2.3 Расчет понижения уровня воды в результате разработки прорези

При устройстве прорези, вследствие изменения гидравлических элементов потока (уклоны, скорости) и увеличения живого сечения на величину площади поперечного сечения прорези, происходит понижение уровня на некоторую величину ∆Н и поэтому, при прорезях значительных размеров, а также на криволинейных участках и при больших уклонах реки, это понижение уменьшает глубину на прорези на величину ∆Н.

В нашем случае прорезь значительных габаритов: l>3B_г (450>3*90)

В качестве расчетного сечения принимаем поперечный профиль, находящийся кА можно ближе к середине прорези – Сечение №3.

Для снижения уровня переката необходимо знать ∆Н, h₀, ∆h₀. Для этого по ранее сделанному для построения плана течений поперечному сечению русла на перекате и таблице при нем выписываем значения:

w=1705 м²; В=660м

коэффициент шероховатости определяем по формуле Маккавеева-Караушева:

n=0,03*d_ср^1/6,

здесь d_ср- средний диаметр частиц донных отложений, мм (по заданию d_ср=0,8мм)

n=0,03*0,8^1/6=0,029

находим

-среднюю глубину h₀= R= w/В=1705/660=2,58м

-снижение уровня от увеличения живого сечения ∆h₀=(В_пр*h_пр)/В

где В_пр- ширина при проектном уровне ( по заданию В_пр=100м)

h_пр- глубина прорези (h_пр=0,10м)

В- ширина русла в данном сечении (В=660м)

∆h₀=(100*0,10)/660=0,015м

- бытовой уклон I=υ²/(С²R);

где υ=Q_p/ w=1710/1705=1,003 м/с

С=(1/n)*R^1/6=(1/0,029)*2,58 ^1/6=40,38

I=1,003²/(40,38^2∙2,58)=0,00024

- находим коэффициент ε=1/n*√І=1/0,029* =0,53

Значение ∆Н₀ определяем из выражения:

∆Н₀=І*L_пр

где L_пр- длина переката (прорези).

∆Н₀=0,00024*450=0,108м

Для определения ∆Н используем следующую зависимость:

(1+∆h₀/h₀- ∆Н/2h₀)³*(1- ∆Н/∆Н₀)=1

Это уравнение решаем графическим методом, для чего сначала задаемся4-5 значениями ∆Н и, подставляя их в левую часть формулы находим значение ее правой части ( получая значения, отличные от «1»- больше или меньше).

Таблица2.3 - Для определения величины ∆Н

∆Н	0,05	0,1	0,01	0,001	0,005
Полученные значения	0,531	0,071	0,918	1,01	0,97

По принятым величинам ∆Н и рассчитанным значениям правой части строим кривую (см рис ).Из графика видно, что ∆Н=0,003м=0,3см.

3.Расчет габаритных размеров выправительной трассы

Все элементы выправительной трассы рассчитываем при проектном уровне.

Ширину выправительной трассы определяем гидравлико-морфометрическим способом, предложенным К.В.Гришаниным:

где В_б- бытовая ширина русла по гребню переката, м (В_б=900м)

Т_б- средняя бытовая глубина на гребне переката, м

Т_г- гарантированная глубина судового хода, м (Т_г=1,6м)

Т_схб- бытовая глубина на кромках судового хода по гребню переката, м

( Т_схб=1, 5м)

4.Расчет элементов конструкции полузапруды

Конструкция укрепления гребня и откосов полузапруды рассчитывается на воздействие течения. Для этого определяется скорость обтекания головы полузапруды по формуле В.В.Дегтярева:

,

где - средняя скорость в створе полузапруды ;

- длина полузапруды ( =280м);

- бытовая ширина реки в створе полузапруды ( =550м);

- высота головы, м;

- глубина у головы, м.

Расчет ведется при уровне руслоформирующего расхода и уровне, соответствующем отметке головы, т. е. когда .

По найденной скорости V_г определяем диаметр камня:

_;

_{где Vг- скорость обтекания головы полузапруды,м/с;}

_{К-коэффициент, принимаемый для наброски равным К=1,2;}

_{δ- относительный удельный вес камня δк=2,65.}

Толщина крепления t_кр принимается не менее 2,5d_к, но из условия производства работ не менее 0,3м.

t_кр=2,5∙0,12=0,3м