2. Гидравлические расчеты элементов водосбросного тракта

1. Уточнение отметки порога водослива и размеров входного участка

Уточнение отметки порога водослива и определение размеров входного участка производим из основного уравнения для расхода водослива:

где:

– коэффициент расхода водослива ( - для водослива с широким порогом), /3/, стр.88, табл.3.20;

– коэффициент подтопления водослива ( );

– коэффициент бокового сжатия, определяемый по формуле;

- коэффициент, учитывающий влияние очертания входной кромки бычков, при полуциркульном очертании входной кромки бычков

I приближение

Расход м³/с;

Коэффициент расхода водослива ;

Коэффициент подтопления водослива ;

Коэффициент бокового сжатия ;

Задаемся напором , тогда ширину водослива :

Предварительно принимаем 3 пролета по b_пр = 3 м.

b_пр=3*3=9 м.

II приближение

Задаемся напором , тогда ширину водослива :

Предварительно принимаем 3 пролета по b_пр = 2 м.

b_пр=3*2=6 м.

Площадь живого сечения потока

Скорость подхода воды к водосливу

Уточняем значение напора с учетом скорости подхода воды к водосливу:

Уточняем коэффициент бокового сжатия:

тогда:

Окончательно уточняем напор с учетом скорости подхода:

м

Тогда отметка порога водослива будет равной:

3.2.2. Расчет транзитной части

Дано: Расход на быстротоке м³/с;

Отметка порога быстротока ;

Ширина быстротока

Длина быстротока

Перепад высоты на быстротоке

Шероховатость бетона ;

Конструкция: ж/б лоток с вертикальными стенками постоянной ширины .

1. Устанавливаем, что уклон быстротока консольного перепада:

2. Затем определим критическую глубину в начале быстротока:

где - коэффициент, учитывающий распределение скоростей по сечению;

Удельный расход на быстротоке

3. Проверяем условие быстротока:

Критический уклон =

Смоченный периметр

Площадь поперечного сечения

- условие выполнено.

4. Определим глубину в конце быстротока, допуская, что при бесконечно большой длине быстротока в его конце установится глубина, примерно равная глубине нормального режима . Для этого воспользуемся формулой Шези:

Расчет сводим в табл. 5

Таблица 5

0.30	2.40	8.60	0.28	57.74	23.15
0.33	2.64	8.66	0.30	58.60	27.01
0.35	2.80	8.70	0.32	59.13	29.70
0.37	2.96	8.74	0.34	59.64	32.49
0.40	3.20	8.80	0.36	60.35	36.82

По результатам таблицы строим график зависимости

По графику определяем: .

5. Оценка влияния аэрации на глубину потока проводится для назначения необходимой высоты боковых стен быстротока, поэтому устанавливаем глубину аэрированного потока:

Где – степень аэрации потока:

- относительная шероховатость бетона, принимаем ,

- критическое число Фруда, при котором начинается аэрация:

- число Фруда:

V – скорость на быстротоке в рассматриваемом сечении:

V =

h = h₀ = 0.31 м.

Т.к. - то аэрация в потоке отсутствует и степень аэрации а = 0.

3.2.2. Расчет концевого участка

Дано: Расход на быстротоке м³/с

Ширина быстротока

Глубина воды в лотке консольного перепада h = h₀ = 0.31 м

Грунт супесь

Наразмывающая скорость потока V_доп =0.8

Глубина в нижнем бьефе h_н.б. = 1.3 м

Консоль – монолитная ж/б плита, опирающаяся на свайное основании

Решение

1. Назначаем отметку консольной плиты так, чтоб она превышала на р=1 м максимальный УВ в НБ, что обеспечивает необходимую дальность отброса струи:

2. Длину консоли назначаем l_конс = 10 м

Ширину консоли на входе b_{конс, нач} = = 8 м

Принимаем консоль без роспуска в плане и без трамплинов, т.е. b_{конс, нач}= b_{конс, кон}= b_конс

3. Длина отлета струи от консоли:

Где - коэффициент скорости (принимается в зависимости от р), ,

- скорость на сходе с консоли:

4. Длина растекания струи:

Где удельный расход в месте входа струи в воду:

скорость входа струи в воду:

коэффициент

- допускаемая скорость на размыв для грунта воронки, (/1/, стр.30, табл.2.2)

5. Угол входа струи в воду (наклона к горизонту):

6. Глубина воды в воронке размыва, отсчитываемая от УНБ до ее дна ( ), при :

7. Глубина размыва непосредственно грунта, отсчитываемая от отметки дня русла реки ( ) отводящего канала:

8. Отметка низа свай с учетом их стандартной длины принимаем: