Министерство образования Украины

Харьковский национальный автомобильно-дорожный

университет

Кафедра теоретической механики и гидравлики

Расчетно-графическая работа

по предмету: «Гидравлика, гидрология, гидрометрия»

Выполнил: ст. гр. Д-33

Нурыев А.Ю.

Проверил: доц.

Ермолаев В.Я.

Харьков 2001

I. Гидравлический расчет одноступенчатого перепада.

1.1. Расчёт входного участка

Рис.1. Схема одноступенчатого перепада при і₀<і_к.

1. Определяем h_кр.

Из равенства

Методом подбора определяем критическую глубину h_кр.

Из левой части равенства имеем

Задаемся произвольной глубиной h и вычисляем правую часть равенства

и определяем

Определяем расхождение исходного равенства

что не допустимо

Задаемся меньшей глубиной h= 0,6м. и определяем

Определяем расхождение исходного равенства

Принимаем h_к = 0,56м

2) Параметры над стенкой перепада

Глубина над стенкой перепада h_n = 0,7 h_к = 0,7·0,56 = 0,392

W_п = (m·h_п+b) h_п = 0.392·(0,80+1.5·0.392) = 0,544м²

Скорость движения на стенке перепада.

Выбираем тип укрепления входного участка. Согласно табл. 7.12 (1) скорости V_п = 3,033м/с соответствует тип укрепления (выбираем по справочнику) при h_п = 0,455<1м – Одиночное мощение на мху (слой не менее 5см из булыжника размером 15см) .

V_п = 3,033м/с (4.4)

1.2 Расчет водобойного участка

Из равенства

Методом подбора определяем глубину в сжатом сечении h_c при  = 0,9 – коэффициент скорости (у всех идентичный).

Полный напор над стенкой перепада

Задаёмся h_с = 0,3м и вычисляем правую часть полного напора в сжатом сечении, для чего находим:

Расхождение:

Принимаем в сжатом сечении глубину h_с = 0,3м

2. Находим скорость в сжатом сечении

Подберём тип укрепления водобойного участка при скоростиV_с = 6,799 м/с и глубине h_с = 0,3 м согласно таблице 7.12 (1) –одиночное мощение на цементном растворе марки 200, из рваного камня размером 25см.

По таблице 7.2 (1) определяем коэффициент шероховатости n = 0,014.

1.3. Определение нормальной глубины водобойного участка.

Нормальную глубину h_о(б) определяем методом подбора.

Задаемся h_о(б) = 0.65м для которой элементы потока имеют:

По таблице 7.6 (1) находим скоростную характеристику:

Расход воды:

Полученный расход сравниваем с заданным:

- что допустимо.

Принимаем нормальную глубину h_о = 0.65м

1.4. Установление формы сопряжения бьефов

Форму сопряжения бьефов устанавливаем путём сравнения глубины (сопряженную со сжатой) и нормальной глубинойh₀.

Глубину определяем по графику на рис. 9.3 (1), приложению 8 (2), прил. 27 (3), для чего вычисляем параметр

Вычисляем относительно сопряженные глубины

Так как относительно сопряженная глубина =1,61, то находим глубину h_c^’’, сопряженную со сжатой, т.е.

Сравниваем c.

, сопряжение бьефов происходит при помощи сточного прыжка.

1.5. Расчет длины водобойного участка.

Длину водобойного участка определить по формуле:

где l₁ – длина падения струи;

l₂ – длина кривой подпора;

l_n – длина гидравлического прыжка;

l_з – длина запаса.

Длина падения струи l₁ определяется по формуле:

Длина кривой подпора l₂ определяется способом Чарновского В.И. или способом Павловского Н.Н. Согласно заданию длину кривой подпора определяем способом Чарновского В.И.:

где Э₁, Э₂ – удельные энергии сечений (1-1) и (2-2);

i_Wcp – средний уклон трения;

i₀ – уклон согласно заданию.

Для нахождения l₂ назначаем два сечения:

– сечение (1-1) по сжатому сечению с глубиной

– сечение (2-2)–перед началом гидравлического прыжка с глубиной .

Глубину определяем по графику, рис.4 или по графику 9.3, [1], приложению 8, [2], приложению27, [3], для чего используем параметрm*h/b и за вторую сопряженную глубину принимаем нормальную глубину в конце прыжка, т.е.. Находим относительные сопряженные глубиныи(по графику).

Так как относительно сопряженная глубина , то глубина и соответственно .

Вычисляем гидравлические элементы потока в сечениях (1-1) и (2-2):

– площадь живого сечения и;

– смоченный периметр и;

– гидравлический радиус м им;

скоростная характеристика W₁=f (R₁,n) = 34,62м и W₂=f(R₂,n) = 43,98м при “n” выбранного типа укрепления водобойного участка определяется по таблице 9 или таблице 7.57.6, [1], приложению 7, [2], приложению 17, [3];

• уклон трения

; ;

• удельная энергия м и

м;

средний уклон .

После находим длину кривой подпора

Длина гидравлического прыжка l_n определяется по формуле Мейерова для трапецеидальных сечений

,

где число Фруда <1 поток бурный, опредиляем по формуле:

l_n=K h^''_с=8,3 1,61=13,363м

Длина запаса l₃ принимается как: м.

После всего вычислить длину водобойного участка:

.

Для сокращения длины водобойного участка и гашения энергии в сжатом сечении необходимо устройство для гашения энергии в виде водобойной стенки с учетом определения формы сопряжения бьефов. То есть h^''_с=1,61 h₀=0,65.