Исходные данные
1. Расчетный максимальный расход Q = 104.2 м3/с.
2. Ширина лотка быстротока Вб = 16 м
3. Уклон лотка быстротока iб.
4. Отметка входного порога быстротока, равная отметке дна сбросного (соединительного) канала Z2 = 162.7 м.
5. Отметка дна отводящего канала, равная отметке дна реки Zдна = 144.9 м.
6. Глубина воды в сбросном (соединительном) канале hк.с. = 2.604 м.
7. Скорость воды в сбросном (соединительном) канале Vк.с. = 1.198 м/с.
8. Глубина воды в отводящем канале hк.о. = 2.9 м.
9. Коэффициент шероховатости лотка быстротока пб = 0.017.
10. Коэффициент, учитывающий уменьшение длины гидравлического прыжка в водобойном колодце β = 0.8.
Расчет
1. Расчет входа в быстроток
1. Находится значение скоростного напора, соответствующего скорости воды в сбросном (соединительном) канале Δ hк.с, м,
.
2. Находится значение напора на пороге быстротока с учетом скорости подхода Нб0, м,
м.
3. Вычисляется значение расхода, соответствующего пропускной способности входа в быстроток Qб, м3/с, принимая для входа в быстроток значение коэффициента расхода водослива с широким порогом тб = 0.35
м3/с.
Так как значение расхода Qб = 108.63 м3/с, пропускаемого быстротоком, больше чем расчетный максимальный расход Q = 104.2 м3/с, пропускная способность входа в быстроток обеспечена.
2. Расчет лотка быстротока
1. Вычисляется значение угла наклона днища лотка быстротока к горизонту б, град.
2. Определяется длина лотка быстротока Lб0, м
м.
3. Находится значение удельного расхода воды в лотке быстротока qб, м2/с,
м2/с.
4. Вычисляется значение критической глубины воды в лотке быстротока hкр.б, м
м.
5.
Определяется нормальная глубина воды
в быстротоке h0,
м, принимая значение коэффициента Шези
по формуле Маннинга
при коэффициенте шероховатости пб
= 0.017 для бетонной поверхности
6. Выполняются расчеты по построению кривой свободной поверхности в лотке быстротока
6.1. Задаются значениями глубины воды в быстротоке h, м, в пределах от hкр.б до h0.
6.2. Для каждого из значений глубины воды в быстротоке определяются следующие величины: площадь живого сечения ω, м2; смоченный периметр χ, м; гидравлический радиус R, м; коэффициент Шези С; скорость течения V, м/с. Данные сводятся в табл. 3.3.
, , , , .
6.3. Находятся средние значения скорости течения Vm, м/с, гидравлического радиуса Rm, м, коэффициента Шези Cm, а также вычисляются значения уклона трения if.
, ,
, .
Данные сводятся в табл. 3.3.
6.4. Вычисляются расстояния между створами l, м, с глубинами h1 и h2, м.
.
Результаты сводятся в табл. 3.3.
6.5. Строится кривая свободной поверхности воды в лотке быстротока по полученным данным и определяется глубина воды в конце быстротока hб.к., м
hб.к. = 0,458 м.
3. Расчет выхода из быстротока
1. Принимается значение сжатой глубины в начале колодца , м, равное значению нормальной глубины потока при равномерном движении
м.
2. Определяется значение второй сопряженной глубины , м
м.
3. Находится требуемое значение глубины водобойного колодца , м
.
Принимается глубина водобойного колодца , м, быстротока, округляя полученное значение в большую сторону с точностью до 0.1 м
м.
4. Вычисляется длина гидравлического прыжка , м
м.
5. Определяется требуемая длина водобойного колодца , м
Принимается
длина водобойного колодца
быстротока, округляя полученное значение
в большую сторону с точностью до 0.1 м.
м.
Результаты расчетов для построения кривой свободной поверхности воды в лотке быстротока Таблица 3.3 |
L, м |
|
5.946 |
5.941 |
7.612 |
15.488 |
17.056 |
21.439 |
36.151 |
|
|||||||
if |
|
0.008 |
0.027 |
0.046 |
0.075 |
0.115 |
0.148 |
0.176 |
|
||||||||
C |
|
59.324 |
56.01 |
54.639 |
53.349 |
52.269 |
51.628 |
51.202 |
|
||||||||
R, м |
|
1.081 |
0.747 |
0.643 |
0.558 |
0.493 |
0.457 |
0.435 |
|
||||||||
V, м/с |
|
5.617 |
7.96 |
9.351 |
10.93 |
12.433 |
13.441 |
14.164 |
|
||||||||
V, м/с |
3.998 |
7.236 |
8.683 |
10.019 |
11.841 |
13.025 |
13.856 |
14.472 |
|||||||||
C |
61.867 |
56.782 |
55.238 |
54.04 |
52.658 |
51.879 |
51.377 |
51.026 |
|||||||||
R, м |
1.353 |
0.809 |
0.686 |
0.601 |
0.515 |
0.471 |
0.444 |
0.426 |
|||||||||
χ, м |
19.258 |
17.8 |
17.5 |
17.3 |
17.1 |
17 |
16.94 |
16.9 |
|||||||||
ω, м2 |
26.06 |
14.4 |
12 |
10.4 |
8.8 |
8 |
7.52 |
7.2 |
|||||||||
h, м |
1.629 |
0.9 |
0.75 |
0.65 |
0.55 |
0.5 |
0.47 |
0.45 |
|||||||||
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|||||||||
Рис. 3.12. Схема к гидравлическому расчету быстротока (к примеру 3.6)