7. Определение расчётных уровней и расходов воды

В курсовом проекте предполагается расчёт высоких сооружений (весеннего регулирования). Поэтому расчётными являются как проектный уровень, так и уровень, соответствующий руслоформирующему расходу, т.е. уровень, при котором наблюдаются интенсивные деформации русла.

Алгоритм определения Q_рф по способу Н.И. Маккавеева следующий

1. по графику колебания уровней воды H = f (t) для года средней водности находим экстремальные навигационные уровни. Затем по кривой связи расходов и уровней воды Q = f (H) определяем расход для каждого уровня;

2. строим график Q² = f (t), определяем площадь по формуле

(1.16)

3. определяем среднее значение расходов

(1.17)

4) по среднему значению расходов определяем руслоформирующий расход (Q_рф ) и по кривой (Q = f(H)) – уровень, соответствующий Q_рф

2. Гидравлические расчёты

1. Расчёт плана течений по методу м.А. Великанова

Расчёт и построение плана течений выполняется в последовательности приведенной ниже.

1. На плане переката последнего года намечаются поперечные сечения, располагаемые по возможности нормально течению: на подходе к перекату, в наиболее глубокой части верхней плёсовой лощины, на выходе из переката, в нижней плесовой лощине, в начале и конце прорези и 3 – 5 сечений в её пределах с учётом изменения рельефа дна.

2. По каждому из выполненных сечений строятся поперечные профили с учётом наличия прорези и отвала грунта, наносится расчётный уровень воды превышающий проектный на величину срезки. При пересечении поперечником оси отвала грунта его профиль строится с учётом площади прорези S_пр на данном поперечнике, принимая процент уноса равным 30 – 40% (т.е. S_отв = (0,6 – 0,7)S_пр), при этом ширина гребня отвала принимается равной 4 – 5 м, а значит, высоту отвала можно вычислить по уравнению 6h² + 4h – S_отв = 0.

3. По кривой расходов Q = f(H) определяется расчетный расход воды Q_р, соответствующий расчетному уровню Н_р.

4. Расход воды в сечении выражаем равенством

(2.1)

где Q_р – расчётный расход, определяемый по расчётному уровню воды с помощью кривой расхода Q = f(H), м³/с;

J – продольный уклон свободной поверхности воды;

n – коэффициент шероховатости;

T_cр – средняя глубина реки между расчетными вертикалями, м;

В – ширина реки, м.

Обозначаем , интегрирование заменяем суммированием по участкам элементарной величины

(2.2)

а частный расход каждого участка

(2.3)

5. Поперечный профиль с нанесённой на него прорезью и отвалом разбивается на ряд участков по ширине с учётом рельефа дна (в точках перелома поперечного профиля), после чего определяется

• ширина каждого участка ;

• его средняя глубина Т_ср, равная площади участка, делённой на ширину;

• значение .

^{Все значения суммируются, и определяется величина}

(2.4)

После этого определяется по каждому участку (формула 2.3), а затем – ^{. В конце последней строки записанное значение должно быть равно} Q_р или максимально близко к нему по значению.

6. По полученным в таблице, расположенной ниже поперечного профиля, значениям над поперечным профилем строится интегральная кривая расходов. Для этого на вертикальной оси откладывается в определенном масштабе Q_р.

7. Задавшись числом равнорасходных струй m = 6 ÷ 8, разобьём на это число значение расхода Q_р и снесём границы струй сначала по горизонтали на интегральную кривую расхода, а с неё по вертикалям – на расчётный и проектный уровни воды. Точки пересечения вертикалей с проектным уровнем дают границы струй. Эти точки переносятся на соответствующий поперечник на плане. Такие расчёты и графические построения повторяются для всех поперечников.

8. Полученные на плане точки, соответствующие границам струй, соединяются плавными линиями, все струи затушёвываются в разные цвета, а струи, попадающие в прорезь, выделяются по границам красным цветом.