2.2. Расчет сопряжения бьефов

В курсовом проекте рассматривается 4 схемы маневрирования затворами:

1. Все затворы подняты на 0,2Н.

2. Один затвор поднят полностью, остальные – на 0,2Н.

3. Два затвора подняты полностью, остальные – на 0,2Н.

4. Все затворы подняты полностью.

Для каждой из этих схем устанавливаются уровни в верхнем и нижнем бьефе. Уровень в ВБ во всех случаях равен НПУ, а УНБ в каждом случае определяется по кривой связи Q=f(h).

Первая схема.

Расход воды через одно отверстие при истечении из под затвора на гребне водослива определяется по формуле:

Для случая, когда на гребне водослива после затвора имеется горизонтальный участок длиной

φ = 0,95 – коэффициент скорости;

b = 7 м– ширина одного водосливного отверстия;

– коэффициент вертикального сжатия;

Глубина воды в сжатом сечении h_c находится по зависимости

(2.1)

выразив h_c из формулы (2.1), получается:

Пренебрегая величиной h_c под корнем правой части формулы, находим в первом приближении величину h_c. Найденное значение h_c подставляется под корень и вычисляется во втором приближении. В третьем приближении величина h_c обычно соответствует искомому значению.

1-е приближение: м;

2-е приближение: м;

3-е приближение: м;

м.

P = 15,5м – высота водослива;

= 45 – ширина потока в сжатом сечении.

Затем по известному значению h_c вычисляется сопряженная с ней глубина h^”

(2.2)

где - критическая глубина;

α = 1 – коэффициент Кориолиса;

– удельный расход на водобое

Так как , то прыжок затоплен.

Вторая схема.

Один затвор поднят полностью, остальные – на 0,2Н:

Расход проходящий через водослив, определяется:

где = 1шт. – число водосливных отверстий, открытых полностью;

= 4шт. – число водосливных отверстий, открытых на 0,2H.

Затем зная расход, по кривой связи определяется глубина воды в нижнем бьефе h_НБ = 7 м, и после по формулам (2.1) и (2.2) определяется сжатая и сопряжённая глубина.

Определяется глубина воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м;

2-е приближение: м;

3-е приближение: м;

м;

= м;

м²/с,

м.

Так как , то прыжок затоплен.

Третья схема.

Два затвора подняты полностью, остальные – на 0,2Н:

Расход проходящий через водослив, определяется:

где = 2шт. – число водосливных отверстий, открытых полностью;

= 3шт. – число водосливных отверстий, открытых на 0,2H.

Затем зная расход, по кривой связи определяется глубина воды в нижнем бьефе h_НБ = 7,6 м, и после по формулам (2.1) и (2.2) определяются сжатые и сопряжённые глубины.

Определяется глубина воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м;

2-е приближение: м;

3-е приближение: м;

м;

= м;

м²/с,

м.

Так как , то прыжок затоплен.

Четвёртая схема.

Все затворы подняты полностью:

Определяется расход, проходящий через водослив при полностью поднятых затворах

Затем определяется глубина в НБ по кривой связи, а по формулам (2.1) и (2.2) рассчитываются сжатые и сопряжённые глубины.

Определяется глубина воды в сжатом сечении:

1-е приближение: м;

2-е приближение: м;

3-е приближение: м;

м;

= м;

м²/с,

м.

Так как , то прыжок затоплен.

Во всех схемах прыжок оказался затопленным, установка водобойного колодца не требуется. Нам нужно рассчитать водобойную плиту.

Расчёт водобойной плиты сводиться к определению её толщены. Расчёт ведётся на самый неблагоприятный случай, когда h_НБ имеет максимальное значение.

Все расчёты сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 – Расчёт сопряжения бьефов.

Схема маневрирования затворами	Q, м3/с	hс, м	h'', м	hНБ, м
1	137,38	0,1649	3,31	6,1
2	228,12	0,274	4,23	7
3	319,27	0,384	4,97	7,6
4	592,72	0,71	6,69	8,6

Из таблицы видно, что самый не благоприятный случай маневрирования затворами является 4 случай.

Толщина водобойной плиты определяется по формуле

t= м.

где - скорость в сжатом сечении