1. Гидравлический расчет и проектирование магистрального канала
1.1 Расчёт для первого случая
Относительная
ширина канала
равна рекомендуемому значению для
оросительных каналов, вычисленному по
эмпирической зависимости С.А. Гиршкана:
,
(1)
где Q расход,
m = 2 - коэффициент заложения откоса для уплотнённой супеси [1, табл. 8-1, стр. 85]
Относительная ширина канала:
;
Расход, определяемый по формуле Шези:
,
(2)
где:
площадь поперечного сечения канала :
(3),
коэффициент
Шези:
(4),
где n=0.02 - коэффициент шероховатости [1, табл. 8-2, стр. 86]
гидравлический
радиус:
(5)
Глубина
воды в канале, зная
:
(6)
Ширина
канала по дну:
(7)
Смоченный
периметр:
(8)
Найдём нормальную глубину воды в канале методом подбора.
Зададим
,
тогда:
Ширина
канала по дну:
Площадь
поперечного сечения
Смоченный
периметр
Гидравлический
радиус
Коэффициент
Шези
Расход
Полученный
расход намного меньше установленного
заданием.
;
Проверив
подобным образом несколько вариантов
значений
построим
кривую зависимостиQ
= f(h)
(рисунок 2)
и
по ней графоаналитически определим
,
зная из условия, чтоQ=16
м3/с.
Рисунок 2. График зависимости Q = f(h)
Графоаналитически
определили
.
Проверим подстановкой в формулу Шези.
Получаем:
,
,
,
,
,
;
,
(9)
что менее допустимых 5%.
Ответ:
и
Для построения на чертеже профиля канала найдём значения ряда параметров.
Критическую глубину определим по способу И.И. Агроскина [1, стр.107]
Критическая глубина прямоугольного сечения:
(10)
(11)
[1,
табл. 9-2, стр.108]
(12)
Максимальная глубина в канале:
(13)
Строительная глубина:
,
[2, стр.399] (14)
где
- превышение гребня дамбы.
Ширина
бермы без дороги
[2,
стр.399]
Ширина
дамбы с дорогой для автотранспорта
[2, стр.399]
1.2 Расчёт для второго случая
Гидравлически наивыгоднейшее сечение – это сечение, у которого при заданной площади поперечного сечения и уклоне расход оказывается наибольшим.
Определим ширину канала по дну b при относительной ширине канала для гидравлически наивыгоднейшего сечения.
[1,
табл. 8-16, стр. 97] (15)
Для нахождения глубины воды в канале путем логарифмирования, воспользуемся формулой Шези, включающей коэффициент:
[1,
табл. значение коэф. А, стр. 97] (16)
Для определения глубины h воспользуемся формулой Шези [1, стр. 97, пункт б].
;
(17)
Отсюда вычислим ширину дна канала b:
(18)
Ответ:
и
Для построения на чертеже профиля канала гидравлически наивыгоднейшего сечения найдём значения ряда параметров.
Критическую глубину прямоугольного сечения определим по формуле (10)
(19)
Максимальная глубина в канале (13):
Строительная глубина (14):
,
[2, стр.399]
где
- превышение гребня дамбы.
Ширина
бермы без дороги
[2,
стр.399]
Ширина
дамбы с дорогой для автотранспорта
[2, стр.399]
1.3 Вычисление средней скорости течения воды в канале
Средняя
скорость в канале, когда не будет размыва,
должна быть 
.
Максимальная допустимая средняя скорость
течения при равномерном движении при
которой не будет происходить размыв
водой дна и откосов грунтового канала
получила название неразмывающей
скорости -
Неразмывающая
скорость 
определяется
по эмпирическим формулам, полученным
в результате гидравлических исследований
размыва русел в лабораторных и натурных
условиях.
В нашей задаче, сравним значение скорости потока с табличным значением, в соответствии с наименованием грунта.
Скорость
потока:
(20)
Для
первого случая: Q=16
м3/с
и
Для второго случая (гидравлически наивыгоднейший профиль канала):
Q=16
м3/с,
,
Ответ:
1-й случай
,
2-й случай