2. Методика гидравлического расчета канав

Расход воды при расчетах канав можно определять методами, применяемыми для расчета малых искусственных сооружений.

При гидравлическом расчете решаются следующие основные задачи:

- нахождение возможного и рационального продольного профиля канавы;

- определение размеров поперечного профиля канавы;

- выбор соответствующего укрепления дна и откосов канавы в случаях, когда средние расчетные скорости течения воды в канаве будут превышать средние допустимые скорости.

Эти задачи решают комплексно. Методика расчета в каждом отдельном случае зависит от конкретных условий, с учетом рода грунта, естественного уклона местности, заданного расхода воды, экономической целесообразности.

Существует несколько различных приемов гидравлического расчета канав. Рассмотрим самый удобный способ применительно к устройству канав.

Рис. 3.9 Схема к гидравлическому расчету канавы

Из гидравлики известно, что расход воды равен:

где: Q – расход воды;

 - площадь живого сечения канавы;

 - средняя скорость течения воды.

Согласно рис. 3.9 площадь живого сечения канавы равна:

Смоченный периметр:

где:

Гидравлический радиус:

Средняя скорость в сечении русла при равномерном движении определяется по формуле Шези:

где: i –продольный уклон канавы;

С – коэффициент, определенный по формуле акад. Н.Н. Павловского:

где: n – коэффициент шероховатости (принимается по справочным данным)

Значения показателя y может быть приближенно найдено из соотношений:

при R ≤ 1,0 м при R >1,0 м

3. Практические способы гидравлического расчета канав

При гидравлических расчетах канав могут быть поставлены задачи следующих типов.

Первый тип: задан расход вод и продольный уклон дна канавы. Требуется определить размеры ее поперечного сечения и при необходимости выбрать соответствующее укрепление дна и откосов.

Второй тип: задан расход воды, продольный клон дна канавы и допускаемая скорость протекания воды в канаве. Необходимо определить размеры поперечного сечения канавы.

Третий тип: задан расход воды и ширина канавы по дну. Нужно определить расчетную глубину канавы, продольный уклон и при необходимости выбрать тип укрепления дна и откосов канавы.

Наиболее распространенным является третий тип.

Рассмотрим расчет такого типа задач, в которых задается расход Q и ширина канавы b. Такие задачи обычно решаются методом подбора.

Порядок расчета в этом случае следующий:

1. задаются глубиной канавы h и уклоном i;

2. определяют площадь живого сечения ;

3. вычисляют смоченный периметр  ;

4. подсчитывают гидравлический радиус R ;

5. определяют скорость течения воды  ;

6. сравнивают полученную скорость течения с допускаемой неразмывающей, используя справочные данные. Если полученная расчетом скорость оказалась больше допускаемой неразмывающей дно и откосы канавы следует укрепить. После выбора типа укрепления заново пересчитывают расчетную скорость течения воды и опять сравнивают с допускаемой неразмывающей. В конечном итоге выбранный тип укрепления должен обеспечить исключение размыва дна и откосов канавы.

7. вычисляют расчетный расход воды Q_р и сравнивают его с заданным Q_з. Если разница между Q_р и Q_з не превышает 5%, считают, что h и i выбраны удачно.

8. по итогам расчета строят продольный профиль водоотводной канавы, пример которого представлен на рис. 3.10.

Рис. 3.10 Пример продольного профиля водоотводной канавы