Расчёт лотка быстротока
Расчёт лотка быстротока включает:
расчёт уклона и длины лотка быстротока;
установление характера кривой свободной поверхности неравномерного движения в лотке;
расчёт неравномерного движения воды в лотке и определение глубины в конце лотка, необходимой для расчёта выходной части.
Рисунок 8-Расчетная схема входной части быстротока
Нормальной глубины
равномерного движения
,
определяемой в случае прямоугольного
сечения лотка по зависимости
|
|
где
-
минимально возможная площадь живого
сечения потока в
конце лотка при расчётной скорости, близкой к предельно допускаемой
неразмывающей скорости для бетона.
Из формулы Шези определяется уклон лотка быстротока
|
|
где
;
;
- соответственно гидравли-
ческий радиус, смоченный периметр, параметр Шези, определяемые по
нормальной глубине на лотке и принятом коэффициенте шерохова-
тости для бетона
.
Так как уклон дна есть отношение превышения к заложению, то длина лотка быстротока в плане определяется как
|
|
где
-
перепад отметок дна в конце подводящего
и в начале отводяще-
го участка сбросного канала.
Длина лотка из геометрии чертежа равна
|
Для установления вида и типа кривой свободной поверхности воды на лотке из формулы Шези определяется критический уклон
|
|
где
;
;
;
.
.
Анализ кривой
свободной поверхности на лотке быстротока:
т.к.
(0,0613
)
,то поток в лотке находится в бурном
состоянии, линия нормальной глубины
N-N
располагается ниже линии критической
глубины К-К, а характер кривой свободной
поверхности – кривая спада типа
Использование
способа В.И. Чарномского является
особенно удобным и целесообразным в
случае выполнения расчётов с использованием
ПЭВМ. Сущность способа расчёта состоит
в том, что вся длина лотка быстротока
разбивается на отдельные участки
относительно малой длины
.
Каждый участок рассчитывается отдельно, следуя вниз по течению: вначале рассчитывается I участок, затем II и так далее. Расчёт каждого участка заключается в определении его длины , зная глубины в граничных сечениях, которые отличаются между собой на малую величину .
Рисунок 9-Расчетная схема неравномерного движения воды
Из уравнения В.И. Чарномского, которое имеет вид
|
,определяется длина первого участка
|
,
где
-
удельная энергия рассматриваемого
сечения;
-
уклон дна лотка быстротока;
-
средний уклон трения;
-
уклон трения для сечений
и
с глубинами
и
.
Исходные данные, необходимые для расчета кривой свободой поверхности воды на лотке быстротока с использованием ПЭВМ:
- расчётный расход Q = Qфорс=17,82 м3/с,
- ширина лотка быстротока bл = 2,20 м,
- коэффициент заложения откосов mл = 0 (для прямоугольного сечения
лотка),
- коэффициент шероховатости (для бетона) n = 0,015,
- уклон дна быстротока iб = 0,0613,
- глубина в начальном сечении лотка, от которой ведется построение
кривой hкр=1,95м,
- длина лотка быстротока L = 179,78м.
Из распечатки видно,что при длине быстротока L = 179,78м сжатая глубина будет составит 0,83 м .