6.4 Гидравлический расчёт магистрального канала
Гидравлические расчёты проводящих каналов производятся для расчётных расходов весеннего половодья и летне-осенних паводков.
Расчет ведется методом последовательных приближений.
В
соответствии с принятым уклоном
,
назначив ширину по дну –
,
приняв трапецеидальную форму поперечного
сечения и коэффициенты заложения откосов
(определяем по таблице, которая
составляется исходя из указаний ТПК
45-3.04-8-2005 [2] и опыта эксплуатации
осушительных каналов) равными
,
для 4-х глубин канала (
,
,
,
)
определяются расходы воды для этих
глубин и строятся
кривые связи зависимости расхода от
глубины воды в канале
.
Зададимся
глубиной канала
площадь поперечного сечения трапецеидального канала будет равна:
(6.9)
смоченный периметр определяется по формуле:
(6.10)
гидравлический радиус находится из равенства:
(6.11)
коэффициент Шези находится по формуле:
(6.12)
где у – показатель степени, определяется по формуле:
(6.13)
где n - коэффициент шероховатости;
для
предпосевного периода и периода весеннего
паводка
,а
для меженного периода и периода
летнее-осеннего паводка
,
тогда по формуле (6.13):
по (6.12)
подставив найденные значения в формулу Шези, определим расходы:
Дальнейший расчет сводим в таблицу 6.2.
Таблица 6.2 - Гидравлический расчет канала
Ширина по дну b,м |
Глубина воды в канале h,м |
Площадь живого сечения потока ω,м2 |
Смоченный периметр сечения χ ,м |
Гидравлический радиус R, м |
Коэффициент Шези С вп,ппп,м0,5/c |
Расход Q вп,ппп,м3/c |
Коэффициент Шези С лоп,бп,м0,5/c |
Расход Q лоп,бп,м3/c |
1 |
0 |
0,00 |
1,00 |
0,00 |
0,00 |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,5 |
1,13 |
3,69 |
0,30 |
28,65 |
0,61 |
22,28 |
0,48 |
|
1 |
3,50 |
6,39 |
0,55 |
33,31 |
2,99 |
26,51 |
2,38 |
|
2 |
12,00 |
11,77 |
1,02 |
38,63 |
16,21 |
31,41 |
13,18 |
|
2,5 |
18,13 |
14,46 |
1,25 |
40,43 |
28,42 |
33,07 |
23,25 |
по таблице 6.2 строятся кривые связи, представленные на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 – График зависимости расхода от глубины воды в канале
По кривым связи определяем глубины воды в канале, соответствующие расходам весеннего половодья, летне-осеннего паводка, предпосевного периода и бытового стока.
;
;
;
;
Принятые параметры отвечают условиям пропуска расчётных расходов. Полученные в результате гидравлического расчёта уровни воды в канале при пропуске расчётных расходов наносятся на продольный профиль [лист 4].
Для принятых параметров канала определяются максимальные скорости воды и сравниваются с допустимыми на размыв. При скоростях, превышающих допустимые на размыв, подбирается подходящий тип крепления.
Максимальная скорость воды:
,
(6.13)
Допустимая неразмывающая скорость принимается по таблице 6.6 [3]
Vнр = 1,1 м/с, следовательно, русло крепим посевом трав.
Сравним минимальную скорость воды с допустимой на заиление:
,следовательно
канал заилятся не будет
Результаты расчета сведены в таблицу 6.3.
Таблица 6.3 – Ведомость расчётных расходов и глубин
Расчетный расход Q ,м3/c |
Глубина воды в канале h,м |
Площадь живого сечения потока ω,м2 |
Скорость движения воды в канале V,м/c |
Q вп |
2,22 |
14,57 |
1,45 |
Q ппп |
0,68 |
1,84 |
0,67 |
Q лоп |
2,15 |
13,65 |
1,15 |
Q бп |
0,42 |
0,85 |
0,38 |