Методика расчетов каналов и коллекторов

– гидравлический радиус R:

– ширина по уровню воды B:

Коэффициент заложения откосов m проводящих каналов в зависимости от вида грунта и глубины русла принимают по табл. 3.3. По дополнительному указанию преподавателя принятое значение m может уточняться расчетом в соответствии с разделом 5.

В случае, если исходные данные к гидравлическому расчету канала не заданы, то они могут быть приняты по прил. 15.

Таблица 3.3

Коэффициент заложения откосов m проводящих каналов в зависимости от вида грунта и глубины русла

При назначенной глубине русла h можно определить по формуле (3.19) или по графикам (рис. 3.2) ширину русла по дну bг.н.:

а при известной ширине русла b определяют по формуле (3.20) или по графикам (рис. 3.3) глубину русла hг.н.:

где Rг.н. – гидравлический радиус наивыгоднейшего сечения при одном заданном параметре русла, определяемый по формуле:

1

R K0n 2,5 y ; (3.21)

г.н. 4m0

m0 – характеристикаоткоса, котораяопределяетсяпоформуле(3.12); K0 – расходная характеристика по (3.9).

Поскольку в приведенных формулах принят в расчет гидравлический радиус наивыгоднейшего сечения, то производят корректировку значений гидравлического радиуса R по формуле (3.14), а ширины русла по дну b или глубины h путем умножения полученного по формуле (3.19) или (3.20) значения размера сечения на отношение Rг.н. / R, т. е.

Графики, позволяющие непосредственно (без подбора) определять размеры поперечного сечения (при y = 0,2) представляют функциональные зависимости между отношениями h / Rг.н. и b / Rг.н. и па-

раметром β = b / h, т. е. β = f (h / Rг.н.) и β = f (b / Rг.н.) (рис. 3.2 и 3.3).

По этим графикам определяют значения β при известном отношении h / Rг.н. (рис. 3.2) или b / Rг.н. (рис. 3.3), предварительно рассчитав значение Rг.н. по формуле (3.21).

43

3.4.Определение допускаемых скоростей течения воды

вканалах

Для принятых параметров канала определяют максимальные vmax и минимальные vmin скорости течения воды и сравнивают их с допускаемыми на размыв и заиление, т. е. должны соблюдаться условия:

vmax vдоп.разм и vmin vдоп.заил,

где vдоп.разм – максимально допускаемая (неразмывающая) скорость движения воды в канале, м/с;

vдоп.заил – минимально допускаемая (незаиляющая) скорость движения воды в канале, м/с.

Следовательно, для обеспечения устойчивости и надежной работы каналов необходимо принимать такое расчетное значение средней скорости υ течения, при котором в канале не будет происходить ни размыва, ни заиления, т. е.:

где vнез – незаиляющая скорость;

vнер – допускаемая неразмывающая скорость.

Проверка незаиляемости канала осуществляется по транспортирующей способности потока или по незаиляющей средней скорости воды в канале. За незаиляющую скорость принимается минимальная скорость движения воды, при которой не осаждаются взвешенные вещества заданной гидравлической крупности, т. е. мутность потока равна его транспортирующей способности.

Под допускаемой неразмывающей скоростью понимается наи-

большая средняя скорость движения воды, при которой поток не вызывает недопустимого для нормальной эксплуатации размыва.

Для водотоков, проходящих в несвязных грунтах, наиболее обоснованными для определения допускаемых на размыв скоростей являются формулы, разработанные Э. И. Михневичем [15, 17], которые учитывают все основные физические и физико-механические свойства грунта и позволяют раздельно оценивать устойчивость

45

грунта при разрыве в воде, Па, определяется по методике А. Ф. Печкурова путем отрыва с поверхности грунта цементированной по ней пластинки. Для однородных песчаных грунтов при d = 0,15…1,0 мм значение cр можно приближенно рассчитать по формуле:

где средний диаметр d подставляют в м, при d > 1 мм можно принимать cp = 0; m – коэффициент заложения откоса, для параболических русел m принимается для верхней точки параболы; h – глубина воды в русле, м; hот – глубина от уреза воды до точки откоса, в которой определяется допустимая средняя по вертикали скорость, м, для наиболее неустойчивой нижней зоны откоса принимают hот = h.

Коэффициент а и показатель степени х учитывают характер гидравлических сопротивлений, пульсацию скоростей и др., их значения принимают в зависимости от стадии движения наносов:

a = 2,06; x = 0,167 – для стадии начала влечения отдельных зерен грунта;

a = 3,18; x = 0,14 – для стадии начала образования гряд; a = 5,96; x = 0,10 – для начала взвешивания грунта.

Расчетные стадии движения наносов выбирают в зависимости от вида и назначения водотока. Устойчивость каналов с расходом воды Q < 5 м3/с рассчитывают на стадию начала влечения отдельных зерен грунта, при Q = 5…20 м3/с назначают допустимые скорости, соответствующие стадии начала грядообразования, а для крупных каналов с максимальным расходом Q > 20 м3/с принимают за расчетную стадию начало взвешивания грунта. В расчетах устойчивости крупнозернистого материала пригрузки (наброски) для крепления дна и откосов принимают за расчетную стадию начало влечения отдельных зерен грунта.

В табл. 3.4–3.6 приведены значения допускаемых для дна скоростей в зависимости от среднего диаметра d и показателя прочности грунта Ps (при ny = 1) для различных стадий движения наносов.

Допускаемые скорости для нижней зоны откосов при m = 2…3 приближенно на 10…20 % меньше допускаемых для дна.

47

Таблица 3.5

Допускаемые средние скорости потока для дна в стадии начала грядообразования (м/с)

49