Гидравлика / gidravlika61

2.1. Определение критической глубины и критического уклона.

Для определения критической глубины воспользуемся формулой:

, (2.1)

где _к - площадь живого сечения при критической глубине [м²];

; (2.2)

 - корректив кинетической энергии;

В_к - ширина канала по верху при h=h_к [м²] ;

; (2.3)

g - ускорение свободного падения [м/с²];

По формуле 2.2 и 2.3:

(2.4)

Подставляя величину h в формулу 2.4 получим таблицу 2.1.

таблица 2.1

№	h,м
1	0,1	0,040
2	0,3	1,171
3	0,5	5,890
4	0,7	17,556
5	0,9	40,488
6	1,1	80,093
7	1,3	142,974
8	1,5	237,054
9	1,7	371,682
10	1,9	557,749
11	1,296	141,439

Пример расчёта таблицы 2.1.:

Пусть h=0.1 м отсюда по формуле 2.4:

По формуле 2.1 можно найти как:

По таблице 2.1 построим график зависимости(см. рис. 2.1).

Отсюда, =141.32 , следовательно по графику 2.1 находим h_к.

h_к=1.3 м

Найдём i_к по формуле :

; (2.5)

. 2.2. Построение графика удельной энергии сечения

Имеем формулу :

(2.6)

где Э - удельная энергия сечения [м];

Составим таблицу :

таблица2.2

№	h ,м	,м2	V, м2	V2/2g	Э(h)
1	0,1	0,644	55,124	154,877	154,977
2	0,3	2,076	17,100	14,904	15,204
3	0,5	3,7	9,595	4,692	5,192
4	0,7	5,516	6,436	2,111	2,811
5	0,9	7,524	4,718	1,135	2,035
6	1,1	9,724	3,651	0,679	1,779
7	1,3	12,116	2,930	0,438	1,738
8	1,5	14,7	2,415	0,297	1,797
9	1,7	17,476	2,031	0,210	1,910
10	1,9	20,444	1,736	0,154	2,054
11	2,1	23,604	1,504	0,115	2,215
12	2,3	26,956	1,317	0,088	2,388
13	2,5	30,5	1,164	0,069	2,569
14	2,7	34,236	1,037	0,055	2,755
15	2,9	38,164	0,930	0,044	2,944

Пример расчёта таблицы2.2:

По формуле 2.2 находим площадь:

м²

По формуле 2.6:

м

По данным таблицы 2.2 строим график зависимости удельной энергии сечения Э от глубины воды в канале h (см. рис. 2.2).

Как видно из таблицы 2.2 Э_min=1,738 м.

2.3. Построение способом Чарномского кривой свободной поверхности на подводящем участке канала.

Для построения кривой свободной поверхности составим таблицу2.3 (см. следующую страницу).

Пример расчёта таблицы 2.3:

Берём десять глубин в промежутке от h_р до 1.05h₀₁ и делим на десять равных участков.

Пусть h=9.85 м, тогда по формуле 2.2:

м²

По формуле 2.6:

м

Э₁ -Э₂=9.851 – 9.383=0.468 м

м

м²

м

м

м

Откладывая глубины h и длины l на соответствующем уклоне получаем кривую свободной поверхности (кривую подпора) типа a₁ перед затвором(см. рис. 2.3) .

2.4. Построение кривых свободной поверхности воды на отводящем участке канала.

Построение производим при условиях:

а) открытие затвора e=0.45h_k=0.585 м ;

б) глубина в конце канала равна критической ;

Расчёт производится аналогично пункту 2.3.

Для кривой сc₁ производится расчёт таблицы 2.4 аналогичный расчёту таблицы 2.3

Пример расчёта таблицы 2.4.:

м²

По формуле 2.6:

м

Э₁ -Э₂=2.839-4.156 = -1.317 м

м

м²

м

м

м

Откладывая глубины h и длины l на соответствующем уклоне получаем кривую свободной поверхности (кривую подпора) типа c₁ за затвором(см. рис. 2.4) .

Построение кривой свободной поверхности типа c₁ поизводится аналогично пункту 2.3.

Расчёт производится по формулам к пункту 2.3 при условиях:

а) открытие затвора e=0.45h=0.585 м ;

б) длина отводящего канала для кривой сc₁ равна удвоенной длине кривой типа c₁ .

2.5. Построение кривой свободной поверхности на подводящем и отводящем участках канала при полностью открытом затворе

Для кривой вb₁ производится расчёт таблицы 2.5 аналогичный расчёту таблицы 2.3 и таблицы 2.4.

Откладывая глубины h и длины l на соответствующем уклоне, получаем кривую свободной поверхности типа вb₁ при полностью открытом затворе (см. рис. 2.5).