3. Построение продольного профиля трубопровода

Определим и найдем из графика и (рис. 1.1).

л/с

л/с

л/с

= л/с

 м

= л/с

 м

Построим пьезометрическую линию на рис. 1.2

Рис. 1.2. Построение пьезометрической линии

2. Расчет канала на равномерное движение

1. Подбор наивыгоднейшего сечения

Вычислим значение относительной ширины канала по дну, отвечающей гидравлически наивыгоднейшему сечению.

Q, m, n, i = const  _max, _min, _min

где  – относительная ширина канала по дну;

b – ширина канала по дну, м;

h₀ – нормальная глубина, м;

m – коэффициент заложения.

Площадь живого сечения  (м) и смоченный периметр для русла трапецеидального сечения  (м):

,

Основная расчетная зависимость для расчета на равномерное движение – формула Шези:

где  – скорость, м²/с;

C – коэффициент Шези, определяемый по формуле Маннинга:

R – гидравлический радиус, м;

i – продольный уклон дна.

Формула Шези для расхода Q:

Необходимую расчетную характеристику выразим из основной расчетной зависимости:

Поскольку имеется две неизвестные функции, то задачу решим подбором с помощью таблицы, в которой укажем значения вышеперечисленных коэффициентов в зависимости от глубины канала.

Таблица 2.1

Величина	h	b			R	C	(K)расч.
Размер-ность	м	м	м2	м	м		м3/с
Значение величин	1	0,452	2,552	5,104	0,5	40,495	73
	3	1,355	22,967	15,311	1,5	48,632	1368
	4	1,807	40,830	20,415	2,0	51,021	2946
	3,5	1,581	31,260	17,863	1,75	49,898	2063
	3,45	1,559	30,374	17,608	1,725	49,778	1986

Пример расчета для глубины h₁ = 1 м.

Относительная ширина канала по дну

1. Ширина канала по дну

м

2. Площадь живого сечения

м²

3. Смоченный периметр

м

4. Гидравлический радиус

м

5. Коэффициент Шези

6. Расходная характеристика

м³/с

Так как расчетная характеристика (K)_расч. получилась много меньше необходимого (K)_необх., то следующее значение глубины выбираем больше предыдущего.

На основании данных таблицы строим график зависимости (K)_расч.= f(h₀)

(К)_расч., м³/с

h₀, м

Рис 2.1. График зависимости (K)_расч.= f(h₀)

По графику определяем необходимое значение нормальной глубины h₀ = 3,42 м. Тогда ширина канала по дну: м, а площадь живого сечения: м²

Выполним проверку найденной глубины подстановками заданных значений.

м.

Как известно, гидравлически наивыгоднейшие сечения получаются узкими и глубокими, неудобными с точки зрения производства работ. Поэтому используем практически наивыгоднейшие сечения, предельный профиль которого отличается от гидравлически наивыгоднейшего на 4%. Для этого сечения найдем расчетом соответствующее значение относительной ширины канала и решим задачу подбором с помощью таблицы:

Таблица 2.2

Величина	h	b			R	C	(K)расч.
Размер-ность	м	м	м2	м	м		м3/с
Значение величин	1	3,55	5,65	8,202	0,689	42,717	200
	2	7,1	22,6	16,404	1,377	47,948	1272
	3	10,65	50,85	24,606	2,066	51,300	3750
	2,5	8,875	35,312	20,505	1,618	49,765	2306
	2,3	8,165	29,888	18,864	1,584	49,078	1846

Пример расчета для глубины h₁ = 1 м.

1. Ширина канала по дну

м

2. Площадь живого сечения

м²

3. Смоченный периметр

м

4. Гидравлический радиус

м

5. Коэффициент Шези

6. Расходная характеристика

м³/с

Таким образом, строим график зависимости (K)_расч.= f(h₀) и подбираем новое сечение:

h₀, м

(К)_расч., м³/с

Рис 2.2. График зависимости (K)_расч.= f(h₀)

По графику определяем новое значение нормальной глубины h₀ = 2,35 м. Тогда ширина канала по дну: м, а площадь живого сечения: м²

Выполним проверку найденной глубины подстановками заданных значений.

м.

Построим поперечный профиль водоотводящего необлицованного канала трапецеидального сечения на рис. 2.3

Рис 2.3. Поперечный профиль водоотводящего необлицованного канала трапецеидального сечения