2.2 Определение характера и типа кривой свободной поверхности

воды

Для установления характера и типа кривой свободной поверхности в МК необходимо определить критическую глубину h_кр и критический уклон i_кр.

Критическая глубина определяется методом подбора из уравнения

,

где  = 1,051,10 – коэффициент Кориолиса.

Q - максимальный расход воды в МК;

_кр = (b+mh_кр)h_кр-площадь живого сечения при критической глубине;

B_кр = b+2mh_кр - ширина по урезу воды при критической глубине.

Задаются рядом значений глубин h < h₀, подсчитывают . Расчёт ведут методом подбора до тех пор, пока не будет подобрана такая глубина h , при которой

.

Данная глубина является искомой h_кр. Для сокращения расчётов можно построить график (рисунок 6) и из него по определяется h_кр. Для построения графика расчёты удобно вести в табличной форме (таблица 3).

Таблица 3 - К определению h_кр в МК

h,	=(b+mh)h,	B=b+2mh,		,	,
м	м2	м		м5	м5
h1=0,5	4	9	64	7,11	29,42 const
h2=0,7	5,88	9,8	203,29	20,80
h3=0,8	6,88	10,2	325,66	31,92
h4=0,78	6,67	10,12	296,74	29,32

h_кр=0,78м.

Критический уклон определяется из формулы Шези

= 0,00479, где , м, м, =42,62 .

Кривая свободной поверхности в МК с уклоном =0,0001369 и глубинами =2,13м, =2,769м, критическим уклоном =0,00479 и =0.78 – это кривая подпора типа (рисунок 5).

2.3 Расчёт кривой свободной поверхности по способу

Б.А. Бахметева

В основе способа лежит показательный «закон» для модулей расхода, установленный Б.А. Бахметевым для реальных русел

,
,
,

где - длина расчётного участка между сечениями 1-1 и 2-2 с глубинами h₁ и h₂ (нумерация сечений и глубин должна быть по течению); i₀, h₀ - уклон дна и глубина в МК при равномерном движении.

и - относительные глубины в сечениях 1-1 и 2-2 расчётного участка;

- средний уклон трения, который определяется по параметрам С_ср, В_ср, χ_ср, , подсчитанным по средней глубине на участке;

- коэффициент Кориолиса;

и - табличные функции Б.А. Бахметева, которые определяются по таблице Б1 в Приложении Б /2/.

,

где - расходная характеристика, определяется по h_ср;

- расходная характеристика, соответствующая нормальной глубине при равномерном движении воды в канале.

=1,15·2,13=2,44м.

Зная

=(7+2·2.44)·2.21=28,98

м,

м³/c,

м³/c,

= =0.0343,

Таблица 4 - Расчёт кривой свободной поверхности в МК по способу

Б. А. Бахметева

№№ уч-ков	h2,	h1,	η2	η1	hcр	ωср,	Вср,	χср,	Rср,	Сср,	Кср,	x				ℓ,
	м	м			м	м2	м	м	м	м0,5/c	м3/c					м	м
1	2,77	2,67	1,30	1,25										0,202	0,230	1180,54	-
2	2,67	2,57	1,25	1,20	2,44	28,998	16,76	17,91	1,60	48,77	1787,76	3,8	0,343	0,230	0,259	1195,40	2375,94
3	2,57	2,47	1,20	1,15										0,259	0,313	1565,32	3941,26
4	2,47	2,42	1,15	1,13										0,313	0,370	1149,28	5090,54

На последнем 4 расчетном участке разность глубин в сечениях изменена и принята равной h=0,05 м ,что позволило получить

=5090,54м,близкой к длине МК 5000 м, и определить глубину м,без решения обратной задачи.

Используя исходные данные и результаты расчёта неравномерного движения воды (таблица 4), в масштабе строится продольный профиль МК, на котором наносятся кривая свободной поверхности воды при неравномерном движении и линии нормальных и критических глубин. Построении продольного профиля в масштабе: вертикальном М 1:50, а горизонтальном М 1:20000.Из продольного профиля определяем м.