5. Практичне виконання розрахунків по розрахун- ково- графічній роботі (приклади розрахунків)
Оцінка стійкості роботи зрошувально обводнювальної системи при хімічному забрудненні отруйними речовинами
Вихідні дані:
Забруднення отруйною речовиною
зарин на головному водозаборі з щільністю забруднення d=12 г/м2 при температурі води 19 °С при довжині хмари L0= 2 км або L0= 10 км і відношенню Lm=0.1
Lo
Встановлена допустима концентрація Спдк = 0,005 мг/л, а допустима щільність забруднення в місцях полива Ддоп = 0,1 мг/м2
Рис.3. Схема зрошувально-обводнювальної системи
57
1. – водосховище (річка)
2. - головний водозабір
3. - магістральний канал
4. - перша тупикова гілка.
5. – поливна система першої тупикової гілки.
6. –
7. – поливна система другої тупикової гілки.
1. Розрахункові потреби води по ділянкам та по довжині системи . табл. 5.1
Індекс ділянки |
Розрахункові потреби води Q м3/с |
Довжина L ,км |
|||||||||
0 – І |
200 |
250 |
300 |
150 |
100 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
І – ІІ |
150 |
180 |
200 |
|
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
ІІ-ІІІ |
|
|
120 |
|
|
|
|
35 |
30 |
|
|
ІІІ - ІV |
|
|
30 |
|
|
30 |
|
30 |
25 |
|
|
ІV - V |
|
|
30 |
|
|
25 |
|
25 |
20 |
|
|
І – 1 |
60 |
70 |
80 |
40 |
50 |
15 |
20 |
25 |
10 |
12 |
18 |
І – 2 |
|
|
40 |
|
|
15 |
35 |
30 |
25 |
20 |
10 |
2-3 |
|
|
20 |
|
15 |
|
|
25 |
20 |
20 |
10 |
1-а |
20 |
30 |
40 |
25 |
35 |
10 |
20 |
30 |
15 |
25 |
18 |
2-в |
|
|
30 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
3-с |
|
|
20 |
|
|
|
|
20 |
|
|
|
ІІ-4 |
|
90 |
100 |
95 |
|
5 |
10 |
15 |
12 |
8 |
17 |
4-5 |
|
|
70 |
|
|
|
|
25 |
20 |
|
|
5-6 |
40 |
50 |
60 |
45 |
55 |
|
|
15 |
|
|
|
6-7 |
|
|
35 |
40 |
|
|
|
15 |
|
|
|
4 – d |
|
|
30 |
|
|
10 |
25 |
20 |
15 |
12 |
10 |
5 – e |
|
|
20 |
|
|
|
|
25 |
|
|
|
6 - h |
10 |
12 |
15 |
13 |
16 |
10 |
18 |
15 |
10 |
11 |
14 |
Для виконання таблиці вихідних даних розбиваємо магістральний канал та канали менших порядків на ділянки з однаковими геометричними параметрами та однаковими швидкостями руху води.
Вихідні данні магістрального каналу по гідравлічним та геометричним параметрам
Таблиця 5.2
Ділянки з однаковими гідравлічними та геометричними параметрами
|
Гідравлічні елементи |
Довжина ділянки L,км
|
Коефіцієнт розповсюдження, К |
|||||
В, ширина каналу, м |
h, глибина каналу, м |
R, гідравлічний радіус, м |
V, швид-кість руху, м/с |
n, коефіцієнт нерівномірності |
C, коефіцієнт Шезі, 0.5 м/с |
|||
0-II |
18 |
7 |
3 |
1.0 |
0.02 |
59.6 |
90 |
0.38 |
II-III |
10 |
5.4 |
2.75 |
1.0 |
0.008 |
64.6 |
40 |
0.37 |
III-IV |
3 |
3.5 |
2.0 |
1.0 |
0.02 |
55.8 |
30 |
0.4 |
IV-5 |
3 |
3.2 |
1.5 |
2.5 |
0.012 |
87.8 |
25 |
0.28 |
1-3 |
6 |
4 |
2.75 |
2.5 |
0.012 |
95.0 |
80 |
0.25 |
II-7 |
8 |
5.3 |
2.5 |
2.5 |
0.012 |
93.7 |
100 |
0.26 |
1-a |
2.0 |
2.2 |
1 |
0.8 |
0.015 |
66.7 |
30 |
0.37 |
2-b |
|
|
|
|
|
|
|
|
3-c |
|
|
|
|
|
|
|
|
4-d |
|
|
|
|
|
|
|
|
5-e |
2.0 |
1.8 |
0.75 |
0.9 |
0.015 |
63.5 |
25 |
0.37 |
6-h |
1.8 |
1.5 |
0.75 |
1.0 |
0.012 |
83.3 |
15 |
0.3 |
1.Підготовчий етап
Розбити систему на розрахункові тупикові гілки і для кожної гілки визначити розрахункові ділянки, які мають відхилення коефіцієнта К та середньої швидкості води (v) не більше 20%.
Розрахунки вести по тупиковим гілкам 0- I-II-III-IV-V, 0-I-1-2-3-C, 0-II-4-5-6-h, 0-I-1-2, 0-I-2-b, 0-II-4-ct,
0-II-5-L.
Розрахунки по тупикової гілки
0-I-II-III-IVIV.
1.Визначити пересічку по довжині швидкості руху води по формулі (I) п 1.8 с розрахунком даних табл..2.
L0-II + LII-III + LIII-IV + LIV-V 90 + 40 + 30 + 25
V= L0-II + LII-III + LIII-IV + LIV-V = 90 + 40 + 30 + 25 = 1.09м\ с.
V0-II VII-III VIII-IV VIV-V 1 1 1 2.5
Визначити відхилення швидкостей по ділянкам з однаковими геометричними параметрами від середній. Для ділянок 0-II, II-III, III-IV, де швидкості (v) однакові, це відхилення буде
VСЕР-V 1.09-1
V= VСЕР *100 = 1.09 *100 = 8%
VIV-V – VCEP 2.5-1.09
Для ділянок IV-V AV= VIV-V *100 % = 2.5 *100% = 56.5%
2. Визначити пересічний коефіцієнт розповсюдження К по формулі (2) п 1.8
L0-II + LII-III + LIII-IV + LIV-V 90 + 40 + 30 + 25
Кcep = L0-II + LII-III + LIII-IV + LIV-V = 90 + 40 + 30 + 25 = 0.37
К0-II КII-III КIII-IV КIV-V 0.38 0.37 0.4 0.28
Відхилення коефіцієнта розповсюдження по ділянкам від середнього буде: для ділянки 0-II
K0-II - KCEP 0.38-0.37
K0-II = K0-II *100% = 0.38 *100 = 2.6%
Для ділянки II-III
Kcep- KII-III 0.37-0.37
KII-III= Kcep *100% = 0.37 *100 = 0%
Для ділянки III-IV
KIII-IV – Kcep 0.4-0.37
KIII-IV= KIII-IV *100% = 0.4 *100 = 7.5%
Ділянка IV-V
Kcep- KIV-V 0.37-0.28
VIV-V= Kcep *100% = 0.37 *100 =28%
Таким чином, з урахуванням відхилень швидкостей по ділянкам і коефіцієнтів розпластування від пересічних, тупикову гілку 0-I-II-III-IV-V необхідно розробити на 2 розрахункових ділянки: перша – 0-IV, друга IV-V та визначити пересічну швидкість по окремим ділянкам.
На ділянці 0-IV пересічні швидкість руху води однакова V0-IV = 1м/с або 3.6 км/год.
Пересічний коефіцієнт розповсюдження (хмари забруднення) на ділянці 0-IV буде:
L0-II + LII-III + LIII-IV 90 + 40 + 30
Кпep = L0-II + LII-III + LIII-IV = 90 + 40 + 30 = 0.38
К0-II КII-III КIII-IV 0.38 0.37 0.4
Визначити відхилення коефіцієнта від пересічного по ділянкам:
-на ділянці 0-II
Kпер- K0-II 0.38-0.38
K0-II = Kпер *100% = 0.38 *100 = 0%
-на ділянці II-III
Kпер– KII-III 0.38-0.37
KII-III = Kпер *100% = 0.38 *100 = 2.6%
-на ділянці III-IV
KIII-IV – Kпep 0.4-0.38
KIII-IV = Kпер *100% = 0.4 *100 = 5%
Таким чином, на ділянці 0-IV відхилення коефіцієнта не перевищує 20% і приймаємо Кпер =0.38
Для другої розрахункової ділянки IV-V приймаємо V= 2.5 м/с або 9 км/год ; К= 0.28.
Таким же чином вести розрахунки по усім тупиковим гілкам. Привести всі розрахунки.
3. Визначити швидкість розповсюдження хмари забруднення по усім тупиковим гілкам, та швидкість проходження передньої і задньої межі хмари через ділянку.
Розрахунки по магістральному каналу, тупикова гілка 0-I-II-III-IV-V.
4. Розрахункова ділянка 0-IV.
Швидкість розповсюдження хмари Vрозп = K0-IV*V0-IV = 0.38*0.36 = 1.4 км/год
K0-IV 0.38
Швидкість проходження передньої межі хмари через ділянку Vn = V0-IV*(1+ 2 )=3,6 (1+2)= = 4.3км/год.
K0-IV 0.38
Vn = V0-IV*(1+ 2 ) =3.6(1+ 2 ) = 4.3 км/год
Швидкість проходження задньої межі хмари через ділянку
K0-IV 0.38
Vз = V0-IV * (1- 2 ) = 3.6 (1- 2 ) = 2.9 км/год
Час проходження межі хмари через розрахункову ділянку визначити для двох значень L0 :
a) l0 = 2км
Час проходження передньої межі хмари через ділянку
l0-IV-l0 160-2
tn = Vn = 4.3 = 36.7 год
Час проходження задньої межі хмари через ділянку
l0-IV 160
tз = Vз = 2.9 = 56.2 год
б) l0 = 10 км
160
tn = 4.3 = 36 год
160
tз = 2.9 = 55.2 год
Розрахункова ділянка IV-V
Vрозп = KIV-V * VIV-V = 0.28*9 = 2.5 км/год
KIV-V 0.28
Vn = VIV-V*(1+ 2 ) = 9 (1+ 2 ) = 10.3 км/год
KIV-V 0.28
Vз = VIV-V * (1 - 2 ) = 9 (1- 2 ) = 7.8 км/год
Час проходження межі хмари через розрахункову ділянку визначити для двох значень L0 :
a) l0 = 2км
lIV-V 25
tn = tn0-IV + VnIV-V = 36.7 + 10= 39.1 год
lIV-V 25
tз = tз0-IV + VзIV-V = 55.2 + 7.8= 58.4 год
Таким же чином, визначити швидкості та час руху меж хмари по розрахунковим ділянкам усіх тупикових гілок . (усі розрахунки обов ̀язково привести в роботі).
Результати розрахунків по всім тупиковим гілкам представленні в таблиці 5.3.
Зведена таблиця розрахунків швидкості та часу руху хмари по розрахунковим ділянкам тупикових гілок.
Таблиця 5.3
На міліметровому папері в горизонтальному масштабі в 1см-5км (відкласти довжини ділянок l ) та в вертикальному в 1см-5 год. (час проходження хмари забруднення ) Побудувати схему- графік для кожної тупикової гілки по методу приведеному в п.1.12 (див. Рис. 4,5,6 праві частини номограм ). Будовою номограм закінчується підготовчий етап розрахунків.
