4.3. Гидравлический расчет быстроточной части

1. Гидравлический расчет непризматического участка быстротока.

Расчетные формулы

— площадь произвольного поперечного сечения быстротока на непризматическом участке - , где - варьируемая ширина непризматического участка быстротока (; - ширина быстротока во входном створе,- критическая глубина во входном створе быстроточной части

— смоченный периметр

— гидравлический радиус во входном створе быстротока и в произвольном сечении непризматического участка

— коэффициент Шези во входном створе быстротока и в произвольном сечении непризматического участка

— среднее значение скоростей течения во входном створе быстротока и в произвольном сечении непризматического участка

— гидравлический уклон

— длина расчетного участка

Расчет производиться в таблично форме (табл. 4.3)

Таблица 4.3

Расчет дины непризматического участка

				С, м0,5/с	м/с
28,48	52,97	31,34	1,30	80,36	4,05	0,00176	0,84
25,31	47,08	28,17	1,28	80,20	4,56	0,00204	2,02
22,15	41,20	25,01	1,27	80,01	5,21	0,00246	3,74
18,98	35,31	21,84	1,24	79,76	6,08	0,00312	6,42

В соответствии с выполненным расчетом общая длина непризматического участка составляет а ширина призматического участка быстротока равна

2. Гидравлический расчет призматического участка быстротока.

Общая длина быстротока

Длина призматического участка.

Расчет кривой спада на призматическом участке быстротока производится по уравнению Бахметьева

где и;нормальная глубина на призматическом участке быстротока

отсюда

Определяем гидравлически показатель русла, для этого по формуле Шези при заданных расходе и уклонебыстротока определяют соответствующую нормально глубинена быстроточной части расходную характеристику

Зная значение ширины призматического участка быстротока и заданный коэффициент шероховатости его облицовок, расходную характеристикуможно найти, используя при этом формулу Маннинга и принимая для широкого канала гидравлически радиус равным его глубине

Далее вычисляют расходную характеристику, соответствующую критической глубине, т.е глубине потока на входе на быстроток

После чего по формуле Бахметьва вычисляется гидравлический показатель русла

При гидравлическом показателе русла дляв соответствии с данными [10] (c. 37) находим

Таблица 4.4

Расчет значений при гидравлическом показателеX= 3,33

X=3,3					X=3,4
ϕ(ƞ1)	ƞ=3	ƞ=3,5	ƞ=3,25	ϕ(ƞ1)		ƞ=3	ƞ=3,5	ƞ=3,25
	0,035	0,025	0,030			0,030	0,021	0,026
		ϕ(ƞ1)	X=3,3	X=3,4		X=3,33
			0,030	0,026		0,0287

Расчетные формулы:

— относительная глубина поток в конце N-го расчетного участка

— средняя глубина потока на расчетном участке

— средний смоченный периметр

— средний гидравлический радиус

— средний коэффициент Шези

— среднее значение параметра Павловского

— значение функции в конце-го расчетного участка находиться в соответствии с данными [10] (c. 37) приX= 3,33.

Таблица 4.5

Расчет значений при гидравлическом показателеX= 3,33

X=3,3					X=3,4
ϕ(ƞ1)	ƞ=3	ƞ=3,5	ƞ=3,16	ϕ(ƞ1)		ƞ=3	ƞ=3,5	ƞ=3,16
	0,035	0,025	0,032			0,030	0,021	0,027
		ϕ(ƞ1)	X=3,3	X=3,4		X=3,33
			0,032	0,027		0,0304
X=3,3					X=3,4
ϕ(ƞ2)	ƞ=3	ƞ=3,5	ƞ=3,07	ϕ(ƞ2)		ƞ=3	ƞ=3,5	ƞ=3,07
	0,035	0,025	0,034			0,030	0,021	0,029
		ϕ(ƞ2)	X=3,3	X=3,4		X=3,33
			0,034	0,029		0,0321
X=3,3					X=3,4
ϕ(ƞ3)	ƞ=2,2	ƞ=2,3	ƞ=2,27	ϕ(ƞ3)		ƞ=2,2	ƞ=2,3	ƞ=2,27
	0,073	0,066	0,068			0,065	0,058	0,060
		ϕ(ƞ3)	X=3,3	X=3,4		X=3,33
			0,068	0,060		0,0657
X=3,3					X=3,4
ϕ(ƞ4)	ƞ=2,1	ƞ=2,2	ƞ=2,16	ϕ(ƞ4)		ƞ=2,1	ƞ=2,2	ƞ=2,16
	0,082	0,073	0,077			0,073	0,065	0,068
		ϕ(ƞ4)	X=3,3	X=3,4		X=3,33
			0,077	0,068		0,0741
X=3,3					X=3,4
ϕ(ƞ6)	ƞ=1,05	ƞ=1,06	ƞ=1,052	ϕ(ƞ6)		ƞ=1,05	ƞ=1,06	ƞ=1,052
	0,762	0,710	0,752			0,723	0,672	0,713
		ϕ(ƞ6)	X=3,3	X=3,4		X=3,33
			0,752	0,713		0,7400

Таблица 4.6

Расчет глубины течения в конце быстротока

					, м0,5/с
1,39	3,16	1,41	21,80	1,23	79,60	118,1	0,0304	0,24
1,35	3,07	1,39	21,76	1,21	79,43	117,8	0,0321	0,47
1,00	2,27	1,22	21,41	1,08	77,88	115,1	0,0657	7,14
0,65	1,48	1,04	21,06	0,94	76,10	111,7	0,1690	30,27
0,54	1,23	0,99	20,95	0,89	75,48	110,5	0,3100	63,30
0,47	1,07	0,95	20,88	0,86	75,07	109,6	0,6660	147,53
0,463	1,052	0,95	20,87	0,86	75,02	109,6	0,7400	165,05

Расчеты показали, что в конце быстротока глубина течения составляет ; эта же глубина принимается сжато глубиной перед водобойным колодцем