23

Министерство образования и науки Украины

Национальна Академия Природоохранного и Курортного Строительства

Кафедра гидромелиорации и ГТС

Курсовая работа по дисциплине

Инженерная гидравлика

Гидравлический расчет открытых русел и сооружений

Вариант 88

Студента группы ВВ-201

Факультета ВРиЭ

Преподаватель

Руднев В.П.

Симферополь 2010

СОДЕРЖАНИЕ :

1.Гидравлический расчёт открытых русел

- 1.1Равномерное движение в открытых руслах

- 1.1.1Расчет магистрального канала при равномерном движении

- 1.1.2.Расчёт сбросного канала при равномерном движении

-1.2Неравномерное движение в открытых руслах

-1.2.1Построение кривых свободной поверхности по методу Чарномского.

-1.2.2 Расчёт магистрального канала при неравномерном движении (по методу Чарномского)

2.Гидравлический расчёт сооружений

-2.1. Расчёт шлюза-регулятора на магистральном канале

-2.1.1Расчёт пропускной способности шлюза

-2.1.2Определение рабочей ширины шлюза

-2.1.3 Расчёт сопряжения бьефов шлюза-регулятора

-2.2Методы гашения энергии

-2.2.1Расчёт прорезной водобойной стенки

-2.2.2Расчёт длины крепления за гасителем

-2.3Гидравлический расчёт сопрягающих сооружений

-2.3.1Быстротоки

-2.3.2Перепады

Инженерная гидравлика

Расчет открытых русел и сооружений

Рис.1. Схема гидроузла:

1-водозаборный шлюз-регулятор; 2-магистральный канал; 3- подпорное сооружение;

4- сопрягающее сооружение; 5- сбросной канал.

Исходные данные

Номер Вари - анта	Расход Q,м	Уклон дна I0	Грунт	Мутность потока p,кг/м	Удельный вес грунтового скелета	Р, состав взвешенных наносов по фракциям, %
						0,5- 0,25	0,25- 0,1	0,1- 0,05	0,05- 0,01	Менее 0,01
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
14	86	0,00038	Суглинок Тяжелый	0,9	2,1	1	7	14	42	36

Задане 1

1.1.Выполнитьгидравлический расчет магистрального канала трапециидального поперечногосечения приравномерном движении воды.Определить: глубину наполнения и ширину канала по дну, проверить канал на размыв и заиление.

1.2.Выполнить гидравлический расчет сбросного канала трапециидального поперечного сечения при равномерном движении воды. Определить: уклон дна русла из условия неразмываемости.

1.3. Выполнить гидравлический расчет магистрального канала принеравномерном движении воды.Построить продольный профиль канала сучастком неравномерного движения.

1. Гидравлический расчет открытых русел

1.1. Равномерное движение в открытых руслах

1.1.1 Расчет магистрального канала при равномерном движении

1. По нормативным документам и справочным данным при известных характеристиках грунта назначаются коэффициенты заложения откосов канала mи шероховатость руслаn.

n=0.02,

m=1.5.

2. По формуле β г.н=2,5+ m/2 вычисляются значение β при известном значенииm.

β г.н=2,5+1,5/2=3,25.

3. При известном β ,задаваясь различными значениями h(отh1 доh7), по формулам

ω=( β+m), χ =( β +2)h, β г.н =2(-m)определятся соответствующие значения χ, ω,R. Затем вычисляются соответствующие значенияW(значениеWможно определить по справочным данным при известных величинахRиn). И, наконец, по формулеQ= ωWвычисляется значениеQ,соответствующие задаваемые значенияh. Таблица 1.1

Определение расхода в зависимости от глубины

h,м	ω,м	χ, м	R, м	Wм/с	Q, м/с
0.5	1.19	3.43	0.35	23.4	0.53
1	4.75	6.85	0.69	38.6	3.55
1.5	10.69	10.28	1.04	49.32	9.65
2	19	13.7	1.39	60.22	22.19
2.5	29.69	17.13	1.73	71.52	40.35
3	42.75	20.55	2.08	82.18	68.15
4	76	27.4	2.77	99.11	146.12

4. По данным табл. 1.1 строим график Q=f(h) (1.1).

На оси абсцисс находится точка, соответствующая заданному расходу Q (согласно заданию). С помощью графика на оси ординат определяется искомая глубина h0 , которая является нормальной глубиной потока. Q=86 ; h0=3.35.

5.Вычисляем ширину канала по дну: b=β *h.

b=3.25*3.35=11 м.

Затем, учитывая, что Qр>10м/c, полученное числовое значение b округляется до стандартного значения (целого числа метров). Это значение принимается окончательно как ширина канала по дну b.

b=11м/с.

6. Уточняется нормальная глубина потока, обеспечивающая протекание заданного расхода в канале с принятыми геометрическими характеристиками поперечного сечения (bк, m, n), а также определяются средние скорости равномерного движения при Q , Q и Q. Для этого при известном значении b, задаваясь различными значениями h, используя методику расчета, изложенного в п.3, по формулам ω =(b+m h) h,

χ =b+2 h, R=ω /χ, V=W,Q= ωWвычисляютсяχ, ω,R и W, V и Q, соответственно.

Определение расхода и средней скорости в зависимости от глубины

h, м	ω,м	χ, м	R, м	Wм/с	V, м/с	Q, м/с
0.5	5.87	12.8	0.45	28.5	0.55	3.24
1	12.5	14.6	0.85	44.7	0.86	10.83
1.5	19.87	16.4	1.21	57.02	1.1	21.98
2	28	18.2	1.53	66.9	1.29	36.34
2.5	36.87	20	1.84	75.72	1.46	54.16
3	46.5	21.8	2.13	83.48	1.61	75.3
3.5	56.87	23.6	2.4	90.3	1.75	99.63

7. По данным таблицы строятся совмещенные графики V=f(h) и Q=f(h) (рис.1.2).С помощью графика Q=F(h) определяется уточненная нормальная глубина h, а с помощью графика V=f(h) – соответствующее значение средней скорости V р.

H=3.2,

V р=3.61.

8. Для заданной величины максимального (форсированного) расхода Qс помощью графика Q=f(h) (рис. 1.2.) определяются соответствующие нормальная глубина h и средняя скорость V, при которой возможен размыв русла. Подобным образом для Qопределяются h и V, при которой вероятно заиливание канала.

Q=98.9 Q=43

h=3.45 h=2.2

V=1.74 V=1.35

9. По справочным данным, при известной глубине h, и характеристиках грунта, из которого построено ложе канала, определяется допускаемая (не размывающая) скорость течения V доп.

V=3.8

10. Определяется минимально допустимая не заиливающая скоростьV. Для этого по справочным данным устанавливается гидравлическая крупностьWдля всех предельных значений фракций взвешенных наносов. По формулеWвычисляется средняя крупностьWкаждой фракции.

Значения средневзвешенной крупности W

d, мм	0.5	0.25	0.1	0.05	0.01
W,мм/с	53	27	8	2.9	0.15

Затем по формуле с учетом процентного содержания каждой

фракции Pвычисляется средневзвешенная гидравлическая крупность . Устанавливается значение М, входящие в формулу:

==2,85=мм/с=0,0029 м/с

При известных характеристиках поперечного сечения водотокаb,m,h, по формулам ω =(b+m h) h, χ =b+2 h, R=ω /χ, вычисляются ω, χ, иR. По формуле

определяется V.

µ==0,0029 м/с

ω=(3,25+1,5*2,2)*2,2=12,716

χ=(3,25+2*2,2)=9,95

R=12,716/9,95=1,31

V==0,4 м/с

11. Имея V, V, V.,V, выполняется проверка на размыв и заиливание русла канала. Канал не размывается и не заливается, если выполняется условия

V=1,74 < V=3,8

и

V=0,4 > V=1,35