2. Гидравлический расчет деривационного канала в условиях неравномерного движения.

Расчет производится минимум по двум расходам воды:

Первый расход: кривая подпора типа I_a

Второй расход: кривая спада типа I_b

Требуется определить глубину в конце канала h_k соответствующую этим расходам.

Расчет кривой свободной поверхности в канале производится с помощью метода В.И. Чарномского. Уравнение имеет вид:

(1.7)

где - длина между сечениями x и x+1, м;

- изменение удельной энергии сечения потока, м;

- средний уклон трения на участке .

Изменение удельной энергии смежных сечений определяется:

(1.8)

где α_x и α_x+1 – коэффициент Кориолиса равный – 1.

Средний уклон трения , при неравномерном движении на участке, приближенно равен:

(1.9)

где ; ; .

Расстояния между сечениями 1-1 и n – n, расположенных в начале и в конце деривационного канала равно:

. (1.10)

Глубину в канале принять равной нормальной глубине, полученной в пункте 1.1, т.е h₀₁=3.04 м. Расчет сведен в таблицу 1.3.

Вычисление заканчиваются при выполнении условия:

;

Если l_n , то для определения глубины в конце канала следует прибегнуть к интерполяции:

(1.11)

По результатам расчетов строят кривые свободной поверхности смотри рисунок(1.3).

Затем строится график зависимости глубины в конце канала hк от расхода: Q=f(h_к). (рисунок (1.4) ).

Глубина воды определяется:

(1.12)

2. Гидравлический расчет холостого сброса открытой деривации в виде быстротока.

Принимаем прямоугольную форму поперечного сечения быстротока

Так же заданны:

Отметка дна русла в пределах выходной части быстротока -

Длина горизотнальной проекции водоската быстротока – L;

Ширина входной части водослива – b=30 м.

При выполнении гидравлических расчетов принимаем ,что быстроток состоит из следующих частей: входная, устроенная в виде водослива с широким порогом; сопрягающая – водоскат; выходная часть; отводящий канал нижнего бьефа.

2.1. Расчет входной части быстротока.

Входная часть рассчитывается как неподтопленный водослив с широким порогом. Пропускная способность водослива холостого сброса определяется по формуле:

(2.1)

где m_в – коэффициент расхода водослива, m_в=0,32.

b – ширина входной части, b=10 м.

, (2.2)

где H_ст – статический напор на гребне водослива ( пороге), равный:

. (2.3)

В силу предположенной малости скоростей течения в напорном бассейне скоростным напором можно на пороге водослива можно пренебречь.

Статический напор на гребне водослива (пороге) определяется совместной работой канала и холостого сброса и зависит от сбрасываемого расхода :

(2.4)

Задавшись тремя расходами воды (Q_в), для них определяется величина H_ст , зависящая от глубины в конце канала, и строится график вида

Причем не берется, так как в этом случае водослив не работает.

Для дальнейших расчетов строится совмещенный график функций: Q=f(h_к),

Отметка напорного бассейна определяется:

(2.5)

В дальнейших расчетах предполагается, что в конце входной части устанавливается критическая глубина, которая определяется для прямоугольных русел по формуле:

(2.6)

где α=1,05;

q – удельный расход, м²/с.

. (2.7)

По графику ( смотри рис. 2.2) определяются , а также