Библиографический список

Приложение 1

Значения коэффициента гидравлической шероховатости n

к формулам Н. Н. Павловского

Характер поверхности русла

Состояние поверхности

очень

хорошее

обычное

плохое

хорошее

С

Лотки и трубы

Гладкая бетонная поверхность,

0,012

0,014

0,015

0,016

тесовая кладка

Шероховатая бетонная поверхность

–

0,014

0,016

0,018

пли

0,016

0,019

0,021

–

Бетонировка цемент-пушкой

Бутовая кладка, грубая бетонировка

0,017

0,020

0,025

0,030

Грубая бутовая кладка

0,020

0,025

0,027

0,030

ухая кладка

0,025

0,030

0,035

0,038

Канавы

булыжным

скусственные русла

Земляные канавы прав льной формы в

–

0,017

0,018

–

плотном лёссе

мелком гравии с илистым

слоем

То же в лёссе

ли грав с листой пленкой

0,017

0,020

0,020

0,025

А

0,020

0,022

0,027

То же с замощенным контуром, мощение

–

обычным

камнем одиночное или

двойное

То же мощение из крупного камня

0,017

0,022

0,023

0,030

То же искусственная габионная кладка

–

0,025

0,027

0,029

Д

0,035

То же каменная наброска или мощение из

–

0,027

0,030

рваного камня

0,033

Канавы в галечнике

0,025

0,027

0,030

0,033

Приложение 2

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

И

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

любой степенью точности.

С

Для треугольного канала и трапецеидального профилей при большой ши-

рине по дну глубина канала может быть найдена прямым вычислением без под-

бора по формуле Шези.

Для треугольного профиля

уравнения

Расход для канала треугольного сечения определяется из следующего вы-

ражения:

Q A

i

h2,5 y

,

(П.3.1)

б

где i и n – заданные уклон

n

0

h0 – нор-

шероховатость поверхности дна канала;

мальная глуб на; А – член

, зависящий от коэффициента откоса и ше-

роховатости поверхности,

m1,5 y

A

,

(П.3.2)

0,5 y

2

2

1 m

здесь m – коэффициент откоса; y – показатель, принимаемый как корень квад-

ратный из величины заданной шероховатости поверхности дна канала.

При y = 0,2 значения

приведены в табл. П.3.1.

Д

А

Таблица П.3.1

Значения А при различных значениях m

m

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

А

0,0

0,175

0,482

0,81

1,14

1,46

1,78

И

Нормальная глубина определяется путем логарифмирования математиче-

ского выражения, полученного от преобразования формулы (П.3.1):

Q n

lg

lgh

A

i

.

(П.3.3)

0

2,5 y

Q n 0,6

Продолжение прил. 3

h

.

(П.3.4)

0

b

i

Пример вычисления. Дано: расход Q = 24 м3/с, ширина канала понизу

С

уклон дна канала i = 0,0004,

b = 25 м, коэффициент шероховатости n = 0,025,

русло прямоугольное. Необходимо определить нормальную глубину h0.

Решение. При значительной ширине канала для определения нормальной

глубины воспользуемся рекомендацией Маннинга (П.3.4):

24 0,025

0,6

0,6

ширины

h

1,2

1,12м.

0

25 0,0004

Требуется провер ть правильность использования формулы. Для этого

определяется соотношен е

и глубины канала:

b : h = 25 : 1,12 = 23,4.

глубины

b ˃ 20h.

Вывод: для расчета нормальной глубины выбрана правильная формула.

2.Способ Н.Н. Павловского.

А

Для определен я нормальной

канала необходимо воспользовать-

ся номограммой, представленной на рис. П. 3.1 из работы [9], которая связывает

между собой расходную характеристику, ширину канала по дну, коэффициент

откоса и глубину канала.

При заданном расходе Q, уклоне дна канала i и ширине канала понизу b

определить нормальную глубину h можно, используя следующий порядок расчё-

та:

а) вычисляется требуемая расходная характеристика

K0

Q

;

(П.3.5)

i

И

б) значение нормальной глубины канала h0 прямым чтением снимается с

номограммы Н.Н. Павловского для предварительноДвычисленной расходной ха-

рактеристики К0 и заданной ширины канала b (рис. П. 3.1).

Пример вычисления. Дано: расход Q = 20 м3/с, ширина канала понизу

b = 10 м, коэффициент шероховатости n = 0,02. Требуется определить нормаль-

ную глубину h0.

Решение. По формуле (П.3.5) вычисляется требуемая расходная характе-

ристика:

20

K0

1000м3/с.

0,004

С

дельного канала равен единице (n = 1).

Расчет выполняется в следующей последовательности:

а) вычисляется расходная характеристика для модельного канала по

формуле

и

Kмод

Q n

,

(П.3.6)

i b2,67

где Q, n, i b – заданные расход воды в канале, шероховатость поверхности дна

и откосов канала, уклон дна канала и ширина канала понизу;

бА

Д

И

по горизонтальной оси величину расходной характеристики Кмод

и поднимая

вертикаль до пересечения с кривой номограммы, соответствующей заданному

коэффициенту откоса m;

в) искомая нормальная глубина проектируемого канала h0 вычисляется из

условия геометр ческого подобия по формуле

h0 hмод b.

(П.3.7)

Пр мер выч слен я. Дано: расход Q = 20 м3/с, ширина канала понизу

С

откоса m = 1, коэффициент шероховатости

b = 5 м, уклон i = 0,004,

коэффициент

дельного канала

20 0,025

Kмод

0,34

3

2,67

м /с.

0,004 5

Тогда нормальная глу ина канала h0 0,5 5 2,5м.

4.Метод подбора.

Д

Задаваясь значениями глубин h, последовательно вычисляют площадь жи-

вого сечениябА, смоченный периметр , гидравлический радиус R, коэффициент

Шези C.

Далее определяют расходную характеристику K и расход Q, соответст-

вующие заданным глубинам по формулам

И

K C

R ;

(П.3.8)

где i0 – заданный уклон дна.

Q K i0 ,

(П.3.9)

Q f (h)

По полученным данным строят

график зависимости

С

и

бА

Рис. П.3.3. График зависимости глубины в трапецеидальном

канале (канаве) от расхода жидкости

5.Метод Б.А. Бахметева.

Д

Данный метод основан на применении показательного закона

2

x

K1

h1

(П.3.10)

K

2

h

,

2

где h1, h2 – произвольные глубины, м; К1, К2

– расходные характеристики, соот-

И

ветствующие глубинам h1 и h2, м3/с; х – гидравлический показатель русла, харак-

теризующий поперечное сечение русла,

x 2 lgK1

lgK2 .

(П.3.11)

lgh1 lgh2

Согласно выражению (П.3.10) квадрат отношения расходных харак-

теристик равен отношению соответствующих глубин в степени x.

Принимая h2 в формуле (П.3.10) за нормальную, выражение для определе-

ния искомой нормальной глубины примет вид

2

K0

x

(П.3.12)

K

h0 h1

.

1

Решение. Расчёт методом Б.А. Бахметева выполняют в следующей после-

С

довательности:

а) определяют необходимую расходную характеристику, соответствую-

щую нормальной глуб не h0 по формуле (8) настоящего пособия:

К0

4,0

15,12м3/с;

них

0,07

1

y

бА0,5

Таблица П.3.2

Расчёт расходных характеристик

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

1 m2

м

2,40

2,80

R

м

0,17

0,29

C

R

м /с

37,22

41,56

n

K C

м3/с

6,08

17,77

R

И

в) определяют гидравлический показатель русла Х, используя формулу

(П.3.11):

Д

6,08

2lg

0,93

X

17,77

3,1;

0,2

0,3

lg

0,4

г) вычисляют нормальную глубину h0

по формуле (П.3.12):