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 .