ния с кривой K f(h) и слева с оси глубин снимаем числовое значение, соответствующее нормальной глубине потока на подводящем канале h01 (см. рис. 3).
Для проверки расчёт нормальной глубины необходимо выполнить вторым методом, который студент выбирает самостоятельно из
Ссправочной литературы [9, 19, 20] или по прил. 3.
равнив полученные двумя методами значения нормальной глубины, следует пр нять окончательное решение и назначить h01 на
подводящем канале.
ловиях протекан я потока и шероховатости поверхности укреплённых откосов дна водоотвода.
жидкостиНужно помн ть, что нормальная глубина зависит от расхода , уклона дна русла, категории грунта при естественных ус-
Для закреплен я знаний предлагаем посмотреть видео 1.
1.2.2. Определение критической глубины
Критической глу иной hк называется глубина, отвечающая минимуму удельной энергии сечения [17, 18].
Если заданы поперечное сечение русла, а также расход Q0, то
критическая глубина находится из уравнения |
|
|||||
|
Э |
0, |
|
|
(10) |
|
|
|
|
|
|
||
бАh |
|
|||||
где Э – удельная энергия сечения, м, |
|
|
|
|||
Э h |
Q2 |
|
|
(11) |
||
0 . |
|
|||||
|
|
|
2 g |
2 |
|
|
Для дорожно-мостового иДаэродромного строительства при |
||||||
движении жидкости в каналах коэффициент Кориолиса принимают |
||||||
= 1,1 [20]. |
|
|
И |
|||
|
|
|
|
|||
Дифференцируя выражение (11) по глубине h из условия, что глубина равна критической, получаем уравнение критического состояния потока
Q2 |
|
3 |
, |
(12) |
|
0 |
|
|
к |
||
|
|
|
|||
g |
Bк |
|
|||
13
где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; к – площадь живого сечения при критической глубине, м2; Bк – ширина потока поверху при критической глубине, м (рис. 4),
С |
Bк b 2 m hк . |
|
(13) |
||
Критическая глубина не зависит от уклона дна русла, но зависит |
|||||
от геометрических размеров поперечного сечения канала (канавы) и |
|||||
расхода ж дкости. |
|
|
|
||
и |
|
|
|||
|
бА |
|
|
||
|
|
|
Рис. 4. Трапецеидальное сечение канала при |
|
|
|
|
|
критической глубине |
|
|
Существует несколько методов расчёта критической глубины. В |
|||||
|
|
|
Д |
||
качестве примера определения критической глубины для трапецеи- |
|||||
дального русла приведем метод подбора. |
|
|
|||
Расчёт выполняется в следующем порядке: |
|
|
|||
1. Из уравнения критического состояния потока при заданном |
|||||
расходе Q |
|
|
|
Q2 |
|
|
определяем числовое значение величины |
0 |
. |
||
|
|
||||
0 |
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Задаваясь числовыми значениями произвольно |
выбранных |
||||
глубин h1,h2,h3,... и используя формулы (2) и (13), вычисляем соответ-
ствующие числовые значения величины 3
B, где B – ширина потока
поверху при заданной глубине. |
|
|
Полученные значения должны создать такойИчисловой интервал, |
||
|
Q2 |
|
в который войдёт числовое значение величины |
0 |
. |
|
||
g
Для удобства расчёт сводится в табл. 3.
14
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
Расчёт величины ω3/B для трапецеидальных участков водоотвода |
|||||||||||
|
|
Расчетная |
|
Единица |
Назначаемые и определяемые величины |
|
|||||||
|
|
формула |
|
измерения |
h1 |
|
|
h2 |
h3 |
h4 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
|
2 |
|
3 |
|
|
4 |
5 |
6 |
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||
|
h |
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(b m h) h |
|
м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
B b 2 m h |
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
3 |
B |
|
|
м5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
тро м граф к 3 |
B f (h) по значениям глубин и соответ- |
|||||||||
|
|
|
бА |
|
|
|
|||||||
ствующ х м значен й величины 3 B |
(рис. 5). |
|
|
|
|||||||||
|
и4. На построенном графике по оси 3 |
B на основании уравне- |
|||||||||||
ния кр т ческого состояния потока откладываем числовое значение |
|||||||||||||
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
. |
Далее поднимаем |
вертикаль |
до |
пересечения с |
кривой |
|||||||
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 B f (h) и слева с оси глу ин снимаем числовое значение крити- |
|||||||||||||
ческой глубины hк |
(см. рис. 5). |
Д |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||
Рис. 5. График зависимости величины 3
B от глубины на трапецеидальных участках канала
15
Для проверки расчёт критической глубины необходимо выполнить вторым методом, который студент выбирает самостоятельно из справочной литературы [9, 19, 20] или из прил. 4.
равнивая полученные двумя методами значения критической |
|||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
глубины, необходимо принять окончательное решение и назначить |
|||||||||||||||
глубину hк на подводящем канале. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для закреплен я знаний предлагаем посмотреть видео 2. |
|
||||||||||||||
движенвенства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1.2.3. Определение критического уклона |
|
|
|
||||||||||||
Кр т ческ м уклоном iк |
называется такой уклон, при котором |
||||||||||||||
б |
|
|
|
|
|||||||||||
заданный расход |
Q0 проходит по каналу в условиях равномерного |
||||||||||||||
я с глу |
ной, равной hк |
|
[17, 18], т.е. при соблюдении ра- |
||||||||||||
|
Q0 |
к |
Cк |
|
Rк |
iк |
. |
|
|
|
(14) |
||||
|
А |
|
|
|
|||||||||||
Определение критического уклона должно быть произведено: |
|||||||||||||||
а) непосредственно по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
(15) |
|
к |
|
2 |
C2 |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
к |
к |
|
к |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Д |
|
|||||||||
где при предварительно найденной критической глубине |
hк |
для дан- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
ного русла и при заданном расходе Q0 определяются следующие вели- |
|||||||||||||||
чины: к , Cк , Rк |
к посоответствующим формулам (2), (3), (6), (7); |
||||||||||||||
б) по уравнению |
|
|
|
g к |
|
|
|
|
И |
||||||
|
iк |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
, |
|
|
|
|
|
(16) |
|||||||
|
C2 B |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
к |
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
где необходимо определить ещё величину ширины потока поверху Bк, используя формулу (13).
Вычислив значения критического уклона двумя методами, необходимо принять окончательное решение и назначить уклон iк1 на подводящем канале.
16