2.3. Расчет водоската быстротока.

Уклон дна водоската быстротока определяется по формуле:

, (2.8)

i_в=

Расчет начинается с определения типа кривой свободной поверхности потока на водоскате быстротока, для чего необходимо определить нормальную глубину в пределах водоската h_0в , и критический уклон i_кр .

Величина критического уклона определяется по формуле:

(2,9)

Поскольку поперечное сечение водоската принимается прямоугольным, то

Ширина канала понизу постоянна и равна ширине канала поверху b=b_кр=const;

Площадь поперечного сечения водослива: ;

Смоченный периметр: ;

Гидравлический радиус: ;

Коэффициент Шези: ;

;

Критический уклон равен:

.

Нормальная глубина может быть найдена графо – аналитическим способом, который описан в пункте 1.1. Расчет сведен в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.: К построению графика Q=f(h)
h,м	ω, м2	χ,м	R,м	с, м0,5/с	k, м3/c	Q, м3/с
0,1	1,000	10,200	0,098	39,944	12,507	8,398
0,2	2,000	10,400	0,192	44,691	39,196	26,318
0,3	3,000	10,600	0,283	47,664	76,070	51,077
0,4	4,000	10,800	0,370	49,849	121,349	81,478
0,5	5,000	11,000	0,455	51,580	173,876	116,747

Qвод=	12 м3/с
b=	10 м
n=	0,017
i=	0,45083
L=	240 м

Далее решается вопрос о типе кривой свободной поверхности, которая устанавливается на водоскате, для чего используются вычисленные значения 0,54 м, h_0в=0,125 м, i_кр=0,0038, i_d=0.45083 .

Т.к. i_в , и , то на водоскате устанавливается кривая спада типа .

Расчет кривой свободной поверхности на водоскате выполняется методом, основанный на показательном законе ( метод Б.А. Бахметева).

Определяется гидравлический показатель русла x по формуле:

(2.10)

где k_ср – среднее значение модуля расхода, м³/с:

;

Расчет сведен в таблицу 2.2.

Глубина на изгибе быстротока h_изг ( входное сечение водоската) назначается в зависимости от соотношения между h_кр и h_0в на водоскате.

Т.к. h_0в ( 0,125 , то .

h_изг=0,378 м.

для определения расстояния между сечением изгиба дна и сечением, где глубина потока равна критической h_кр , следует воспользоваться специальным графиком. По графику l₁=2,268 м.

Длина кривой спада L_к.с. , т.е. длина водоската при уклоне его дна i_в , необходимая для того, чтобы в его пределах установилась нормальная глубина h_0в . Для этого необходимо воспользоваться уравнением:

, (2.11)

где ; , т.к. считается , что равномерное движение на водоскате уже имеет место при глубине h=

Величина параметра кинетичности потока определяется по формуле:

(2.12)

где ; .

Значения и вычисляются по найденному значению h_0в , величины с_кр и χ_кр вычислены ранее .

Значение функций и при i_0в определяются по таблицам , соответствующим найденному значению гидравлического показателя русла x ( справочник Киселева).

;

;

с₀=41,424 ; ;

;

м ;

Гидравлический показатель русла x равняется:

x=

Значение функций и при i_0в определяются по таблицам , соответствующим найденному значению гидравлического показателя русла x ( справочник Киселева).

Для нахождения функции при значениях гидравлического показателя x, для которых нет таблиц, следует пользоваться линейной интерполяцией. Если данное значение показателя x лежит в пределах , причем для значений показателя x=a и x=b имеются таблицы, то искомое значение функции вычисляется по формуле:

(2.13)

Длина кривой спада равняется:

Сравнивая полученную величину с реальной длиной водоската L_в , можно столкнуться с двумя ситуациями:

а) если , то на водоскате устанавливается равномерное движение с глубиной h_0в , которая сохраняется на оставшейся части быстротока, как это показано на рисунке 2.

б) если , то в конце водоската устанавливается глубина .

В данной курсовой работе

Расчет кривой спада на водоскате быстротока ведется по уравнению:

, (2.14)

Расчет заканчивается:

- если , глубина h уменьшается до (1,051,1) ;

- если , суммарная длина достигнет L_в ;

В данной курсовой работе следовательно расчет заканчивается если глубина h уменьшается до (1,051,1) .

Расчет сведен в таблицу 2.3 .