4.2. Гідравлічний розрахунок каналів відкритої зрошувальної мережі

Вихідними даними до гідравлічного розрахунку є наступні параметри:

• розрахунок витрати каналів відкритої зрошувальної мережі;

• планове розміщення каналів;

• механічний склад грунтів.

В результаті гідравлічного розрахунку встановлюється:

• глибина наповнення каналів;

• швидкість води в каналах.

(у випадках коли швидкість води в каналах більша допустимої на розмив, або менша допустимої на замулення, встановлюємо розрахунковий похил каналів, при якому швидкість води буде в оптимальних межах)

Послідовність гідравлічного розрахунку наступна:

1. в залежності від витрати і механічного складу грунту каналів, приймаємо такі основні його параметри:

Рис.4.1. Поперечний переріз каналу

b – ширина по дну каналу, яка приймається в межах 0,4…0,6 м, в залежності від витрат каналів;

a – ширина дамби по верху, a=0,8 м;

m, m’ – коефіцієнти закладання укосів, відповідно мокрого і сухого, m=1,25; m’=1,0.

2. Задаючись рядом глибин наповнення і користуючись формулами для гідравлічного розрахунку каналів на рівномірний рух у відкритих руслах, будуємо графіки залежності Q=f(h) та V’=f(h).

Послідовність розрахунку:

- площа поперечного перерізу каналу, м²;

С – коефіцієнт Шезі, м^0,5/с;

R – гідравлічний радіус, м;

і – похил по довжині каналу;

К – витратний коефіцієнт, м³/с

b – ширина каналу по дну, м;

h – глибина наповнення, м

V’ – швидкісна характеристика, м²/с

- змочений периметр, м

=b+2·h

С= ·

n – коефіцієнт шорсткості, n=0,025

Результати розрахунків наведені в таблиці 4.3.

Таблиця 4.3

Визначення витратного і швидкісного коефіцієнтів

Назва каналу	b, м	h, м	ω, м2	χ, м	R, м	С, м0,5/с	V’, м/с	K, м3/с
2.4.К	0,4	0,1	0,053	0,72	0,074	25,9	7,0	0,37
		0,2	0,13	1,04	0,125	28,3	10,0	1,3
		0,4	0,36	1,68	0,21	30,84	14,1	5,1
		0,6	0,69	2,32	0,3	32,72	17,9	12,35
2.К	0,6	0,2	0,17	1,24	0,14	28,82	10,8	1,084
		0,4	0,44	1,88	0,23	31,31	15,0	6,6
		0,6	0,81	2,55	0,32	33,1	18,7	15,2
		0,8	1,28	3,16	0,41	34,5	22,1	28,3

За результатами таблиці будуємо графіки залежностей K=f(h) V’=f(h) (рис.4.2 та рис.4.3).

3. Розбиваємо розрахункову трасу на ділянки з відносно постійним похилом, для яких характерна однакова витрата.

В подальшому виконуємо гідравлічний розрахунок для кожної з ділянок в такій послідовності:

• визначаємо глибину наповнення каналу і швидкість води в ньому при пропуску максимальних витрат за наступною послідовністю:

• встановлюємо значення витратного коефіцієнта:

• користуючись графіком залежності K=f(h), встановлюємо глибину наповнення та швидкісний коефіцієнт;

• обраховуємо швидкість води в каналі:

Швидкість повинна бути бути менша допустимої на розмив та більша допустимої на замулення:

де, К_гр – коефіцієнт, що залежить від механічного складу грунту, для суглинку важкого К_гр=0,57.

У випадках, коли швидкість більша допустимої на розмив, тоді її обраховуємо за формулою:

Коли ж ця швидкість є меншою на допустимої на замулення, тоді

• знаходимо новий розрахунковий похил, при якому швидкість буде рівною розрахунковій за такою послідовністю:

• площа поперечного перерізу становитиме:

• розрахункова глибина наповнення каналу становитиме:

• знайшовши розрахункову глибину, за графіками (рис.4.2 та рис.4.3), визначаємо витратний коефіцієнт К_р , потім встановлюємо розрахунковий похил каналу за формулою:

4. Встановлюємо глибину наповнення розподільчого каналу при пропуску форсованої витрати за такою послідовністю:

• встановлюємо значення витратного коефіцієнта при пропуску форсованої витрати за формулою:

• знімаємо з графіків K=f(h) глибину каналу при пропуску форсованої витрати.

• Канал 2.4.К, від ПК 7,5 до ПК 14+10.

Визначаємо фактичні витратні характеристики

м³/с

де, і_ф – похил каналу від ПК 7,5 до ПК 14+10, який згідно плану визначається

З рис.4.2. знімаємо: h=0,43 м і V’_ф=14,8 м/с.

Знаходимо фактичну швидкість руху води:

Перевіряємо канал на розмив і замулення:

допустима швидкість на розмив визначається за формулою:

допустима швидкість на замулення:

Оскільки умова не виконується, тоді розрахункову швидкість на розмив необхідно розрахувати за формулою:

Знаходимо новий розрахунковий похил:

• площа поперечного перерізу:

• розрахункова глибина наповнення каналу:

• з графіка рис.4.2 знімаємо: К_р=6 м³/с

• розрахунковий похил каналу становитиме:

• Канал 2.4.К, від ПК 0 до ПК 7,5

Визначаємо фактичні витратні характеристики

З рис.4.2 знімаємо: h=0,29м і V’_ф=12,1 м/с.

Знаходимо фактичну швидкість руху води

Перевіряємо канал на розмив і замулення:

допустима швидкість на розмив визначається:

допустима швидкість на замулення:

Оскільки умова не виконується, тоді розрахункову швидкість на розмив необхідно розрахувати за формулою:

Знаходимо новий розрахунковий похил:

• площа поперечного перерізу:

• розрахункова глибина наповнення каналу:

• з графіка рис.4.2 знімаємо: К_р=6 м³/с

• розрахунковий похил каналу становитиме:

• Канал 2.К від ПК 0 до ПК 7+20

Визначаємо фактичні витратні характеристики

З рис.4.3 знімаємо: h=0,49 м і V’_max=17м/с.

Знаходимо фактичну швидкість руху води

м/с

Перевіряємо канал на розмив і замулення:

допустима швидкість на розмив визначається

допустима швидкість на замулення

Оскільки умова не виконується, тоді розрахункову швидкість на розмив необхідно розрахувати за формулою:

Знаходимо новий розрахунковий похил:

• площа поперечного перерізу:

• розрахункова глибина наповнення каналу:

• з графіка рис.4.3 знімаємо: К_р=16,6 м³/с

• розрахунковий похил каналу становитиме:

• Канал 2.К від ПК 7+20 до ПК 22+20

Визначаємо фактичні витратні характеристики

З рис.4.3 знімаємо: h=0,4 м і V’_max=15,2 м/с.

Знаходимо фактичну швидкість руху води

м/с

Перевіряємо канал на розмив і замулення:

допустима швидкість на розмив визначається

допустима швидкість на замулення

Оскільки умова не виконується, тоді розрахункову швидкість на розмив необхідно розрахувати за формулою:

Знаходимо новий розрахунковий похил:

• площа поперечного перерізу:

• розрахункова глибина наповнення каналу:

• з графіка рис.4.3 знімаємо: К_р=16,6 м³/с

• розрахунковий похил каналу становитиме:

5. Встановлюємо глибину наповнення розподільчого каналу при пропуску форсованої витрати в такій послідовності:

• встановлюємо значення витратного коефіцієнта при пропуску форсованої витрати за формулою:

• знімаємо з графіка рис.4.3 глибину каналу при пропуску форсованої витрати – h_ф=0,78 м

Результати розрахунків зводимо в таблицю 4.4

Таблиця 4.4

Результати гідравлічного розрахунку каналів відкритої мережі

Назва каналу	Пікети		Витрати, л/с			l, м	m	і	ір	Глибини, м		Швидкості, м/с
	від	до	Qmax л/с	Qmіn л/с	Qф л/с					hmax	hфор	V max	V роз	V зам
2.4.К	7+50	14+10	223	-	-	660	1,25	0,0014	0,001	0,43	-	0,45	0,5	0,3
2.4.К	0	7+50	223	-	-	750	1,25	0,006		0,3
2.К	7+20	22+20	467	187	561	1500	1,25	0,0047	0,0008	0,4	0,78	0,48	0,53
2.К	0	7+20	467	187	561	720	1,25	0,0021		0,49