2. Определение глубины равномерного движения h02 на отводящем участке канала

Полагаем, что ширина канала равна найденной в п. 1, т.е. b = 8,9 м.

Аналогично п.1.1 найдём необходимое значение модуля расхода К_необх2 по формуле (1.2) (i₂ = 0,55 * i₁ = 0,55 * 0,00042 = 0,000231):

м³/с.

Так же, как в п.1 составим таблицу, отражающую зависимость модуля расхода от глубины канала (табл. 2.1).

Таблица 2.1

h02	м	1,00	2,00	3,00	4,00	5,00
b	м	8,90	8,90	8,90	8,90	8,90
ω	м2	11,00	26,20	45,60	69,20	97,00
χ	м	13,55	18,20	22,86	27,51	32,16
R	м	0,81	1,44	2,00	2,52	3,02
C	м1/2/с	41,99	46,20	48,78	50,70	52,26
K2	м3/с	416,16	1452,11	3142,08	5565,21	8804,13

Пример расчёта таблицы (для h₀₂= 1м):

1. Ширина канала:

b = 8,9 м.

2. Площадь живого сечения канала:

по формуле (1.4):

ω = (8,9+ 2,1 * 1) * 1 = 11 м².

3. Смоченный периметр живого сечения канала:

по формуле (1.5):

.

4. Гидравлический радиус:

по формуле (1.6):

м.

5. Коэффициент Шези:

по формуле (1.7):

м^1/2/с.

6. Модуль расхода:

по формуле (1.9):

м³/с.

По данным таблицы (2.1) строим график зависимости h₀₂ = h₀(K₂) (рис.2.1).

Рис. 2.1

Используя этот график определим значение глубины канала на отводящем участке. Это значение будет равно значению глубины, соответствующей необходимому модулю расхода.

K_{необход2} = 3309,50м³/с => h₀₁ = 3,1 м.

На рис.2.2 показаны сечения канала на отводящем и подводящем участке канала.

Ширина канала по верху определяется по формуле:

. (2.1)

- на подводящем участке:

B = 8,9 + 2 * 2,1 * 2,5 = 19,4 м;

- на отводящем участке:

B = 8,9 + 2 * 2,1 * 3,1 = 21,92 м.

Необходимо осуществить проверку полученных глубин канала.

Т.к. i₁ > i₂, то должно выполняться условие h₀₁ < h₀₂.

h₀₁ = 2,5 м < h₀₂ = 3,1 м => условие выполнено.

Рис. 2.2

3. Определение средних скоростей движения воды в канале и сравнение их с максимально допустимыми для заданного грунта скоростями

Средняя скорость движения воды в канале определяется по формуле:

. (3.1)

Найдём площади живого сечения канала по формуле (1.4):

- на подводящем участке:

ω = (8,9+ 2,1 * 2,5)*2,5 = 35,38 м²;

- на отводящем участке:

ω = (8,9 + 2,1 * 3,1)*3,1 = 47,77 м².

Используя формулу (3.1) найдём средние скорости движения воды на обоих участках канала:

- на подводящем участке:

.

- на отводящем участке:

.

Максимально допустимая скорость является функцией диаметра частиц грунта, слагающего русло канала, и глубины канала: (υ_max)_неразм = f(d, h₀).

Для d = 3 мм:

h = 1 м => (υ_max)_неразм = 0,8 м/с

h = 3 м => (υ_max)_неразм = 0,91 м/с

h = 5 м => (υ_max)_неразм = 0,96 м/с

Интерполируя эти значения найдём (υ_max)_неразм для h₀₁ = 2,5 м и h₀₂ = 3,1 м.

h₀₁ = 2,5 => (υ_max)_неразм = 0,8 + (0,91 - 0,8) / 2* 1,5 = 0,88 м/с;

h₀₂ = 3,1 м => (υ_max)_неразм = 0,91 + (0,96 – 0,91) / 2 * 0,1 = 0,913 м/с.

Сравниваем:

υ₁ = 1,42 м/с > (υ_max)_неразм = 0,88 м/с;

υ₂ = 1,05 м/с > (υ_max)_неразм = 0,913 м/с.

Скорости на обоих участках получились больше максимальных неразмывающих, значит оба участка будут размываться водой при таких геометрических характеристиках живого сечения.