2.1.3. Определение критического уклона

Критическим уклоном, называется такой уклон, при котором заданный расход Q₀ проходит по каналу в условиях равномерного движения с глубиной, равной ,т.е. при соблюдении равенства:

(2.18)

Для определения критического уклона используем следующую формулу:

(2.19)

где: ω– площадь живого сечения, м²;

С – коэффициент Шези, м^0,5/с;

R – гидравлический радиус, м.

Определим значения ω, С, R для найденной критической глубины :

_, (2.20)

Из вычислений следует:

= 2,58

(2.21)

(2.22)

Из вычислений следует:

= 5,309 м, 0,486 м.

(2.23)

Из вычислений следует:

= 37,784 м^0,5/с. = 0,0073 по формуле (2.16).

С

то можно сделать вывод, что поток находится в спокойном состоянии.

равним критическую глубину и критический уклон, с заданными величинами:

т.к. >

<

2.1.4. Расчет канала гидравлически наивыгоднейшего профиля

Гидравлически наивыгоднейшим профилем (ГНП) называется такой, у которого при заданной площади поперечного сечения ω, уклоне i₀, шероховатости и коэффициенте заложения откоса пропускная способность Q₀ оказывается наибольшей.[2,3]

Малые каналы дорожного и аэродромного водоотвода целесообразно проектировать с гидравлически наивыгоднейшим сечением.

Для трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего сечения относительная ширина β_гн = b/h определяется по формуле:

, (2.24)

При заданной площади живого сечения ω и уклона расход Q₀, средняя скорость течения V, гидравлический радиус R будут наибольшими, а смоченный периметр χ – наименьшим. Гидравлический радиус трапецеидального канала при этом равен R_гн=h/2, т.е. равен половине глубины канала.

Для определения гидравлически наивыгоднейшего сечения, т.е. h_гн и b_гн, воспользуюсь графоаналитическим способом.

1. Определим относительную ширину канала по формуле (2.24):

Из расчетов получаем:

β_гн = 0,472 м

2) задаем числовое значение произвольно выбранным глубинам, определяем числовые значения расходов. Для удобства, расчёт сведем в таблицу 5:

Таблица 5

h м	b=β·h м	ω=(b+m·h)·h, м2	м	,м0,5/с	, м3/с
0,2	0,0944	0,48	0,1	26,47	0,18
0,4	0,1888	1,12	0,2	30,94	0,69
0,6	0,2832	1,92	0,3	33,90	1,59
0,8	0,3776	2,88	0,4	36,16	2,95
1	0,472	4	0,5	38,03	4,81
1,2	0,5664	5,28	0,6	39,62	7,25

2) Строим график Q = f(h) Приложение 4 (рис. 5).

3) На графике видно, что при Q=Q₀= 5,8 м³/с, h=h_г.н.=1,08 м.

4)Определяем гидравлически наивыгоднейшую ширину, используя числовое значение относительной ширины:

b_г.н.=β_г.н.· h_г.н. (2.26)

По расчёту получаем b_г.н. = 0,510 м

Для проверки правильности расчёта, построим ГНП и совместим его с поперечным сечением, для заданной ширины канала понизу b, и вычисленной нормальной глубиной Приложение 5 (рис. 6).