1.Гидравлический расчет деривационного канала

1. Гидравлический расчет деривационного канала в условиях равномерного движения.

Для расчета принимаем, что деривационный канал имеет трапецеидальную форму поперечного сечения с заданными характеристиками:

Ширина канала понизу – b_д=50 м;

Коэффициент откоса – m_о=2;

Уклон дна – i_о1=0,0002.

Основное уравнение, описывающее равномерное движение( формула Шези) имеет вид:

=k (1.1 )

где - площадь живого сечения, м²;

с – коэффициент Шези, м^0,5/с;

R – гидравлический радиус, м;

K – модуль расхода, м³/с.

(1.2)

где длина смоченного периметра, м.

Нормальная глубина потока в деривационном канале h_o, соответствующая Q_рас, ,может быть определена графо- аналитическим методом. Задавшись произвольными значениями глубины потока h, не менее трех, определяются по соответствующие значение . Затем строится кривая вида и по графикам определяется нормальная глубина потока h_о1 при k₀= или Q_расч .

Площадь поперечного сечения канала ( равна:

(1.3)

(1.4)

Коэффициент Шези определяется по формуле Н.Н. Павловского:

(1.5)

где y=;

n – коэффициент шероховатости; т.к. бетонное основание и русло выполняется с облицовкой, то n=0.017.

Определение нормальной глубины (h_о):

Зададимся глубиной h=1 м

По формуле (1.3) определяется площадь поперечного сечения:

ω=(50+2×1)×1=52 м²;

Определяется смоченный периметр ( 1.4):

=54.47 м

Находится гидравлический радиус (1.2):

R=52/54,47=0,955 м

Y==0,17

Определяется коэффициент Шези по формуле (1.5):

=58.36 м^0,5

Находится расход при заданной глубине h (1.1):

м³/с

Дальнейшие расчеты сведены в таблицу 1.1

Определяется расчетный расход (Q_расч) и расчетный модуль расхода (k_о):

Q_расч = 0,8×Q_ГЭС , м³/с

Q_расч = 0,8×210=168 м³/с

Скорость в канале должна находиться в пределах 1,5≤v_д≤2.2 м/с. Средняя скорость по живому сечению определяется по формуле:

V_д=Q_расч/ω_о , м/с (1.6)

где ω_о – площадь поперечного сечения при нормальной глубине h₀₁;

По графику ( смотри рис. 1.1) определяется глубина h₀ соответствующую расходу Q_расч:

h₀=2,28 м

Находится при этой глубине площадь сечения и скорость в канале по формулам (1.3 и 1.6):

ω₀= (50+2×2,28)×2,28=124,4 м

V_д= 168/124,4=1,35 м/с

Т.к. скорость в канале не находится в пределах, т.е. 1,5≤ 1,35 ≤2,2 , то следует поменять ширину канала по низу (b_д). Принимаем b_д= 30 м.Затем находится нормальная глубина при принятой ширине канала по низу. Расчет выполняется аналогично и сведен в таблицу 1.2.

Проверка скорости в деривационном канале:

По графику ( смотри рис. 1.2.) нормальная глубина равна – 3,04 м.

Площадь поперечного сечения равна:

ω₀= (30+2×3,04)×3,04=109,68 м.

Скорость в канале:

V_д= 168/109,68=1,53 м/с

Скорость попала в предел, то принимаем нормальную глубина в канале равной h₀₁=3,04 м , при ширине канала понизу – b_д=30 м.

С целью предотвращения переполнения канала и напорного бассейна в состав сооружения входит холостой сброс. В курсовой работе принимается, что отметка порога водослива холостого сброса равна отметке уровня воды в конце канала при глубине, равной нормальной глубине h₀₁ , соответствующей Q_расч . Отметка порога водослива холостого сброса может быть определена по формуле:

, м БС, (1.7)

где L₀ – длина деривационного канала, м.

.