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 |
0,55 |
|
2 |
0,4 |
0,16 |
|
3 |
0,88 |
0,031 |
|
4 |
1,76 |
0,026 |
|
5 |
2,2 |
0,12 |
|
6 |
2,64 |
0,26 |
|
7 |
3,08 |
0,44 |
|
8 |
3,52 |
0,64 |
|
9 |
3,96 |
0,87 |
|
10 |
4,4 |
1,13 |
|
11 |
4,84 |
1,41 |
|
12 |
5,28 |
1,73 |
|
13 |
5,72 |
2,09 |
|
14 |
6,16 |
2,48 |
|
15 |
6,6 |
2,91 |
|
16 |
7,04 |
3,36 |
|
17 |
7,48 |
3,84 |
|
18 |
7,92 |
4,34 |
|
19 |
8,36 |
4,88 |
|
20 |
8,8 |
5,43 |
|
21 |
9,24 |
6,02 |
|
22 |
9,68 |
6,64 |
|
23 |
10,12 |
7,27 |
|
25 |
11 |
8,62 |
|
27 |
11,88 |
10,07 |
|
29 |
12,76 |
11,48 |
|
31 |
13,64 |
13,25 |
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:
Сначала вычислим Радиус для Р=10 и Н=4.4 , за тем для Р=20 и Н=4.4, далее найдем значение для Р=13.6, Н=4.4, вычисленный радиус примем для построения.
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
(9,21>6,4)
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
(8,15 > 5,8)
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=2,81
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
не подходит.
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 нема.