- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
- •2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- •2.1. Общие замечания к исходным данным
- •2.2. Исходные данные по вариантам
- •3.1. Подводящий канал
- •3.1.1. Определение нормальной глубины
- •3.1.2. Определение критической глубины
- •3.1.3. Определение критического уклона
- •3.1.4. Вывод о состоянии потока
- •3.1.6. Определение скорости течения в канале
- •3.2. Быстроток
- •3.2.2. Определение критической глубины
- •3.2.4. Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке
- •3.2.5. Построение кривой свободной поверхности на водоскате быстротока
- •3.3. Отводящий канал
- •3.3.1. Определение гидравлических характеристик потока
- •3.3.2. Расчёт гидравлического прыжка
- •3.3.3. Расчёт водобойного колодца
- •4. УКРЕПЛЕНИЕ РУСЕЛ ВОДООТВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ
- •5. ЭКОЛОГИЯ ДОРОЖНЫХ ВОДООТВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ
- •Библиографический список
Библиографический список
1.СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85 [Электрон. ресурс]. – Введен 2013-07-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
2.СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги [Электрон. ресурс]. – Введен 1986-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс».
– СПб., 2014.
3.СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85* [Электрон. ресурс]. – Введен 2013-07-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
4.СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги [Электрон. ресурс]. – Введен 1987-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс».
– СПб., 2014.
5.СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. АктуализированнаяИ редакция СНиП 2.05.03-84* [Электрон. ресурс]. – Введен 2011-05-20 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». Д– СПб., 2014.
6.СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы [Электрон. ресурс]. – Введен 1986-01-
01// Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. А
7.СП 33-101-2003 Определение основных расчётных гидрологических характеристик [Электрон. ресурсб]. – Введен 2003-12-26 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
8.ВСН 63-76 Инструкцияипо расчёту стоков с малых бассейнов [Электрон. ресурс]. – Введен 1976-12-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
9.СП 131.13330.2012ССтро тельная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* [Электрон. ресурс]. – Введен 2013-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
10.СНиП 23-01-99* троительная климатология [Электрон. ресурс]. – Введен 2000-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания
«Кодекс». – СПб., 2014.
11.Руководство по гидравлическим расчётам малых искусственных сооружений и русел. – 3-е изд., перераб. и доп: утв. "ГИПРОТРАНСТЭИ" МПС : введ. в действие с 01.01.1967. – М. : Транспорт, 1967. – Режим доступа : http://sniphelp.ru/constructing/005.003/Rukovodstvo_52565/, свободный. –
Загл. с экрана (дата обращения к ресурсу : 22.10.2014).
12.ГОСТ 2.104-2006 Единая система конструкторской документации. Основные надписи [Электрон. ресурс]. – Введен 2006-09-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
40
13. ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы (с Изменением № 1) [Электрон. ресурс]. – Введен 1997-07-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
14. ГОСТ 2.302-68 ЕСКД Масштабы [Электрон. ресурс]. – Введен 1971-01- 01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.
15. ГОСТ 8.417-2002 ГСИ Единицы величин [Электрон. ресурс]. – Введен 2003-09-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс».
– СПб., 2014.
16. Чугаев, Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости) : учебник / Р.Р. Чугаев. – М. : Бастет, 2008. – 672 с.
17. Пособие по гидравлическим расчётам малых водопропускных сооружений / ред. Г.Я. Волченкова. – М. : Транспорт, 1992. – 408 с.
18. Справочник по гидравлическим расчётам : справочное издание / |
|
|
И |
П.Г. Киселев, А.Д. Альтшуль, Н.В. Данильченко и др. – 4-е изд., перераб. |
|
и доп. – М. : Энергия, 1972. – 312 c. |
Д |
19. Константинов, Н.М. Гидравлика, гидрология, гидрометрия : учеб. для |
вузов: в 2 ч. / Н.М. Константинов, Н. Петров, Л. Высоцкий. – М. : Высш. |
||
шк., 1987. Ч. 1: Общие законы. – 1987. – 304 c. |
||
|
|
А |
20. Горчин, Н.К. Гидравлика в задачах / Н.К. Горчин, М.Д. Чертоусов. – Л.: |
||
КУБУЧ, 1927. – 675 c. |
б |
|
|
||
и |
|
|
С |
|
|
41
Приложение 1
Примеры оформления листов курсовой работы
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кафедра «Проектирование дорог»
КУРСОВАЯ РАБОТА |
||
|
|
Д |
Дорожные водоотводные сооруженияИ . |
||
Гидравлический расчёт |
||
|
б |
|
|
Вариант основной – 3 |
|
и |
|
|
Вар ант уклонаАотводящего канала – 9 |
||
С |
|
|
Выполнил: студент гр. АДб-11Д1 Макаров О.М.
Проверил: доцент Троян Т.П.
Омск – 2015
Рис. П.1.1. Пример оформления титульного листа курсовой работы
42
Продолжение прил. 1
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
Шифр |
|
|
|||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
Разработал |
|
|
Дорожные водоотводные |
Лит. |
Лист |
Листов |
|||
Проверил |
|
|
|
|
|
2 |
|
||
Рецензент |
|
|
сооружения. |
|
|
|
|
|
|
Н. Контроль |
|
|
Гидравлический расчёт |
|
|
|
|
|
|
Утвердил |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. П.1.2. Шаблон рамки для документов с развёрнутым штампом
43
Окончание прил. 1
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Лист
Шифр
Рис. П.1.3. Шаблон рамки для документов с сокращённым штампом
44
Приложение 2
Значения коэффициента гидравлической шероховатости n к формулам Н. Н. Павловского
Состояние поверхности
Характер поверхности русла очень хорошее хорошее обычное плохое
|
Лотки и трубы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гладкая бетонная поверхность, тесовая клад- |
0,012 |
0,014 |
0,015 |
0,016 |
|
||||||
|
ка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шероховатая бетонная поверхность |
|
– |
0,014 |
0,016 |
0,018 |
|
|||||
|
Бетонировка цемент-пушкой |
|
|
0,016 |
0,019 |
0,021 |
– |
|
||||
|
Бутовая кладка, грубая бетонировка |
|
0,017 |
0,020 |
0,025 |
0,030 |
|
|||||
|
Грубая бутовая кладка |
|
|
|
|
0,020 |
0,025 |
0,027 |
0,030 |
|
||
|
Сухая кладка |
|
|
|
|
|
0,025 |
0,030 |
0,035 |
0,038 |
|
|
|
Канавы и искусственные русла |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Земляные канавы правильной формы в плот- |
– |
0,017 |
0,018 |
– |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
ном лёссе или мелком гравии с илистым слоем |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
То же в лёссе или гравии с илистой пленкой |
0,017 |
0,020 |
0,020 |
0,025 |
|
||||||
|
|
|
И |
|
|
|
||||||
|
То же с замощенным контуром, мощение |
|
– 0,020 |
0,022 |
0,027 |
|
||||||
|
обычным булыжным камнем одиночное или |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
двойное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
То же мощение из крупного камня |
|
0,017 |
0,022 |
0,023 |
0,030 |
|
|||||
|
|
|
и |
|
– |
0,025 |
0,027 |
0,029 |
|
|||
|
То же искусственная габионная кладка |
|
|
|||||||||
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
||||
|
То же каменная наброска |
ли мощение из |
– |
0,027 |
0,030 |
0,035 |
|
|||||
|
рваного камня |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,033 |
|
|
|
|
С |
б |
|
0,025 |
0,027 |
0,030 |
0,033 |
|
|||
|
Канавы в галечнике |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 3 |
|
|
|
Значения коэффициента откоса при высоте откоса менее 10 м |
|
||||||||||
|
|
(ТУ-24-108-48 Главгидроэнергостроя) |
|
|
||||||||
|
Категория грунта или вид облицовки |
|
|
|
Коэффициент |
|
||||||
|
|
|
|
откоса m |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мелкозернистые песчаные грунты |
|
|
|
|
3 – 3,5 |
|
|
||||
|
Супесчаные или слабоуплотнённые грунты |
|
|
|
2 – 2,5 |
|
|
|||||
|
Плотная супесь и лёгкий суглинок |
|
|
|
|
1,5 – 2 |
|
|
||||
|
Гравелистые и песчано-гравелистые грунты |
|
|
|
1,5 |
|
|
|||||
|
Тяжёлые суглинки, плотные лёссы и обычные глины |
|
|
1 – 1,5 |
|
|
||||||
|
Тяжёлые плотные глины |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
Различные скальные породы в зависимости от степени |
|
0,5 – 0,1 |
|
|
|||||||
|
выветренности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45
Приложение 4
Способы определения нормальной глубины
1. Способ последовательного приближения
Данный способ позволяет получить по формуле Шези любое решение с любой степенью точности.
Для треугольного канала и трапецеидального профилей при большой ширине по дну глубина канала может быть найдена прямым вычислением без подбора по формуле Шези.
Для треугольного профиля |
|
|||||
Расход для канала треугольного сечения определяется из сле- |
||||||
дующего выражения: |
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h2,5 y, |
|
|
Q A |
|
i |
(П.4.1) |
|||
|
|
|
||||
|
n 0 |
|
|
где i и n – заданные уклон и шероховатость поверхности дна канала; h0 – нормальная глубина; А – член уравнения, определяемый по формуле
б |
|
|
|
|||
|
|
|
1,5 y |
|
||
A |
2 |
|
m |
Д, |
(П.4.2) |
|
|
1 m |
2 |
0,5 y |
|
||
|
|
|
|
|||
и |
А– показатель, принимаемый как корень |
|||||
где m – коэффициент откоса; y |
квадратный из вел ч ны заданной шероховатости поверхности дна канала.
При y = 0,2 значения А приведены в табл. П.4.1.
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица П.4.1 |
||||||
|
|
|
1,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
m |
при различных значениях m |
|
|
|||||||||||
|
|
Значения |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
0,7 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 m2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
m |
|
0,0 |
|
0,5 |
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|
||||
|
|
m1,7 |
|
0,0 |
|
0,175 |
|
0,482 |
0,81 |
1,14 |
1,46 |
1,78 |
|
||||
|
2 |
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|||||||||
1 m2 |
|
В результате нормальная глубина может быть найдена следующим образом:
46
|
Q n |
|
|
|
|||
|
lg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||||
lgh |
A i |
. |
(П.4.3) |
||||
|
|||||||
0 |
2,5 y |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Для прямоугольного и трапецеидального профилей
В случае, когда ширина канала понизу больше глубины воды в канале (b > h), можно принять R h (практически при b > (20 – 25) h). Нормальная глубина определится из формулы Маннинга:
|
Q n |
0,6 |
|
||||
h |
|
|
|
|
|
. |
(П.4.3) |
|
|
|
|||||
|
|||||||
0 |
b |
i |
|
|
Пример вычисления. Дано: расход Q = 24 м3/с, ширина канала понизу b = 25 м, коэффициент шероховатости n = 0,025 и уклон дна канала i = 0,0004, русло прямоугольное. Необходимо найти нормальную глубину h0.
Решение. По формуле (П.4.3) находим: |
||||||||
|
24 0,025 |
|
0,6 |
|
0,6 |
1,115м. |
И |
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
h0 |
25 0,0004 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Д |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Способ Н.Н. Павловского |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
При заданном расходе Q, уклоне дна канала i и ширине канала |
понизу b найти нормальную глубину h можно, используя следующий |
|||||||
порядок расчёта: |
б |
|
|||||
а) определяем требуемуюи |
расходную характеристику: |
|
|||||
С |
K0 |
Q |
|
; |
(П.4.4) |
||
|
|
|
|||||
|
|||||||
|
|
|
i |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
б) прямым чтением номограммы Н.Н. Павловского (рис. П.4.2) |
находим значение h0 для найденной расходной характеристики К0 и заданной ширины канала b.
Пример вычисления. Дано: расход Q = 20 м3/с, ширина канала понизу b = 10 м и коэффициент шероховатости n = 0,02. Необходимо найти нормальную глубину h0.
Решение. По формуле (П.4.4) находим расчётную характеристику:
K0 20 1000м3/с. 0,004
47
Тогда по номограмме (рис. П.4.1) находим, что h0 = 1,65 м.
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. П.4.1. График для расчёта открытых каналов по способу Н.Н. Павловского
48
3. Метод П.Г. Киселёва
Определение нормальной глубины канала h0 производится по графику расходной характеристики модельного канала Кмод f hмод (рис. П.4.2) при условии, что коэффициент шероховатости модельного канала равен единице (n = 1) в следующей последовательности.
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
б |
Д |
|
|||
|
Р с. П.4.2. ГрафикАдля определения глубины |
|
|||||
|
С |
hмод трапецеидального канала |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Вычисляем расходную характеристику для модельного канала |
|||||||
по формуле |
и |
|
Q n |
|
|||
|
|
Kмод |
|
|
|||
|
|
|
|
|
, |
(П.4.5) |
|
|
|
|
|
b2,67 |
|||
|
|
|
i |
где Q, n, i и b – заданные расход воды в канале, шероховатость поверхности дна и откосов канала, уклон дна канала и ширина канала понизу.
2. Зная Кмод, находим по графику Кмод f hмод (рис. П.4.2) глубину модельного канала hмод, пользуясь на этом графике кривой для заданного коэффициента заложения откоса m.
3. Определяем искомую нормальную глубину проектируемого канала h0 по формуле (в соответствии с условием геометрического
подобия) |
|
h0 hмод b. |
(П.4.6) |
49
Пример вычисления. Дано: расход Q = 20 м3/с, ширина канала понизу b = 5 м, уклон i = 0,004, коэффициент откоса m = 1 и коэффициент шероховатости n = 0,025. Необходимо найти нормальную глубину h0.
Решение. По формуле (П.4.5) определим расходную характери-
стику модельного канала Kмод |
|
20 0,025 |
0,342 м2/с. |
||
|
|
|
|||
0,004 52,67 |
|||||
|
|
|
По графику Кмод f hмод (рис. П.4.2) при Кмод = 0,342 м2/с для коэффициента заложения откоса m = 1 глубина модельного канала
равна hмод = 0,505 м 0,5 м.
Подставляя найденную величину hмод в формулу (П.4.6), получа-
ем искомую нормальную глубину канала: h0 0,5 5 2,5м.
4. Метод подбора
Задаваясь значениями глубин h, последовательноИ определяем
площадь живого сечения , смоченный периметр , гидравлический радиус R, коэффициент Шези C.
где i – заданный уклон дна.
Далее вычисляем расходную характеристику K и расход Q по |
|||||||
формулам |
|
|
Д |
|
|||
|
|
K C |
R |
, |
(П.4.7) |
||
|
|
А |
, |
(П.4.8) |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
Q K i |
|||||
|
б |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
и |
|
|
|
|
|
|
0 По полученнымСданным строим график зависимости h f(Q) (рис. П.4.3), на котором по заданному значению расхода Q0 определяем нормальную глубину.
5. Метод Б.А. Бахметева
Данный метод основан на применении показательного закона:
|
K1 |
2 |
|
|
x |
|
|
||
|
|
|
|
h1 |
|
, |
(П.4.9) |
||
|
|
||||||||
|
K |
2 |
|
h |
|
||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
где h1, h2 – произвольные глубины, м; К1, К2 – расходные характеристики, соответствующие глубинам h1 и h2, м3/с; х – гидравлический показатель русла, характеризующий поперечное сечение русла, определяемый по формуле
50
x 2 |
lgK1 |
lgK2 |
. |
(П.4.10) |
lgh1 |
|
|||
|
lgh2 |
|
Принимая h2 в формуле (П.4.9) за нормальную, выражение для определения искомой нормальной глубины примет вид
|
|
2 |
|
|
||
|
K2 |
|
|
|
|
|
x |
(П.4.11) |
|||||
|
|
|||||
K |
||||||
h0 h1 |
. |
|||||
|
1 |
|
|
|
|
И |
|
Д |
|
|
А |
|
Рис. П.4.3. Графбк зав симости глубины в трапецеидальном |
||
канале (канаве) от расхода жидкости |
||
и |
|
|
Пример вычисления. Дано: расход Q = 4 м3/с, ширина канала |
понизу b = 2 мС, уклон i = 0,07, коэффициент откоса m = 1,5 и коэффициент шероховатости n = 0,0270. Необходимо найти нормальную глубину h0.
Решение. Расчёт методом Б.А. Бахметева выполним в следующей последовательности:
1) определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине h0по формуле (8) настоящего пособия:
К0 |
|
4,0 |
|
15,12м3/с; |
|
|
|
|
|||
0,07 |
|||||
|
|
|
|
51
2) зададимся двумя произвольными значениями глубин и вычислим для них расходные характеристики с использованием формул
(2), (3), (6), (7), (9). Расчёт представим в табл. П.4.2;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчёт расходных характеристик |
Таблица П.4.2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Расчётная формула |
|
|
|
|
|
Ед. изм. |
Назначаемые и определяемые величины |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
h1 |
|
|
h2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
0,2 |
|
|
0,4 |
||||
(b m h) h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м2 |
|
0,40 |
|
|
0,80 |
||||||||||
b 2 h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
2,40 |
|
|
2,80 |
|||||||
|
1 m2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
0,17 |
|
|
0,29 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
И |
|
|
||||
C |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м /с |
|
37,22 |
|
|
41,56 |
||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м3/с |
|
Д |
|
|
||
K C |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,08 |
|
|
17,77 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
Х, используя |
|
|
|
|
|
3) определим гидравлический показатель русла |
|||||||||||||||||||||||
формулу (П.4.10): |
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,08 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2lg |
|
|
|
|
|
|
0,93 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
X |
|
|
|
17,77 |
|
|
|
3,1; |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
4) вычислим нормальную глубину h0 по формуле (П.4.11): |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15,12 |
2 |
и |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
h0 |
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,36м. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
6. |
Определение нормальной глубины в трапецеидальном |
||||||||||||||||||||||
канале по графику |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчёт нормальной глубины по графику (рис. П.4.4) рассмотрим на следующем примере.
Пример вычисления. Дано: расход Q = 2 м3/с, ширина канала понизу b = 1,2 м, уклон i = 0,005, коэффициент откоса m = 1 и коэффициент шероховатости n = 0,0225. Необходимо найти нормальную глубину h0.
52
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. П.4.4. График для определения нормальной глубины в трапецеидальном русле
53
Решение. По формуле (П.4.4) определяем расходную характеристику К0, соответствующую нормальной глубине:
K0 |
|
2 |
|
28,3м3/с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,005 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим безразмерный показатель С по формуле |
|
||||||
|
|
|
|
|
b2,67 |
|
|
|
|
|
|
С |
|
, |
(П.4.11) |
|
|
|
|
|
n K0
где b и n – заданные величины ширины канала понизу и коэффициен-
та шероховатости. |
||||
|
Подставив величины в формулу (П.4.11), получим, что |
|||
С |
1,22,67 |
|
2,54. |
|
0,0225 28,3 |
||||
|
|
|||
|
Откладываем найденное значение С на оси абсцисс в верхней |
части графика (рис. П.4.4) и проводим ординату до пересечения с кривой m = 1. Таким образом находят ординату, соответствующую
точке пересечения h0 0,535, из которого определяют нормальную
глубину: |
b |
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
||||
h0 |
0,535 1,2 0,64м. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
А |
|
Приложение 5 |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Способы определения критической глубины |
|||||||
1. |
|
|
б |
|
|
|
|
||
Графическ й метод (метод энергии) |
|
||||||||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
Расчёт производится с использованием уравнения удельной |
|||||||||
энергии сечения: |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
где h – глубина, м; – коэффициент Кориолиса; Q – расход в русле (канале), м3/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; – площадь живого сечения, м2.
Порядок расчёта:
1. Задаваясь произвольно выбранными значениями глубин, определяют соответствующие значения удельной энергии сечения.
54
2. По вычисленным данным строят график зависимости Э f h . На построенном графике на оси Э минимальному значению энергии будет соответствовать критическая глубина.
3. Расчёт удобно представлять в табличном виде:
h, м |
(b m h) h, м2 |
|
Q02 |
, м |
Э, м |
|
2 g 2 |
||||||
|
|
|
|
|
||
h1 |
1 |
|
… |
|
Э1 |
|
h2 |
2 |
|
… |
|
Э2 |
|
h… |
… |
|
… |
|
Э… |
|
hn |
n |
|
… |
|
Эn |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
||||
|
Пример вычисления. Дано: расход Q = 12 м3/с, ширина канала |
|||||||||||
понизу b = 3 м, m = 2. Необходимо найти критическую глубину hк. |
||||||||||||
|
Решение. Зададимся значениями глубин и определим площадь |
|||||||||||
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
||
живого сечения по формуле (2). Расчёт приведём в таблице. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
h, м |
|
(b m h) h, м |
|
|
Q0 |
|
, м |
|
Э, м |
|||
|
|
2 g |
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
4 |
0,90 |
|
и |
А |
|
0,4326 |
|
|
1,3326 |
||||
|
4,32 |
|
|
|
|
|||||||
0,91 |
|
4,39 |
|
|
|
0,4196 |
|
|
1,3296 |
|||
0,92 |
|
4,45 |
|
|
|
|
0,4072 |
|
|
1,3272 |
||
0,93 |
|
С |
б |
|
|
0,3952 |
|
|
1,3252 |
|||
|
4,52 |
|
|
|
|
|||||||
0,94 |
|
4,59 |
|
|
|
|
0,3837 |
|
|
1,3237 |
||
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
4 |
0,95 |
|
4,66 |
|
|
|
|
0,3726 |
|
|
1,3226 |
||
0,96 |
|
4,72 |
|
|
|
|
0,3619 |
|
|
1,3219 |
||
0,97 |
|
4,79 |
|
|
|
|
0,3516 |
|
|
1,3216 |
||
0,98 |
|
4,86 |
|
|
|
|
0,3417 |
|
|
1,3217 |
||
0,99 |
|
4,93 |
|
|
|
|
0,3321 |
|
|
1,3221 |
||
1,00 |
|
5,00 |
|
|
|
|
0,3229 |
|
|
1,3229 |
По полученным данным строим график зависимости Э f h
(рис. П.5.1).
55
|
|
|
|
|
|
Д |
Э сечения от глубины |
|||
Рис. П.5.1. График зависимости удельной энергии |
||||||||||
|
|
|
|
А |
|
|
значению энер- |
|||
На полученном графике на оси |
Э минимальномуИ |
|||||||||
гии соответствует критическая глубина hк 0,97 м. |
|
|||||||||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
||
2. Метод проф. И.И. |
гроскина |
|
|
|
||||||
Одним из на более простых способов определения критической |
||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
глубины с использован ем эмпирического выражения является метод |
||||||||||
И.И. Агроскина: |
и |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
n |
|
2 |
|
|
||||
|
|
hк |
hкр 1 |
|
0,105 n |
, |
(П.5.2) |
|||
|
|
3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где n – безразмерный показатель, определяемый по формуле (П.7.3) при заданных величинах коэффициента заложения откоса m и ширины канала понизу b; hкр – приближённо вычисленная критическая глубина, определяемая из выражения (П.5.4).
n |
|
m hкр |
; |
|
|
|
(П.5.3) |
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
b |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hкр 3 |
Q |
2 |
, |
(П.5.4) |
|||||
|
|
||||||||
|
|
|
|
g b2 |
|
56
где – коэффициент Кориолиса; Q – заданный расход в канале (русле); g –ускорение свободного падения; b – заданная ширина канала понизу.
Пример вычисления. Дано: расход Q = 10 м3/с, ширина канала понизу b = 3 м, m = 2. Необходимо найти критическую глубину hк .
Решение. По формуле (П.5.4) найдём приближённую критиче-
скую глубину: hкр 3 1,1 102 1,08 м. Подставим полученную при-
9,81 32
ближённую глубину в формулу (П.5.3) и найдём безразмерный пока-
затель n:
n 2 1,08 0,72.
|
|
3 |
|
критической глубиныИв прямоугольных |
||||
hк |
1,08 |
|
|
|||||
|
||||||||
|
|
|
|
|
3. Определение |
|||
|
|
|
|
|
трапецеидальных руслах по графикам |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
(рис. |
бА |
|||||||
|
Q |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
, в котором b |
Q соответственно заданные ширина канала по- |
||||
|
|
|
|
|||||
|
b2 |
|
b |
|
низу и расход водыив канале. Величину параметра сравнивают с единицей. Если величина вычисленного параметра меньше единицы, то
критическую глубину определяют по графику рис. П.5.2, если больше |
||||
единицы – по графику рис. П.5.3. |
|
|
|
|
ПорядокСопределения критической глубины данным способом |
||||
рассмотрим на примере. |
|
|
|
|
Пример вычисления. Дано: расход Q = 12 м3/с, ширина канала |
||||
понизу b = 3 м, m = 2. Необходимо найти критическую глубину hк. |
||||
Решение. Вычислим параметр |
Q |
= |
12 |
0,77 1, следова- |
b |
2 b |
32 |
3 |
тельно, по графику рис. П.5.2 при m = 2 находим отношение hк , ко- b
торое равно 0,31. Отсюда выражаем критическую глубину, величина которой будет равна hк 0,31 3 0,93 м.
57
|
|
|
Д |
|
|
|
|
||
Рис. П.5.2. График для определения критической глубины |
|||||||||
|
|
А |
|
|
Q |
|
|
1 |
|
в трапецеидальном и прямоугольном руслах при |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
И b |
2 |
b |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. П.5.3. График для определения критической глубины
в трапецеидальном и прямоугольном руслах при |
|
Q |
|
|
1 |
b |
2 |
|
|
||
|
b |
|
|
58
Приложение 6
Допускаемые (неразмывающие) скорости течения
Таблица П.6.1
Допускаемые (неразмывающие) средние скорости течения для несвязных грунтов
|
|
|
|
Размеры |
|
Средние глубины потока, м |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Характеристика грунтов |
|
частиц |
|
0,4 |
1,0 |
2,0 |
|||
|
|
|
|
грунтов, мм |
|
|
|
||
|
|
|
Средние скорости течения, м/с |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Пыль и ил с мелким песком; |
|
0,005-0,05 |
|
0,15-0,20 |
0,20-0,30 |
0,25-0,40 |
|||
растительная земля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Песок мелкий с примесью |
|
0,05-0,25 |
|
0,20-0,35 |
0,30-0,45 |
0,40-0,55 |
|||
среднего |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» » с глиной; песок средний |
|
0,25-1,00 |
|
0,35-0,50 |
0,45-0,60 |
0,55-0,70 |
|||
с примесью крупного |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Песок крупный с примесью |
|
|
|
|
|
|
|
||
гравия; среднезернистый |
|
1,00-2,50 |
|
0,50-0,65 |
0,60-0,75 |
0,70-0,80 |
|||
песок с глиной |
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
Гравий мелкий с примесью |
|
2,50-5,00 |
|
0,65-0,80 0,75-0,85 |
0,80-1,00 |
||||
среднего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гравий крупный с песком и |
|
5,00-10,0 |
|
0,80-0,90 0,85-1,05 |
1,00-1 ,15 |
||||
мелким гравием |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
Галька мелкая с песком и |
|
10,0-15,0 |
|
0,90-1,10 |
1,05-1,20 |
1,15-1,35 |
|||
гравием |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
А |
|
|
|
||
» средняя » » » » |
|
|
15,0-25,0 |
|
1,10-1,25 1,20-1,45 |
1,35-1,65 |
|||
» крупная с примесью грав я |
|
25,0-40,0 |
|
1,25-1,50 |
1,45-1,85 |
1,65-2,10 |
|||
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
Булыжник мелкий с галькой |
|
40,0-75,0 |
|
1,50-2,00 |
1,85-2,40 |
2,10-2,75 |
|||
и гравием |
|
|
|
|
|||||
|
и |
|
|
|
|
|
|||
Булыжник средний с галькой |
75,0-100 |
|
2,00-2,45 |
2,40-2,80 |
2,75-3,20 |
||||
» средний с примесью круп- |
|
|
|
|
|
|
|
||
ного; булыжник крупный с |
100-150 |
|
2,45-3,00 |
2,80-3,35 |
3,20-3,75 |
||||
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
мелкими примесями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Булыжник крупный с приме- |
150-200 |
|
3,00-3,50 |
3,35-3,80 |
3,75-4,30 |
||||
сью мелких валунов и гальки |
|
||||||||
Валуны мелкие с примесью |
200-300 |
|
3,50-3,85 |
3,80-4,35 |
4,30-4,70 |
||||
гальки |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» средние с примесью бу- |
300-400 |
|
– |
4,35-4,75 |
4,70-4,95 |
||||
лыжника |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» особо крупные |
|
|
|
400-500 и |
|
– |
– |
4,95-5,35 |
|
|
|
|
|
более |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р им е ча ни я : 1. В каждой графе таблицы нижние пределы скоростей течения соответствуют нижним пределам размеров частиц грунта, верхние пределы скоростей – верхним пределам размеров частиц.
59
2. Табличные значения скоростей не следует интерполировать. При промежуточных размерах частиц грунта и глубинах водотока значения скоростей течения принимаются по ближайшим табличным значениям размеров частиц и глубин водотока.
Таблица П.6.2
Допускаемые (неразмывающие) средние скорости течения для связных грунтов
|
Содержание |
|
|
Средние скорости течения, м/с, |
|
|||||||
|
|
|
при средней глубине потока, м |
|
||||||||
|
частиц, % |
|
|
|
||||||||
Грунты |
|
|
|
|
для грунтов |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
менее |
0,005 |
|
мало- |
средне- |
плотных |
очень |
||||||
|
|
|||||||||||
|
0,005 |
- 0,05 |
|
плотных |
плотных |
плотных |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
мм |
мм |
|
1,0 |
2,0 |
1,0 |
2,0 |
1,0 |
|
2,0 |
1,0 |
2,0 |
Глины |
30-50 |
70-50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тяжёлые |
|
|
|
0,40 |
0,45 |
0,85 |
0,95 |
1,20 |
|
1,40 |
1,70 |
1,90 |
суглинки |
20-30 |
80-70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суглинки |
10-20 |
90-80 |
|
0,40 |
0,45 |
0,80 |
0,90 |
1,20 |
|
1,40 |
1,70 |
1,90 |
тощие |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лёссовые |
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
грунты в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
условиях за- |
– |
– |
|
– |
– |
0,70 |
0,80 |
1,00 |
|
1,20 |
1,40 |
1,50 |
кончившихся |
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
просадок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супеси |
5-10 |
20-40 |
|
По та л. П.6.1 в зависимости от крупности |
||||||||
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
песчаных фракций |
|
|
||||
П р им е |
ча ни |
я : 1. |
|
Грунты малоплотные имеют приведённую пороз- |
||||||||
|
|
|
|
б |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ность1,2 – 1,9 и объёмный вес грунтового скелета до 1,2 т/м ; среднеплотные – |
соответственно 0,9С– 0,6и1,2 – 1,66 т/м3; плотные – 0,5 – 0,3 и 1,66 – 2,09 т/м3; очень плотные – 0,3 – 0,2 и 2,04 – 2,14 т/м3.
2. Табличные значения скоростей не следует интерполировать. При промежуточных глубинах водотока значения скоростей принимаются по глубинам, ближайшим к натурным.
3. Величины допускаемых скоростей течения при глубинах водотока, больших 3 м (в случае отсутствия специальных исследований и расчётов), принимаются по их значениям для глубины 3 м.
4. При проектировании поверхностных водоотводов в подверженных выветриванию плотных и очень плотных грунтах допускаемые скорости ограничиваются теми же значениями, что и для грунтов средней плотности.
60
Таблица П.6.3
Допускаемые (неразмывающие) средние скорости течения для искусственных укреплений
|
Тип укреплений |
|
|
|
Средние глубины потока, м |
||||
|
|
|
|
0,4 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
||
|
|
|
|
|
|
||||
Одерновка плашмя (на плотном основании) |
|
0,9 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
||||
Одерновка в стенку |
|
|
|
|
1,5 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
|
Каменная наброска из булыжного или рвано- |
|
По табл. П.4.1 с коэффициентом |
|||||||
го камня в зависимости от его крупности |
|
|
|
0,90 |
|
||||
Каменная наброска в два слоя в плетнях в за- |
|
По табл. П.4.1 с коэффициентом |
|||||||
висимости от крупности камня |
|
|
|
|
1,10 |
|
|||
Одиночное мощение на щебне (слой щебня |
|
|
|
|
|
||||
не менее 10 см: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) из рваного камня размером 15 см |
|
|
|
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
||
б) » » » 20 » |
|
|
|
|
|
И |
4,0 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
3,0 |
3,5 |
|||
в) » » » 25 » |
|
|
|
|
|
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
Одиночное мощение с подбором лица и гру- |
|
|
|
|
|
||||
бым приколом на щебне (слой щебня не ме- |
|
|
|
|
|
||||
нее 10 см): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) из камней размером 20 см |
|
А |
|
3,5 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
||
|
|
|
|
||||||
б) » » » 25 » |
|
|
|
|
|
4,0 |
4,5 |
5,5 |
5,5 |
в) » » » 30 » |
|
б |
Д4,0 |
5,0 |
6,0 |
6,0 |
|||
|
|
|
|||||||
Двойное мощение из рваного камня на ще - |
|
|
|
|
|||||
не: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нижний слой из камней 15 см, верхний – из |
3,5 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
|||||
|
С |
|
|
|
|
||||
камней 20 см (слой щебня не менее 10 см) |
|
|
|
|
|||||
Габионы (размерами не менее 0,5×0,5×1,0) |
До 4,0 |
До 5,0 |
До 5,5 |
До 6,0 |
|||||
Бутовая кладка из камня известковых пород |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
|||||
|
и |
|
2 |
|
|||||
(с пределом прочности не менее 100 кг/см ) |
|
|
|
|
|||||
Бутовая кладка из камня крепких пород (с |
|
|
6,5 |
8,0 |
10,0 |
12,0 |
|||
пределом прочности не менее 300 кг/см2) |
|
|
|||||||
Бетон как одежда для креплений: |
|
|
|
|
|
|
|
||
Марки 170 |
|
|
|
|
|
6,5 |
8,0 |
9,0 |
10 |
» 140 |
|
|
|
|
|
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
» 110 |
|
|
|
|
|
5,0 |
6,0 |
7,0 |
7,5 |
Бетонные лотки с гладкой поверхностью: |
|
|
|
|
|
|
|||
Бетон марки 170 |
|
|
|
|
13 |
16 |
19 |
20 |
|
» » 140 |
|
|
|
|
|
12 |
14 |
16 |
18 |
» » 110 |
|
|
|
|
|
10 |
12 |
13 |
15 |
61
П р и м е ч а н и я : 1. Табличные значения скоростей не следует интерполировать. При промежуточных глубинах водотока значения скоростей принимаются по глубинам, ближайшим к натурным.
2. Величины допускаемых скоростей течения при глубинах водотока, больших 3 м (в случае отсутствия специальных исследований и расчётов), принимаются по их значениям для глубины 3 м.
Приложение 7
Пример оформления и вычисления гидравлических характеристик комплекса водоотводных сооружений
1. Исходные данные
Исходные данные приведены в табл. П.7.1.
|
|
|
|
|
Исходные данные по варианту |
|
Таблица П.7.1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
||
|
№ |
|
|
|
|
|
Обозначения величин |
|
|
|
|
||||||
|
варианта |
Q0, м3/с |
|
b, м |
|
i |
|
i |
|
i |
|
|
l, м |
m |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
3 |
|
|
|
|
|
|
29 |
4,0 |
|
|
2,0 |
|
А |
И0,005 |
30 |
1,5 |
|
0,0270 |
|||||
|
|
|
|
0,001 |
0,07 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Быстроток и гаситель энергии прямоугольной формы, материал |
||||||||||||||||
стенок – бетон (коэффициент шероховатости бетона n =0,014). |
|
||||||||||||||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2. Гидравлическ й расчёт подводящего канала |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2.1. Определен е нормальной глубины |
|
|
|
Для определения нормальной глубины воспользуемся графоаналитическим методом.
1) По формуле (8) определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине h01 :
K0 |
|
4,0 |
|
126,49 м3/с. |
|
|
|
|
|||
0,001 |
|||||
1 |
|
|
|||
|
|
|
2) Для вычисления коэффициента Шези С определяем числовое значение показателя степени y: т.к. гидравлический радиус R < 1,0 м,
то по |
формуле (4) y 1,5 |
0,0270 0,25; для R > 1,0 м |
|
y 1,3 |
|
0,22. |
|
0,0270 |
|
62
|
|
3) Задаваясь числовыми значениями глубин, вычисляем соответ- |
||||||||||||||||
ствующие расходные характеристики. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Расчёт сведем в табл. П.7.2. |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица П.7.2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Расчёт расходных характеристик |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
для трапецеидальных участков водоотвода |
|
||||||||||||
Расчётная формула |
Ед. |
|
Назначаемые и определяемые величины |
|||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
изм. |
h1 |
|
h2 |
|
|
|
h3 |
|
h4 |
h5 |
||
h |
|
|
|
|
2 |
3 |
|
4 |
|
|
|
5 |
|
6 |
7 |
|||
|
|
|
|
|
м |
0,2 |
|
0,5 |
|
|
0,8 |
|
1,1 |
1,4 |
||||
(b m h) h |
м2 |
0,46 |
|
1,375 |
|
2,56 |
|
4,015 |
5,74 |
|||||||||
b 2 h 1 m2 |
м |
2,72 |
|
3,80 |
|
|
4,88 |
|
5,97 |
7,05 |
||||||||
R |
|
|
|
м |
0,17 |
|
0,36 |
|
|
0,52 |
|
0,67 |
0,81 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
1 |
R |
y |
|
|
0,5 |
23,90 |
|
28,82 |
|
31,59 |
|
33,59 |
35,21 |
||||
n |
|
|
|
м |
/с |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
м3/с |
4,52 |
|
23,83 |
|
58,54 |
|
110,64 |
182,39 |
|||||
K C |
R |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|||
|
|
4) Строим график К = f(h) (рис. П.7.1) по значениям глубин и |
||||||||||||||||
соответствующих расходных характеристикД. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
На |
построенном |
графике |
|
откладываем |
числовое |
значение |
||||||||||
K01 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
126,49м /с, подн маем вертикаль до пересечения с кривой и |
||||||||||||||||||
слева |
с |
|
оси глуб |
н сн маем |
числовое |
значение, |
соответствующее |
|||||||||||
нормальной глубине h0 |
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
=1,17 м (рис. П.7.1). |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Рисунок П.7.1 – График зависимости К = f(h) |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
63 |
|
|
|
|
|
|
|
2.2. Определение критической глубины
Для определения критической глубины воспользуемся методом подбора.
1) Определяем числовое значение левой части уравнения (12):
Q02 1,1 4,02 1,79 м5.
g9,81
2)Задаваясь числовыми значениями глубин, вычисляем соот-
ветствующие значения величин |
3 |
|
. Расчёт сведём в табл. П.7.3. |
||||||||||||
B |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
3) Строим график ω3/B=f(h) (рис. П.7.2). |
|
|
|||||||||||
|
|
4) На построенном графике по оси |
3 |
на основании уравнения |
|||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|||
критического состояния потока |
откладываем числовое значение |
||||||||||||||
|
Q02 |
|
|
|
|
|
|
|
Д |
3 |
= f (h) и с |
||||
|
, поднимаем вертикаль до пересечения с кривой |
|
|||||||||||||
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
оси глубин снимаем числовое значение критической глубины. |
|||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица П.7.3 |
||
|
|
|
/B для трапецеидальных участков водоотвода |
||||||||||||
|
Расчёт величины ω |
||||||||||||||
|
|
h, м |
(b m h) h, м2 |
B b 2 m h, м |
|
|
ω3/B, м5 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
||||
|
|
0,4 |
|
|
1,04 |
|
|
|
|
3,2 |
|
|
0,35 |
||
|
|
0,5 |
С |
1,375б |
|
3,5 |
|
|
0,74 |
||||||
|
|
0,6 |
|
|
1,74 |
|
|
|
|
3,8 |
|
|
1,39 |
||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
0,7 |
2,135 |
|
|
|
|
4,1 |
|
|
2,37 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0,8 |
|
|
2,56 |
|
|
|
|
4,4 |
|
|
3,81 |
|
Таким образом, числовое значение критической глубины |
hк |
= 0,64 м (рис. П.7.2). |
1 |
2.3. Определение критического уклона
Для определения критического уклона на подводящем канале определим значения ω, С, R и χ для критической глубины hк1 = 0,64 м
по формулам (2), (3), (6), (7).
Площадь живого сечения: к1 (2,0 1,5 0,64) 0,64 1,90м2.
64
Рисунок П.7.2 – График зависимости ω3/B=f(h)
Смоченный периметр: к1 2,0 2 0,641 1,52 4,31 м.
Гидравлический радиус: |
R |
к1 |
|
1,90 |
|
0,44м. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4,31 |
|
И |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,025 |
|
0,5 |
||
Коэффициент Шези: Ск1 |
|
Д0,44 |
30,26м /с. |
||||||||||||||
0,027 |
|||||||||||||||||
Тогда критический уклон по формуле (15) получается: |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
||||||
i |
к |
|
4,02 |
|
|
0,0107. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 1,902 30,26 |
2 0,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Так как h0 hк |
и i0 iк |
, то делаем вывод, |
что поток нахо- |
||||||||||||||
|
|
|
1 |
и1 1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дится в спокойномСсостоянии.
2.4. Расчёт канала гидравлически наивыгоднейшего профиля (поперечного сечения)
По формуле (17) вычислим относительную ширину канала:
гн 2(1 1,52 1,5) 0,61.
Для определения гидравлически наивыгоднейшего сечения воспользуемся графоаналитическим способом.
1) Задаваясь числовыми значениями глубин, определяем соответствующие значения расходов. Расчёт приводится в табл. П.7.4.
65
Таблица П.7.4
Расчёт расхода для трапецеидального участка водоотвода
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
, |
Q C R i01 |
, |
|||||
|
h, м |
b h, м |
(b m h) h, |
м2 |
|
R |
h |
, м |
C |
|
|
R |
||||||
n |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
м0,5/с |
|
м3/с |
|
||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
4 |
|
5 |
|
|
6 |
|
|
||||
|
0,2 |
0,12 |
0,08 |
|
|
|
0,10 |
21,00 |
|
0,02 |
|
|||||||
|
0,5 |
0,30 |
0,53 |
|
|
|
0,25 |
26,32 |
|
0,22 |
|
|||||||
|
0,8 |
0,48 |
1,35 |
|
|
|
0,40 |
29,55 |
|
0,80 |
|
|||||||
|
1,0 |
0,61 |
2,11 |
|
|
|
0,50 |
31,22 |
|
1,47 |
|
|||||||
|
1,2 |
0,73 |
3,03 |
|
|
|
0,60 |
32,66 |
|
2,43 |
|
|||||||
|
1,4 |
0,85 |
4,13 |
|
|
|
0,70 |
33,92 |
|
3,70 |
|
|||||||
|
1,6 |
0,97 |
5,39 |
|
|
|
0,80 |
35,06 |
|
5,34 |
|
|||||||
|
|
2) Строим график Q = f(h) (рис. П.7.3). |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|||||
|
|
Согласно графику (рис. П.7.3) числовое значение гидравлически |
||||||||||||||||
наивыгоднейшей глубины hгн |
= 1,44 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
3) На построенном графике по оси Q |
откладываем значение за- |
|||||||||||||||
данного расхода Q0 = 4 м3/с и с оси глубин снимаем значение гидрав- |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
лически наивыгоднейшей глубины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
4) По формуле (18) определяем гидравлически наивыгодней- |
||||||||||||||||
шую ширину: |
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
bгн 0,61 1,44 0,87м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для проверки правильности расчёта строим ГНП (рис. П.7.4) и |
|
совмещаем его с поперечным сечением для заданной ширины канала
С |
|
понизу b и вычисленной нормальной глубины h01 |
. Масштаб графика |
выбран 1:50 (в 1 см 0,5 м). |
|
Рисунок П.7.3 – График зависимости Q = f(h)
66
Рисунок П.7.4 – Гидравлически наивыгоднейший профиль, совмещенный с поперечным сечением при нормальной глубине h01
2.5. Определение скорости течения в канале
Средняя скорость по живому сечению в канале V определяется из формулы (19) при нормальной и критической глубинах на подво-
дящем канале. Для этого первоначально определим площадь живого |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
сечения при нормальной и критической глубинах по формуле (2): |
|||||||||
0 |
(2,0 1,5 1,17) 1,17 |
4,4м2, |
|
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
Д2 |
||
к |
|
|
|
|
|
|
|||
(2,0 1,5 0,64) 0,64 1,9 м . |
|
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда скорости при нормальной и критической глубинах будут |
|||||||||
равны |
|
|
|
|
А |
|
|||
|
4,0 |
|
|
4,0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
V |
|
|
0,91 м/с |
бV |
|
2,11 |
м/с. |
||
4,4 |
|||||||||
01 |
|
|
к1 |
1,9 |
|
|
|
||
При коэффициентеизаложения откоса m = 1,5 в данном варианте |
грунты – плотнаяСсупесь (прил. 3). При n = 0,027 в данном варианте характеристика поверхности – мощение из рваного камня при хорошем состоянии поверхности (прил. 2). Для данного типа грунта и по-
верхности укрепления максимально |
допустимая скорость 4,5 м/с |
|
(прил. 6). |
= 0,91 м/с и Vк |
|
Делаем вывод, что скорости V0 |
= 2,11м/с для |
|
1 |
1 |
подводящего канала входят в допустимые значения средних скоростей течения воды, поэтому дополнительное укрепление подводящего канала не требуется.
67
3.Быстроток
3.1.Определение критической глубины
Для определения критической глубины на быстротоке по фор-
муле (24) определим удельный расход: q 4,0 2,0м2/с. Критическую
2,0
глубину для прямоугольного сечения вычислим по формуле (23):
hк |
|
3 |
1,1 2,02 |
0,77м. |
2 |
|
|||
|
9,81 |
|
||
|
|
|
|
3.2. Определение критического уклона |
Определим значение критического уклона по формуле (16), подставив в неё величину уклона на быстротоке и значение вычисленной критической глубины.
Найдём значения , С, R и χ, B по формулам (2), (3), (6), (7), (13) |
|||||||||
для критической глубины hк2 : |
|
|
И |
||||||
к2 |
(2,0 0 0,77) 0,77 1,53м2; |
|
|||||||
к2 2,0 2 0,77 |
|
|
3,53м; |
Д |
|||||
1 02 |
|
|
|||||||
R |
|
1,53 |
0,43м. |
|
|
А |
|
||
|
б |
|
|
||||||
к2 |
3,53 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для определен я коэфф циента Шези предварительно вычис- |
лим коэффициентСшероховатостии с учётом аэрации потока nаи соответствующий показатель степени y:
nа 1,33 0,014 0,019; y 1,50,019 0,2.
Подставляя полученные данные в формулу (21), вычислим коэффициент Шези:
Cк |
2 |
|
1 |
0,431,5 |
0,019 |
45,26м0,5/с. |
|
0,019 |
|||||||
|
|
|
|
|
Тогда критический уклон по формуле (16) будет равен
9,81 3,53
iк2 1,1 45,262 2 0,0077.
Так как iк2 i02 ,то делаем вывод, что поток находится в бурном состоянии.
68
3.3. Определение нормальной глубины
Определим нормальную глубину методом Б.А. Бахметева.
1) Находим необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине h02 по формуле (8):
|
|
|
К |
0 |
|
|
|
4,0 |
|
|
15,12м3/с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
0,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2) Вычисляем расходные характеристики (табл. П.7.5). |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчёт расходных характеристик |
Таблица П.7.5 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Расчётная формула |
|
|
Ед. изм. |
Назначаемые и определяемые величины |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
h1 |
И |
|
h2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
4 |
||
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
0,2 |
|
|
0,4 |
|||||
(b m h) h |
|
|
|
м2 |
|
|
|
|
0,40 |
|
|
0,80 |
||||||||||||
b 2 h |
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
2,40 |
|
|
2,80 |
||||||||
1 m2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
1 |
Ry |
|
|
|
|
|
|
|
б |
Д |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
41,56 |
||||||||||||
|
nа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м /с |
|
|
37,22 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
17,77 |
||
K C |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
м2/с |
|
|
|
|
6,08 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
3) Определим г дравл ческий показатель русла Х, используя |
||||||||||||||||||||||
формулу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2lg |
K |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
2 |
, |
|
(П.7.1) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lg h |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
где h1, h2, К1, К2 соответственно глубины и соответствующие им расходные характеристики, вычисленные в табл. П.7.5.
|
6,08 |
|
||||||
|
2lg |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||||
По расчёту получаем: X |
17,77 |
|
|
0,93 |
3,1. |
|||
|
0,2 |
|
|
|
||||
|
|
|
0,3 |
|||||
|
lg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0,4 |
|
|
|
|
|
4) Вычислим нормальную глубину h02 по формуле
69
|
|
|
|
|
|
|
|
K0 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
X |
|
|
|||
|
|
|
|
|
h |
h |
|
|
|
, |
(П.7.1) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
02 |
1 |
|
K1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где h1, К1, Х, K02 – ранее вычисленные величины. |
|
||||||||||||
По расчёту получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
15,12 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,1 |
м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
h02 0,2 |
|
|
|
0,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
6,08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сравнивая |
значения |
|
|
нормальной и |
|
критической |
глубин |
|||||||||||||||||||
(h02 |
<hк2 ), делаем вывод о том, что на быстротоке формируется бур- |
|||||||||||||||||||||||||||
ное стояние потока. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И0 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
3.4. Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
Рассчитаем кривую свободной поверхности на быстротоке по |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|||||
методу В.И. Чарномского, предварительно назначив глубину на изло- |
||||||||||||||||||||||||||||
ме hизл. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
превышает h |
|
больше чем в два раза, |
|||||||||||||||
|
|
Поскольку значение h |
2 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
то примем hизл 0,7 hк2 |
0,7 0,77 0,54м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Расчёт приводится в та л. П.7.6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
По полученным данным построим кривую свободной поверхно- |
||||||||||||||||||||||||||
сти (рис. П.7.5). |
|
и |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
По исходным данным (та л. П.7.1) длина быстротока l = 30 м, |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
что больше длины кр вой спада (l = 25,7 по табл. П.7.6). По рекомен- |
||||||||||||||||||||||||||||
дациям |
подразд. |
3.2.5 |
пр н маем |
глубину |
|
на |
конце быстротока |
|||||||||||||||||||||
hкб |
= 0,36 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица П.7.6 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h, |
|
ω, |
|
χ, |
R, |
|
R |
, |
|
C, |
|
|
|
C |
, |
|
V , |
|
V |
, |
|
|
imp |
Э, |
∆Э, |
|
∆l, |
l, |
м |
|
м2 |
|
м |
м |
|
м |
|
м0,5/с |
|
|
м0,5/с |
|
м/с |
м/с |
|
|
|
м |
м |
|
м |
м |
|||||
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
|
6 |
|
|
7 |
|
8 |
9 |
|
|
10 |
11 |
12 |
|
13 |
14 |
||||||
0,54 |
|
1,15 |
|
3,15 |
0,36 |
|
|
|
|
43,9 |
|
|
|
|
|
|
3,48 |
|
|
|
|
|
|
1,25 |
|
|
|
0,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
0,35 |
|
|
|
|
43,5 |
|
|
3,74 |
|
0,021 |
|
0,14 |
|
2,92 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,50 |
|
1,00 |
|
3,00 |
0,33 |
|
|
|
|
43,1 |
|
|
|
|
|
|
4,00 |
|
|
|
|
|
|
1,40 |
|
|
|
2,92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
0,31 |
|
|
|
|
42,4 |
|
|
4,50 |
|
0,036 |
|
0,40 |
|
12,00 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,40 |
|
0,80 |
|
2,80 |
0,29 |
|
|
|
|
41,8 |
|
|
|
|
|
|
5,00 |
|
|
|
|
|
|
1,80 |
|
|
|
14,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
0,28 |
|
|
|
|
41,6 |
|
|
5,16 |
|
0,055 |
|
0,16 |
|
10,82 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,37 |
|
0,75 |
|
2,75 |
0,27 |
|
|
|
|
41,4 |
|
|
|
|
|
|
5,32 |
|
|
|
|
|
|
1,96 |
|
|
|
25,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70
Рисунок П.7.5 – Кривая свободной поверхности
3.5. Отводящий канал
|
|
|
|
|
|
АД |
|
|
|
|
3.5.1. Определение гидравлических характеристик потока |
||||||
|
|
Вычисляем |
|
|
И |
|
||
|
|
К |
|
|
|
|
используя график K = |
f(h) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
Нормальную глу ину находим, |
||||||
(рис. П.5.1), |
|
и |
подводящего канала |
при |
||||
построенный для |
||||||||
К |
0 |
56,57 м3/с и h = h = 0,79 м. |
|
|
||||
|
3 |
|
|
03 |
|
|
||
|
|
Критическая глуб набhк не зависит от уклона дна, поэтому со- |
хранится неизменной на протяжении всего призматического русла
трапецеидального сечения, |
т.е. hк |
hк 0,64м. Соответственно не |
|||||
изменится и критический уклон iк |
|
3 |
1 |
||||
3 |
iк |
0,0107. |
|||||
Так как hСh и i |
|
|
|
1 |
|
||
03 |
i |
, то мы делаем вывод: состояние по- |
|||||
03 |
к3 |
|
к3 |
|
|
|
|
тока спокойное. |
При смене заданных уклонов (i02 и i03 ) и сопряже- |
нии бьефов возникает гидравлический прыжок.
3.5.2. Расчёт гидравлического прыжка
Расчёт гидравлического прыжка сводится к определению его характеристик: h – первой сопряжённой глубины, h – второй сопряжённой глубины и ln – длины гидравлического прыжка.
71
1. Определяем сжатую глубину hс методом последовательного приближения по формуле (26). Для этого по формулам (28) и (29) вычислим скорость и удельную энергию сечения на конце быстротока:
4,0
Vкб 2,0 0,36 5,55м/с;
Е0 Екб 0,36 1,1 5,552 2,09м. 2 9,81
Далее определим сжатую глубину.
1) В первом приближении не учитываем hс в знаменателе, тогда
по формуле (30) получаем hc |
|
2,0 |
|
|
0,35 |
м. |
|
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||||
1 |
0,9 2 9,81 2,09 |
|
|
|
|
|||||
2) Во втором приближении учитываем hc |
в знаменателе и по |
|||||||||
|
|
|
|
И |
|
|
||||
|
|
2,0 |
1 |
|
|
|
|
|||
формуле (26) получаем hc2 |
0,9 |
2 9,81 2,09 0,35 |
0,38 |
м. |
||||||
|
|
|
Д |
|
|
и hc |
более 5 %, |
|||
3) Так как расхождения между глубинами hc |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
определим сжатую глубину в третьем приближении по формуле (26): |
|||||||||
|
|
2,0 |
|
|
|
|
|
А |
|
hc3 |
0,9 |
|
2 9,81 2,09 0,38 |
0,38м. |
|||||
|
4) Расхождение между hc2 и hc3 нет. |
||||||||
|
|
|
|
и |
= 0,38 м. |
||||
|
Принимаем h = hс |
= h |
|||||||
|
|
|
|
|
|
c3 |
|
|
|
|
5) Определяем вторую сопряжённую глубину по формуле (32): |
||||||||
|
|
|
С |
б2 |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
h |
0,5 0,38 |
1 8 |
|
|
|
|
1 1,0м. |
|
|
|
|
|
|
0,38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, h 1,0 hб 0,79м – гидравлический прыжок отогнанный и требуется установка гасителя энергии.
3.5.3.Расчёт водобойного колодца
Впервом приближении глубина колодца d определяется по формуле (33). По расчёту получаем:
d1 1,1 1,0 0,79 0,31м, принимая = 1,1.
Удельная энергия сечения по формуле (34) будет равна
Е01 2,09 0,31 2,4м.
72
Первую и вторую сопряжённые глубины вычислим по форму-
лам (35) и (36):
2,0
h1 0,92 9,81 2,34 0,32 м,
|
3 |
|
1,13м. |
h1 0,5 0,32 |
1 8 0,64 0,32 |
1 |
|
|
|
|
|
Вычислим глубину колодца во втором приближении, принимая
= 1,2:
d2 1,2 1,13 0,79 0,57м.
Сравним полученные значения d1 и d2:
d2 d1 100%; d1
0,57 0,31 100 84%.
0,31
Поскольку d1 и d2 отличаются более чем на 5 % , определяем
глубину в третьем приближении в аналогичной последовательности. |
||||||||||||||||||||
Удельная энергия Е02 2,09 0,57 2,66Им. |
||||||||||||||||||||
Первая сопряжённая глубина: |
h2 |
|
|
|
2,0 |
|
|
0,31м. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
б |
|
Д0,9 2 9,81 2,66 |
|||||||||||||
Вторая сопряжённая глубина: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
и |
А3 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
h2 0,5 0,31 |
1 8 |
0,64/0,31 |
1 1,16м. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Тогда глубина водобойного колодца в третьем приближении бу- |
||||||||||||||||||||
дет равна d3 1,2 1,16 0,79 0,6м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Сравним полученные значения d2 и d3: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
0,6 0,57 |
100 5,3%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
0,57 |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Так как полученные d2 |
и d3 |
отличаются более чем на 5 %, опре- |
||||||||||||||||||
деляем глубину в четвертом приближении. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Удельная энергия |
Е04 |
2,09 0,6 2,69м. |
Тогда первая сопря- |
|||||||||||||||||
жённая глубина будет равна h4 |
|
|
2,0 |
|
|
0,31 м, а вторая сопря- |
||||||||||||||
0,9 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
2 9,81 2,69 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,16 м. |
||||
жённая глубина – h4 0,5 0,31 |
|
1 8 0,64/0,31 |
1 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина водобойного колодца в четвёртом приближении будет равна d4 1,2 1,16 0,79 0,6м.
73
Получаем, что d3 = d4 (отличаются не более чем на 5 %), поэтому принимаем d = d4 = 0,6 м.
Длина водобойного колодца вычисляется последовательно по формулам (42), (43), (44), (45).
Определим эти величины поочередно:
Длина отлёта струи: lотл 0,32 5,552 0,6 0,31 2,18м.
Длина гидравлического совершённого прыжка: ln 2,5 1,9 1,16 0,31 4,73м.
Длина подпёртого прыжка: lnn 0,8 4,73 3,79м. Длина водобойного колодца: lк 2,18 3,79 5,97м.
В результате расчётов получили, что для гашения энергии необ-
ходимо предусмотреть устройство водобойного колодца со следую- |
||||
|
|
|
|
И |
щими размерами: длина – 5,97 м, глубина – 0,6 м. |
||||
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
74