Гидравлический расчет магистрального канала.
В результате гидравлического расчета должны быть обеспечены условия пропуска расчетных расходов в канале в соответствии с требованиями, приведенными в табл. 4.1[1].
Задачами гидравлического расчета являются:
Определение насколько принятые параметры (уклон
,
глубина
,
ширина по дну
)
удовлетворяют расчетным расходам иминимально
допустимым уровням воды в канале до
бровок в расчетные периоды.Определение максимальной и минимальной скорости течения воды в канале, сравнение с допустимыми для имеющихся грунтов, а при необходимости - проектирование соответствующего типа крепления канала.
Проектирование канала ведется в следующей последовательности:
На плане намечается трасса канала.
На миллиметровой бумаге по намеченной трассе строится профиль ее поверхности (рис. 6.1).
Устанавливается глубина канала
,которая
откладывается на профиле.Придерживаясь принятой глубины проектируется дно канала. Уклон дна канала соответствует уклону поверхности его трассы и составляет
.
Расчет
ведется методом последовательных
приближений. В соответствии с принятым
уклоном
,
назначается ширина канала по дну -
(минимальная глубина по условию
производства работ). Принимается
трапецеидальная форма поперечного
сечения с заложением откосов
(в зависимости от типа грунта табл.5.1[1]).
Для 4-х глубин канала (
,
,
,
)
определяются расходы воды (табл.4и 5) и
строятся кривые связи зависимости
расхода от глубины воды в канале.
(рис.7), для двух групп расчетных периодов
с различными коэффициентами шероховатости.
Коэффициент
шероховатости для предпосевного периода
и периода весеннего паводка
,
определяемый по табл.6.3[1].
Коэффициент
шероховатости для меженного периода и
периода летне-осеннего паводка
,
определяемый по табл.6.3[1].
Площадь поперечного сечения трапецеидального канала по формуле:
.
Смоченный периметр определяется по формуле:
.
Гидравлический радиус находится из равенства:
.
Коэффициент Шези находится по формуле:
,
где
.
Подставляя
найденные значения в формулу Шези
,
определяется расход воды в канале при
заданном значении
.
Таблица 4. Гидравлический расчет канала для ВП и ППВ.
|
Ширина по дну b, м |
Глубина канала h, м |
Площадь поперечного сечения w, м2 |
Смоченый периметр Х, м |
Гидравлический радиус R, м |
у |
Коэфициент Шези С, м0,5/с |
Расход Q, м3/с |
|
0,4 |
0,5 |
0,575 |
2,2 |
0,26 |
0,25 |
27,46 |
0,44 |
|
1 |
1,9 |
4,01 |
0,47 |
0,239 |
32,11 |
2,34 | |
|
1,5 |
3,98 |
5,8 |
0,69 |
0,233 |
35,28 |
6,49 | |
|
2 |
6,8 |
7,6 |
0,89 |
0,23 |
37,44 |
13,37 |
Таблица 5. Гидравлический расчет канала для ЛОП и БП.
|
Ширина по дну b, м |
Глубина канала h, м |
Площадь поперечного сечения w, м2 |
Смоченый периметр Х, м |
Гидравлический радиус R, м |
у |
Коэфициент Шези С, м0,5/с |
Расход Q, м3/с |
|
0,4 |
0,5 |
0,575 |
2,2 |
0,26 |
0,29 |
21,14 |
0,345 |
|
1 |
1,9 |
4,01 |
0,47 |
0,28 |
25,3 |
1,83 | |
|
1,5 |
3,98 |
5,8 |
0,69 |
0,27 |
28,27 |
5,21 | |
|
2 |
6,8 |
7,6 |
0,89 |
0,26 |
30,32 |
10,83 | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 7 График зависимости расхода от глубины воды в канале
1- для весеннего половодья и предпосевного периода
2- для летне-осеннего паводка и меженного периода
По графикам (рис.7) снимаются значения глубин, которые соответствуют расчетным расходам воды в канале в различные расчетные периоды (табл.2). По принятым значениям глубин производится проверка правильности их выбора расчетом и определяются значения скоростей.(табл.8).
|
Расход Q, м3/с |
Глубина воды в канале h, м |
Площадь поперечного сечения w, м2 |
Скорость воды v, м/с |
|
6,33 |
1.48 |
3,88 |
1,6 |
|
3,58 |
1,26 |
2,89 |
1,1 |
|
0,82 |
0.64 |
0,87 |
0,91 |
|
0,24 |
0.42 |
0,43 |
0,55 |
Скорость течения воды в канале определяется по формуле:
.
Т.к. скорости превышают допустимые на размыв для данного вида грунта (песок ) Vраз=1,0 м/с (табл.6.6[1]), то предусматривается крепление канала в виде хворостяной выстилки.
Полученные в результате гидравлического расчета уровни воды в канале при пропуске расчетных расходов наносятся на продольный профиль канала (рис 8).