Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)»
Кафедра «Проектирование дорог»
Курсовая работа Дорожные водопроводящие сооружения. Гидравлический расчёт
Вариант основной: 5
- вариант № 7
Работу выполнил: студент группы МТб-12Д2
Коледа Н.А.
Принял: канд. техн. наук, доц.
Якименко О.В.
Омск – 2013
Содержание
КР–02068982– 270800–АДМ–МТб-12Д2–075–12–2013 3
1. Исходные данные: 3
2. Гидравлический расчет водопроводящих сооружений 3
2.1. Подводящий канал 3
2.1.1. Определение нормальной глубины 3
2.1.2. Определение критической глубины 7
Таблица 4 9
2.1.3. Определение критического уклона 10
2.1.4. Расчет канала гидравлически наивыгоднейшего профиля 11
2.1.5. Определение скорости течения в канале 12
2.2. Быстроток 13
2.2.1. Определение критической глубины 15
2.2.2. Определение критического уклона 16
2.2.3. Определение нормальной глубины 17
2.2.4. Расчет кривой свободной поверхности на быстротоке 17
Быстротока 21
2.3. Отводящий канал 21
2.3.1. Определение гидравлических характеристик потока 22
2.3.2. Расчет гидравлического прыжка 23
3.Укрепление русел 29
4.Экология дорожных водопроводящих сооружений 30
5. Список использованной литературы 32
1. Дорожные водопроводящие сооружения. Гидравлический расчёт: методические указания к курсовой работе и практическим занятиям по гидравлике для студентов факультета АДМ / Сост.: Т.П. Троян. – Омск : СибАДИ, 2002. - 36 с. 32
Исходные данные:
Исходные данные для курсовой работы приведены в таблице 1.
Таблица 1
-
№
варианта
Обозначение величин
Q0
b
l
P
m
n
3
5,8
2,0
0,002
0,19
0,0025
20
3,2
2,0
0,0225
Q0 – расход, м3/с; b
– ширина канала понизу, м;
и
уклон подводящего канала;
–
уклон быстротока;
–
уклон отводящего канала; l –
длина быстротока, м; P – высота
перепада, м; m – коэффициент заложения
откоса канала; n – коэффициент
шероховатости стенок канала.
2. Гидравлический расчет водопроводящих сооружений
2.1. Подводящий канал
Устройство подводящего канала необходимо для принятия вод, стекающих по склонам к логу, и подведения к трубе, мосту или быстротоку. Искусственные подходные русла должны обеспечивать пропуск всего расхода без их переполнения.
Расчёт подводящего канала сводится к определению нормальной и критической глубины, критического уклона, анализа состояния потока, определению средней скорости и обоснованию укрепления русла. Кроме этого необходимо привести расчёт гидравлически наивыгоднейшего профиля канала. Все величины определяются двумя методами (для проверки правильности расчетов) [1]
2.1.1. Определение нормальной глубины
Нормальная глубина h0 – это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы равномерным (так же ее называют бытовой глубиной hб ).
Основная расчётная формула – формула Шези:
, (2.1)
где ω – площадь живого сечения, м2 ; С – коэффициент Шези, м0,5/с;
R – гидравлический радиус, м ; i0 – уклон канала.
Для трапецеидального сечения (рис. 1.)
, (2.2)
где h – глубина канала, м.
Рис. 1– Поперечное сечение подводящего канала
Согласно рекомендациям для определения коэффициента Шези “С” будем применять формулу Н.Н. Павловского:
, (2.3)
Приближенно можно считать:
При R<1,0 м у=1.5·
,
y=0,225, (2.4)
При R>1,0 м у=1.3· , у=0,125, (2.5)
Гидравлический радиус в общем случае определяется по формуле:
(2.6)
где χ – смоченный периметр, м, и для трапецеидального русла может быть определён:
, (2.7)
Важным показателем при расчёте является расходная характеристика (модуль расхода) K0 , м3/с:
, (2.8)
Нормальную глубину вычислим графоаналитическим методом.
а) Определяем необходимую расходную
характеристику, соответствующую
нормальной глубине
вычисляя:
Из вычислений следует :
= 129,69 м3/с.
б) Задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин h1,h2,h3,…., вычисляем соответствующие расходные характеристики K1,K2,K3,….., по формуле:
, (2.9)
Для удобства, данный расчёт сведем в таблицу 2:
т. к. R<1
в) Построим график К = f(h) по значениям глубин и соответствующих расходных характеристик . Приложение 1 (рис. 2).
г) Определяем, что при числовом значении
K=
=129,69
м3/с величина нормальной глубины
принимает следующие значение
=0,845
м
В качестве второго метода определения нормальной глубины используем метод проф. Б.А. Бахметева:
1) задаем две произвольно выбранные
глубины
=
0,8 м,
=
0,2 м и
Таблица 2
Вычисляем для этих глубин
и
.
Из таблицы 2
=
112,05 м3/с , и
=
6,66 м3/с.
Расчетные формулы |
Ед. изм. |
Назначаемые и определяемые величины |
||||
h1 |
h2 |
h3 |
h4 |
h5 |
||
h |
м |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
м2 |
0,52 |
1,28 |
2,28 |
3,52 |
5 |
|
м |
2,89 |
3,79 |
4,68 |
5,58 |
6,47 |
|
м |
0,18 |
0,34 |
0,49 |
0,63 |
0,77 |
|
м0,5/с |
30,20 |
34,82 |
37,80 |
40,07 |
41,94 |
|
м3/с |
6,66 |
25,90 |
60,13 |
112,05 |
184,30 |
(2.10)
находим гидравлический показатель русла:
(2.11)
Из вычислений следует:
Если предположить, что
=
,
а
=
,
то можно написать равенство:
(2.12)
Зададим значение: = 0,2 м из таблицы 2, = 6,66 м3/с.
=
=
129,69 м3/с,
= 4,073 м
Из вычислений следует:
Вывод: по результатам определения нормальной глубины двумя методами принимаем = 0,859 м.