Основные задачи при расчете трапециидальных каналов при равномерном движении воды.

Трапециидальные каналы характеризуются: b, h, m, n, i, Q (υ=Q/ω)

Типы задач:

1. В которых живее сечение каналов заданно. Эти задачи решаются без подбора искомой величины. Все величины заданны, кроме Q.

Последовательность:

1.1 ω, əе

1.2. R = ω/ əе əе – смоченный периметр.

1.3. R, n → C.

1.4. C, i →

1.5. υ, ω → Q = υ ω

2.1. ω, əе → R →C

2.2. υ=Q/ω

2.3. I =

2. Задачи, в которых живое сечение канала не задано. Они всегда решаются подбором.

Пусть надо найти h (b, m, n, i, Q –известно)

Последовательность:

1. k= -модуль расхода, который характеризует данное сечение.

2. Составим таблицу. Задаваясь различными значениями h, находим k.

3. Строим график h=h(k)

h

k_{необходимое} k

Точно так же решаются задачи для определения b.

3. Задачи, в которых среди заданных величин υ

Найти Q, i.

1. ω – площадь живого сечения

2. Q = υ ω

3. i =

Ограничение скорости движения воды при расчете каналов.

При больших скоростях движения жидкости в открытых каналах возможен размыв стенок и дна, поэтому скорость ограничивают предельной величиной, которая зависит от:

-материала стенок и дня канала

-от формы поперечного сечения

-от наличия взвешенных частиц в воде и т.д.

В общем случае: υ_min < υ < υ_max

υ_max – максимально допустимая средняя скорость (не размывающая)

υ_min – минимально допустимая средняя скорость (не заиливающая)

действительная скорость υ зависит от уклона, в то время как на υ_max уклон не влияет, но она зависит от рода материала и глубины воды в канале. ( для песка υ_max = 0,2м/с; для бетона υ_max = 10м/с) Имеется ограничение по υ_min

υ_min = e , где

e – коэффициент, учитывающий количество взвешенных частиц, их гранульный состав и шероховатость.

Но не всегда удается выдержать υ_min< υ_, в этом случае канал периодически приходится очищать.

υ< υ_min – должно выполнятся всегда.

В этом случае, когда на первом этапе расчета υ> υ_max, предусматриваются мероприятия по увеличению υ_max:

1) υ_max увеличивается – предусматриваются крепления откосов и дна каменной или бетонной облицовкой.

2) υ уменьшается - , чтобы уменьшить скорость нужно уменьшить R, или с, или i.

а) R уменьшается - изменением формы поперечного сечения (чтобы уменьшить гидравлический радиус). Но это не дает ощутимого снижения скорости.

б) C уменьшается – созданием искусственной шероховатости, в результате чего увеличивается коэффициент шероховатости. Для длинных каналов этот прием не приемлем с экономической точки зрения.

в) уменьшение дна канала – в этом случае устраиваются перепады.

А

Δh B i, e

C l₀ D

Δh -?

Δh =|AB|-|BC|=il-i₁l₁

Δh = (i-i₀)l₀

Δh –волна перепада

Стремясь получить минимальную величину перепада, дно канала назначают параллельно поверхности Земли. Затем вычисляют скорость, если скорость больше максимальной, тогда устанавливают перепад АВ. Если АВ>3м, то устанавливается несколько перепадов.