образом:

Произведем сравнение бытового и проектного расходов воды в судоходном рукаве:

Следует, что запруда не нужна. В данном курсовом проекте принимаем условно распределение расходов, которое соответствует случаю и с принятым расходом продолжаем расчет.