1.1 Через коэффициент бокового сжатия определим напор Но
Где -коэффициент, зависящий от формы оголовка
[1,
рис. 6-10, стр. 64]
Расчет будем производить подбором через коэф. бокового сжатия значения
Предположим,
что
Тогда:
Применим
формулу (1), с учетом коэф
определим величину напора Но:
Далее
Последнее
уточнение
Принимаю
Тогда максимальная глубина, с учетом полученного Но будет:
отметка
гребня
высота
оголовка
максимальный
удельный расход, где Q=Qmax
(расход)
Повторим расчет расхода и напора при НПУ. При расчете коэф «m» учитывается неполный напор на водосливе .
Коэф
бокового сжатия
[1,
форм. 6-18, стр. 67]
→
Расход
Удельный
расход для полученного значения Q:
Построение профиля плотины
Построение
оголовка водосливной стенки можно
провезти, пользуясь таблицей 6-12.,
координаты в которой даны для напора
H=1(в
любых единицах измерения). Для построения
профиля плотины при проектном напоре
равном
,
все числа таблицы надо умножить на этот
напор.
Дано:
1. [1, табл. 6-12, стр. 66] Коэф. для составления таблицы координат, используемых при построение оголовка с масштабом М=1:100
|
Пор.номер |
X,м |
Y,м |
|
1 |
0 |
0,39 |
|
2 |
0,31 |
0,11 |
|
3 |
0,62 |
0,02 |
|
4 |
0,94 |
0 |
|
5 |
1,25 |
0,02 |
|
6 |
1,56 |
0,08 |
|
7 |
1,87 |
0,19 |
|
8 |
2,18 |
0,31 |
|
9 |
2,50 |
0,36 |
|
10 |
2,81 |
0,62 |
|
11 |
3,12 |
0,80 |
|
12 |
3,43 |
1 |
|
13 |
3,74 |
1,23 |
|
14 |
4,06 |
1,48 |
|
15 |
4,37 |
1,76 |
|
16 |
4,68 |
2,06 |
|
17 |
4,99 |
2,38 |
|
18 |
5,3 |
2,72 |
|
19 |
5,62 |
3,08 |
|
20 |
5,93 |
3,46 |
|
21 |
6,24 |
3,85 |
|
22 |
6,55 |
4,27 |
|
23 |
6,86 |
4,7 |
|
24 |
7,18 |
5,16 |
|
25 |
7,49 |
5,91 |
|
26 |
7,80 |
6,12 |
|
27 |
8,11 |
6,62 |
|
28 |
8,42 |
7,14 |
|
29 |
8,74 |
7,68 |
|
30 |
9,05 |
8,14 |
|
31 |
9,36 |
8,81 |
|
32 |
9,67 |
9,4 |
|
33 |
9,98 |
10,00 |
|
34 |
10,30 |
10,62 |
|
35 |
10,61 |
11,26 |
|
36 |
10,92 |
11,91 |
|
37 |
11,23 |
12,57 |
|
38 |
11,54 |
13,26 |
|
39 |
11,86 |
13,95 |
|
40 |
12,17 |
14,67 |
|
41 |
12,48 |
15,38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Определение радиуса сопряжения. [1, табл. 6-14, стр. 66]
Таблица 6-14
Значения сопрягающих радиусов R в зависимости от напора на водосливе Н и высоты водосливной плотины Р.
Используя для расчета табличные значения, получим величину радиуса для требуемого напора и высоты плотины:
Принимаю
радиус
Проведем
расчет
и подбором определим значение
:
-
глубина сжатия
С
помощью формулы (1), зная максимальный
расход и требуемые величины:
,
определим величину
подбором.
3.
- (1) удельный максимальный расход,
где
-общая
длина
Расчет сопряжений бьефов за водосливной плотиной
Задача 4. Установить характер сопряжения в нижнем бьефе за плотиной (водосливом), рассчитанной в предыдущей (3-й) задаче, определить наличие, расположение и параметры гидравлического прыжка в двух случаях:
При пропуске расхода Qмаx и отметке ФПУ.
При пропуске расхода Q при отметке НПУ и полностью открытых затворах.
Расчетные отметки в НБ: при Qмаx - УВВ, при Q -УНБ указаны в таблице 3. Задачу рассматривать как плоскую.
Дано:
Раздельная
глубина в данном случае - это глубина
на границе гидравлического прыжка и
бытового потока воды за этим прыжком.
принимается равной
;
для которой первой сопряженной является
сжатая глубина
.
Для
прямоугольного русла
,
где
-число
Фрудо ( Параметр кинетичности).
1.Определим режим гидравлического прыжка.
Для
Qмаx найдем значения критической глубины
,
раздельной глубины
:
Значение критической глубины пр. русла:
Раздельная глубина:
Определим значение бытовой глубины как разницу отметки УВВ и отметки дна:
Существует три режима гидравлического прыжка:
1)
Отогнанный гидравлический прыжок (
)
2)
Гидравлический прыжок в сжатом сечении
(
)
3)
Надвинутый гидравлический прыжок (
)
В
нашем случае наблюдается 1 тип, так как
(10,62>7,9)
2. Произведем расчет для Q.
Определим
значение критической глубины в
прямоугольном русле:
Аналогично
расчету, проведенному в задаче 3, найдем
значение сжатой глубины подбором, для
известного q
по формуле (1):
Требуется
удельный расход равный
Тогда:
Определим значение бытовой глубины как разницу отметки УВВ и отметки дна:
В
нашем случае наблюдается 1 тип, так как
(7,38 > 5)
В двух вариантах расчета определился 1 тип гидравлического прыжка, следовательно, необходимо утроить гаситель энергии, чтобы получить 3 тип.
Определим разницу глубин:
1)
- при расходе
2)
- при расходе
При максимальном расходе получена большая разница глубин, следовательно данный расход является расчетным расходом для гасителя.
Задача 5. Рассчитать гаситель энергии в нижнем бьефе за водосливом (плотиной) для обеспечения сопряжения с надвинутым прыжком при полученных расчетных данных задач 3 и 4. Из двух установленных в решении задачи 4 случаев сопряжения выбрать расчетный, и определить размеры гасителя:
тип гасителя для варианта 9 - водобойный колодец
Рисунок 5. Расчетная схема гасителей в виде водобойного колодца а)
Дано:
Поскольку расчетным расходом, при котором длина отгона прыжка больше, является максимальный расход - гаситель считаю на этот расход.
Рассчитаем глубину водобойного колодца:
,
где
=1,05÷1,1
-
перепад восстановления между бытовой
глубиной и высотой прыжка, равный:
Где
,
,
вычисленное выше значение превышает
два метра (d=2,72
м), конструируем комбинированный
водобойный колодец (водобойный колодец
+ водобойная стенка).
Прежде чем рассчитывать высоту водобойной стенки, учтем, что из-за устройства водобойного колодца, высота плотины в нижнем бьефе увеличивается.
Для
нахождения величины
,
воспользуемся формулой для нахождения
максимально удельного расхода:
,
где b=1,
Q=q
Рассчитываем высоту водобойной стенки из формулы для истечения через водослив:
Где
Расчет
производим для
Найдем
-
перепад восстановления между бытовой
глубиной и высотой прыжка, равный:
Определим
глубину колодца
Принимаем d=2м
Рассчитаем
высоту плотины с учетом колодца
Найдем
сжимающую глубину подбором, используя
формулу для нахождения удельного
расхода:
Пусть
Подставим
в формулу удельного расхода:
-предполагаемое
подходит.
Принимаю
Тогда:
,
где
Рассчитанное значение раздельной глубины потребуется для определения высоты водобойной стенки:
,
где
Для нахождения длины колодца используем формулу Сафранца(Сафранец):
-получено
из уравнения неразрывности
Высота
водобойной стенки
Определив высоту водобойной стенки надо проверить, подтоплена она с нижнего бьефа или нет. Если стенка будет не подтоплена, то будет снова отогнанный прыжок. (Высота стенки должна быть меньше бытовой глубины):
Значение
бытовой глубины при расходе
равно
,
Высота водобойной стенки
,
следовательно, стенка затоплена,
отогнанного прыжка нет.
Задача 6. Для условий задачи 3 рассчитать необходимые открытия аi плоских затворов на гребне водосливной плотины для пропуска расходов воды, равных 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 Q при НПУ в верхнем бьефе.
Значения для решения данной задачи были найдены ранее, в задаче номер 3 был произведен расчет:
Дано:
-расход
при НПУ
-от
гребня плотины до НПУ
-от
гребня плотины до верха затвора
-
ширина пролета;
- количество пролетов
-
высота дамбы
(s*Q)
для нахождения расходов при НПУ в верхнем
бьефе при различном поднятии затвора.
НПУ- наиболее рациональный уровень воды
для работы агрегатов ГЭС (наибольший
КПД)
Расчет истечения из под затвора на гребне водослива практического профиля:
Для нахождения значения высоты поднятия понадобятся след. Формулы:
формула для нахождения расхода при истечение из отверстий:
,
[1, стр. 50, ф. (5,12)]
Из
данной формулы будем находить «a»,
где
[1,
стр. 50, поясн. к ф. (5,12)]
Где
-скорость
подхода к водосливу:
Коэффициент
будем брать из справочника 2(Штеренлихт)
[2, табл. 23.3, стр. 477]
1)
произведем расчет для
:
Значение
коэффициента
найдем, предположив, что отношение
,
далее произведем расчет «а», после
произведем уточнение коэффициента
,
уточнение «а»
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
Следовательно, из формулы для расхода получим:
Следовательно:
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
2)
произведем расчет для
:
Значение
коэффициента
найдем, предположив, что отношение
,
далее произведем расчет «а», после
произведем уточнение коэффициента
,
уточнение «а»
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
Следовательно, из формулы для расхода получим:
Следовательно:
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
3)
произведем расчет для
:
Значение
коэффициента
найдем, предположив, что отношение
,
далее произведем расчет «а», после
произведем уточнение коэффициента
,
уточнение «а»
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
Следовательно, из формулы для расхода получим:
Следовательно:
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
4)
произведем расчет для
:
Значение
коэффициента
найдем, предположив, что отношение
,
далее произведем расчет «а», после
произведем уточнение коэффициента
,
уточнение «а»
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
Следовательно, из формулы для расхода получим:
Следовательно:
[2,
табл. 23.3, стр. 477]
Полученные
значения
занесем в таблицу 1 и построим по ней
график 1, зависимость
Таблица 1:
|
№ |
|
|
|
1 |
43,44 |
0,183 |
|
2 |
130,33 |
0,57 |
|
3 |
217,21 |
1 |
|
4 |
304,09 |
1,48 |
|
5 |
434,42 |
2,12 |
