2.2. Расчет подводящего ( отводящего ) канала

При заборе воды на орошение из реки, канала или водохранилища ( при расположении насосной станции в верхнем бьефе его ) в случае раздельной компоновки ( т. е. насосная станция удалена от уреза воды и вода к ней подводится каналом ), а также во всех осушительных насосных станциях выполняется расчет подводящего канала. Полученные расчетом параметры подводящего канала будут приемлемы и для отводящего канала при подаче воды в открытую оросительную сеть ( в канал ). При расположении оросительной станции в нижнем бьефе водохранилища делается расчет подводящего коллектора и отводящего канала, а если вода подается в закрытую оросительную сеть (гидрант) – только коллектора.

Последовательность расчета канала :

1.Устанавливаются исходные данные.

В качестве расчетного расхода ( Q _н.ст ) по графику работы насосной станции принимается максимальный расход, а при наличии форсированного ( Q _ф ) – форсированный расход, т. е.

Q_{н. ст =} Q_{max ,} или Q _н.ст = Q _ф .

Коэффициент заложения откосов m выбирается из табл. 9 [2] в зависимости от заданного грунта.

Коэффициент шероховатости можно принять в пределах

n = 0,02...0,025.

2. Принимают стандартную ширину канала по дну в зависимости от расхода в нем. Можно использовать следующие рекомендации:

при Q _н.ст  0,7 м ³ / с ширина канала по дну b =0,4 м ;

при 0,7  Q _н.ст  5 м ³ /с b = 0.6...2,0 м ;

при Q _н.ст  5 м ³ / с b  2,5 м .

Стандартные значения b = 0,6 ; 0,8; 1,0 ; 1,2 ; 1,5 ; 1,8 ; 2 и далее через 0,5 м до 5, после чего градация идет через 1 м.

3. Определяют площадь живого сечения канала , а потом глубину воды в канале .

Далее определяют смоченный периметр , а потом гидравлический радиус

.

4. По табл. 7 [2] устанавливают допустимую скорость на размыв V_р в зависимости от типа заданного грунта.

5. Из формулы Шези определяют уклон канала :

, где , n = 0,02...0,03 – коэффициент шероховатости .

Полученное значение уклона нужно округлить до первой значащей цифры в сторону уменьшения ( например, получено i_р = 0,000685; округляем i_р = 0,0006 ), что дает возможность получить фактическую скорость немного меньше размывающей . Фактическая скорость определяется по той же формуле Шези:

.

6. При найденных параметрах b; m; i; n расчет повторяется по 4…5 расходам , постепенно, уменьшаемым до заданного минимального , в результате чего определяется глубина и скорость воды в канале. Расчет можно проводить любым способом : по монограммам, подбором по формуле Шези, по f ( R _г.н. ) и т. д.

Расчет канала можно провести на персональном компьютере по программе «KANAL». Для этого необходимо подготовить следующие данные :

m – коэффициент заложения откосов ;

n – коэффициент шероховатости ;

V_р –допустимая скорость на размыв;

b - ширина канала по дну .

Q _{ma x} ( Q _ф ) - максимальный ( форсированный ) расход насосной станции, который обозначен просто q .

В классе персональных компьютеров имеются методические указания по работе с программой « KANAL» , в соответствии с которыми студент самостоятельно вызывает указанную программу, вводит все исходные данные и получает на экране результат .

Так как решение задачи на компьютере должно проходить в той же последовательности , которая описана выше , то оно проводится в 2 этапа .

При запросе « введите код задачи J» нужно набрать цифру 10 и нажать «пуск». Потом по запросу « введите исходные данные» нужно ввести значения исходных данных, разделяя дробную часть от целой точкой , а цифру от цифры - запятой. После ввода данных следует нажать « пуск» , и на экране получим ответ ( b, h, i ) , который необходимо переписать.

После этого вторично запускается эта же программа в работу и вводится уже код 4 на запрос « введите код задачи J» . В этом случае согласно запросу компьютера вводятся все исходные данные, в том числе и i, которое принимается несколько меньшим при первом этапе решения задачи.

Результаты расчетов сводятся в табл. 2.1.

Т а б л и ц а 2. 1. Результаты расчета канала

Расход Q, м3 /с	Глубина воды h , м	Скорость V, м/с
1	2	3

По данным табл. 2.1 строятся графики h = f (Q) и V = f (Q) (рис. 2.6), по которым определяются V_max и V_min . Должно быть V_max  V _р , но V_min > V_н.з , где V_н.з - допустимая скорость на заиление, которая определяется по формуле

,

где h_min – минимальная глубина воды в канале при заданном Q_min .

По этому же графику ( рис. 2.6 ) определяются отметки уровней воды в подводящем ( при осушении ) и отводящем ( при орошении ) канале. Как это можно сделать, показано на примере.

Пример. Пусть при Q_max глубина воды в канале получена

h _max = 1,4 м. В исходных данных задана отметка этого максимального уровня – 130 ( в водоисточнике при осушении и в водоприемнике при орошении ). Тогда отметка дна _дно = 130 - 1,4 = 128,6 м. Разметив шкалу , м между отметками 128,6 и 130, можно определить отметку воды в канале при любом расходе.

Рис.2.6. График связи глубины, скорости и расхода

Последовательность расчета подводящего коллектора. При расположении насосной станции в НБ ( нижнем бьефе ) водохранилища ( рис. 2.4, в ) коллектор, подводящий воду к всасывающим трубам насосов, выполняется из металлической трубы, диаметр которой определяется по формуле

,

где Q _н.ст - максимальный или, если задан, то форсированный расход, который берется из графика работы насосной станции ( см. бланк задания ), м³ / с ; V _доп = 1...5 м / с.