3 Гидравлический расчёт сопрягающего

СООРУЖЕНИЯ – БЫСТРОТОКА

3.1 Общие положения

На трассе сбросного канала между ПК30 и ПК 32 наблюдается резкое падение рельефа, причём величина уклона местности значительно превышает уклон дна канала и критический уклон. Поэтому здесь необходимо запроектировать быстроток с лотком прямоугольного поперечного сечения.

Входная часть быстротока состоит из понура и входного оголовка и предназначена для обеспечения плавного перехода потока из спокойного состояния в подводящем русле в бурное на водоскате, при условии сохранения в верхнем бьефе при пропуске расчётного расхода заданной нормальной глубины равномерного движения =h_г.н.

Лоток быстротока – наиболее протяжённая часть сооружения, выполняющая важную роль в переводе потока, движущегося с большими скоростями, из отметок дна подводящего канала к отметкам отводящего.

Выходная часть устраивается для обеспечения сопряжения бурного потока, вытекающего из лотка, со спокойным в отводящем канале с помощью гидравлического прыжка и полного гашения избыточной кинетической энергии потока.

Гидравлическим расчётом быстротока устанавливаются основные параметры потока и геометрические размеры каждого элемента сооружения:

входной части;

лотка быстротока;

выходной части.

Исходными данными для расчёта быстротока являются:

расчётный расход =17,82 ; перепад отметок дна в конце подводящего и в начале отводящего участков сбросного канала =11м; конструкция входного оголовка – 0братная стенка; гидравлические элементы сбросного канала: ширина по дну b=1,5м, коэффициент заложения откосов канала =2м; нормальная глубина =3,18м, сухой запас =0,4м.

3.2 Расчёт входной части быстротока

С учётом опыта проектирования и эксплуатации сопрягающих сооружений, длина понура принимается в пределах .

=1,5* =1.5*3,18=4,77м.

Длина входного оголовка принимается равной

=3,5* =3,5*3,18=11,13м.

Расчёт входного оголовка, полагая, что затвор отсутствует или полностью открыт, ведётся из формулы расхода через неподтопленный водослив с широким порогом и боковым сжатием

,

где - расход через водослив;

- коэффициент расхода водослива;

- коэффициент бокового сжатия;

- ширина водослива;

- напор на пороге водослива с учётом скорости подхода;

- коэффициент Кориолиса;

- скорость подхода воды в канале.

-скорость подхода воды в верхний бьеф.

Из формулы расхода определяем ширину входного оголовка, определяющего и ширину лотка быстротока.

В 1-ом приближении принимаем =0,95, =0,05

, =

Значение коэффициента сжатия можно определить по формуле Е.А. Замарина

,

где - напор на гребне водослива;

b =b_л - ширина лотка;

- коэффициент, учитывающий влияние конструкции входной части сооружения на величину сжатия потока a = 0,2

Определяем окончательную ширину водослива

.

=

При изменении уклона дна входной части с на уклон лотка в конце входной части, работающей как водослив с широким порогом, устанавливается глубина, равная критической, которая определяется в соответствии с формой поперечного сечения лотка быстротока. В случае прямоугольного сечения лотка

,

где a= 1,05¸1,10 – коэффициент Кориолиса.

=1,95м.