5.3. Расчет кривых свободной поверхности в рукавах

при проектном состоянии.

При проектном распределении расходов воды по рукавам падения уровня на расчетных участках находят графически по способу Н.Н. Павловского. Для этого строят графики зависимости модулей сопротивления от средних отметок уровня воды на расчетных участках F = f(Zc) по судоходному и несудоходному рукавам. Графики зависимости F=f(Z_c) строятся по трем точкам. Одна из них отвечает отметке расчетного среднемеженного уровня бытового режима (табл.5). Две другие назначаются дополнительно:

1) в судоходном рукаве и в верхней (подпертой) части несудоходного рукава, одна на = 0,2м и другая на =0,4м выше среднемеженного уровня;

2) в нижнем бьефе запруды вторую и третью отметки назначают ниже первой, отвечающей расчетному среднемеженному уровню, соответственно, на =0,2м и =0,4м. Для сечения в створе запруды назначают четыре дополнительных уровня Н_срм + и Н_срм - (рис. 10), используя их для расчетов модулей сопротивления на расчетных участках, расположенных, соответственно, выше и ниже створа запруды. Модули сопротивления для проектного состояния подсчитываются с учетом нового положения уровня воды. Результаты подсчета модулей сопротивления сводятся в отдельные таблицы для каждого нового значения уровня воды (табл. 7 и 8). При этом значения средних отметок Z_c вычисляются исходя из. средних отметок в бытовом состоянии (табл.5), путем прибавления или вычитания из них дополнительных значений уровня воды.

Последовательность расчетов следующая:

1. Задаются двумя дополнительными значениями уровней воды во всех расчетных сечениях, достраивал их до заданных отметок.

Подсчитывают новые значения величин ω, В, h, k, F , Z_c (табл.7 и 8), При вычислении величин модулей расходов к используют значения коэффициента шероховатости n , которые заданы в исходных данных. Значения средних отметок Z_c для расчетных участков определяют, как указано выше. Результаты подсчетов сводятся в отдельные таблицы для каждого нового значения уровня воды.

2. Используя значения F и Z_c для бытового состояния (табл.5) и дополнительные значения модулей сопротивления и средних отметок, подсчитанные для двух других значений уровня воды, строят графики зависимости F = f(Z_c) по судоходному и несудоходному рукавам.

3. По способу Н.Н. Павловского графически находят падения уровня на расчетных участках , отметки уровня верхнего и нижнего - бьефов и величину перепада воды на запруде , при проектном распределении расходов по рукавам.

Для этого предварительно вычисляют значения

где а - масштаб по оси уровней Z_c (1 см = «а» м);

b - масштаб по оси модулей сопротивления F (I см - " b" ).

Построения начинают по судоходному рукаву от известной отметки уровня в нижнем сечении Z_H = 10,00м, проводя лучи под углом к вертикальной оси Z_c с использованием кривой F = f (Z_c) соответствующего расчетного участка. В результате находят падение уровней на расчетных участках и отметку уровня в верхнем ( выше острова) сечении участка (рис.11)

Полученная отметка Z_B по горизонтали переносится на график F = f (Z_c) несудоходного рукава, где построения выполняют, спускаясь от под углом до сечения в створе запруды, и находят отметку верхнего бьефа запруды. Затем под тем же углом с проводят лучи, поднимаясь от нижнего сечения с отметкой Z_H = 10,00м до сечения в створе запруды, и находят отметку нижнего бьефа запруды (рис. 11)

4. Определяется перепад уровней на запруде как разница отметок верхнего и нижнего бьефов запруды =11,57-10,25=1,32м

5. По результатам графических построений строятся кривые свободной поверхности при проектном состоянии, которые совмещаются с кривыми свободной поверхности при бытовом состоянии (рис.9). Эти кривые дают наглядное представление о влиянии запруды на уровни воды по длине затруднительного участка.