Расчёт расходных характеристик для трапецеидальных участков водоотвода

Расчётная формула	Единица измерения	Назначаемые и определяемые величины
		h1	h2	h3	h4
	м
	м2
	м
	м
	м0,5/с
	м3/с	K1	K2	K3	K4

Примечание. Перед вычислением коэффициента Шези необходимо определить числовое значение показателя степени по формулам (4, 5).

Рис. 5. График зависимости расходной характеристики от глубины

на трапецеидальных участках канала

Нужно помнить, что нормальная глубина зависит от расхода жидкости, уклона дна русла, категории грунта при естественных условиях протекания потока и шероховатости поверхности укреплённых откосов и дна водоотвода.

3.1.2. Определение критической глубины

Критической глубиной называется глубина, отвечающая минимуму удельной энергии сечения [16].

Если задано поперечное сечение русла, а также расход , то критическая глубина находится из уравнения

, (10)

где – удельная энергия сечения, м, определяемая по формуле

. (11)

Для дорожно-мостового и аэродромного строительства при движении жидкости в каналах коэффициент Кориолиса принимают  = 1,1 [19].

Дифференцируя выражение (11) по глубине из условия, что глубина равна критической, получаем уравнение критического состояния потока:

, (12)

где – ускорение свободного падения, 9,81 м/с²; – площадь живого сечения при критической глубине, м²; – ширина потока поверху при критической глубине, м (рис. 6).

. (13)

Критическая глубина не зависит от уклона дна русла, но зависит от геометрических размеров поперечного сечения канала (канавы) и расхода жидкости.

Существует несколько методов расчёта критической глубины. В качестве примера определения критической глубины для трапецеидального русла приведем метод подбора. Расчёт выполняется в следующем порядке:

1) Из уравнения критического состояния потока при заданном расходе определяем числовое значение величины .

2) Задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин и используя формулы (2) и (13), вычисляем соответствующие значения , где B – ширина канала по верху при заданной глубине. Полученные значения должны создать такой числовой интервал, в который войдёт величина .

Рис. 6. Трапецеидальное сечение канала при критической глубине

Для удобства расчёт сводится в табл. 4.

Таблица 4