- •Расчёт канала трапецеидального сечения
- •1. 1 Расчёт нормальной глубины потока
- •1. 2 Расчёт критической глубины
- •1. 3 Расчёт критического уклона
- •1. 4 Определение вида кривой свободной поверхности потока
- •1. 5 Определение гидравлического показателя русла
- •1. 6 Построение логарифмической анаморфозы
- •1. 7 Вычисление элементов свободной поверхности потока
- •1. 8 Построение продольного профиля канала
- •Расчёт дюкера
- •Подбор требуемого диаметра для одной нитки трубопровода
- •3 Расчёт канала параболического сечения
- •3. 1 Расчёт нормальной глубины потока
- •3. 2 Расчёт критической глубины
- •3. 3 Расчёт критического уклона
- •3. 4 Определение вида кривой свободной поверхности потока
- •3. 5 Определение гидравлического показателя русла
- •3. 6 Построение логарифмической анаморфозы
- •3. 7 Вычисление элементов свободной поверхности потока
- •3. 8 Построение продольного профиля канала
- •4 Гидравлический расчет двухрукавного участка русла реки с запрудой в несудоходном рукаве
1. 3 Расчёт критического уклона
Критическая глубина зависит только от геометрической формы поперечного сечения русла и расхода, но не зависит от продольного уклона дна .
При равномерном движении жидкости нормальная глубина, как это следует из формулы (1.1), зависит именно от уклона. Тогда очевидно, для русла, при заданном расходе , можно подобрать такое значение , при котором нормальная глубина станет равной критической , такой уклон обозначается через и называется критическим.
Таким образом критическим уклоном называется уклон, при котором нормальная глубина равна критической - .
Для определения нужно решить совместно уравнения (1.1), принимая , и (1.3), откуда
Нам известны:
м,
м2.
Вычислим:
м;
м;
м0,5/с.
Теперь определим :
.
Так как , то и поток при равномерном движении будет находиться в спокойном состоянии.
1. 4 Определение вида кривой свободной поверхности потока
В зависимости от гидравлических условий, создающихся при возведении сооружений, и состояния потока глубины по его длине могут увеличиваться (кривая подпора) или уменьшаться (кривая спада).
Форма кривой свободной поверхности устанавливается на основе анализа дифференциального уравнения неравномерного движения третьего вида
, (1.4)
где , .
При этом тип кривой свободной поверхности зависит от зоны, в которой находится фиксируемая глубина
Равенство числителя нулю в уравнении (1.4), когда и при этом , соответствует равномерному движению. Если знаменатель стремится к нулю, то и свободная поверхность скачкообразно повышается (или понижается). В первом случае происходит переход потока из бурного состояния в спокойное – так называемый гидравлический прыжок, во втором – образуется водопад.
Когда числитель и знаменатель не равны 0, возможны различные сочетания знаков числителя и знаменателя. При глубина вдоль потока непрерывно и плавно увеличивается (кривая подпора), а при непрерывно и плавно уменьшается (кривая спада).
При неравномерном движении в русле с прямым уклоном ( ) различают три случая, характеризуемыми условиями:
и .
При этом получаем три возможные формы кривой свободной поверхности: кривые подпора , и кривую спада .
и .
Здесь также получаем три возможные формы кривой свободной поверхности: кривые подпора , и кривую спада .
и .
Здесь получаем две возможные формы кривой свободной поверхности - кривые подпора , . В случае широкого прямоугольного русла, если считать, что коэффициент Шези не изменяется с глубиной ( ), кривые подпора превращаются в прямые горизонтальные линии.
Таким образом, вопрос о форме свободной поверхности решаем путём сопоставления фактической глубины потока с глубинами и :
В нашем случае и , значит в русле образуется кривая спада типа .
1. 5 Определение гидравлического показателя русла
Гидравлический показатель русла x введён Б.А. Бахметевым для упрощения связи между модулем расхода K и глубиной h. Вместо уравнения Шези он предложил зависимость:
, (1.5.1)
где и - две произвольно взятые глубины в данном поперечном сечении русла; и - соответствующие им расходные характеристики. Величина называется гидравлическим показателем русла. Приближённо считается, что он постоянен для данного поперечного сечения и не зависит от глубин.
Из зависимости (1.5.1) логарифмированием получена формула вычисления, м:
, (1.5.2)
Произведём расчёт:
, определим следующие характеристики при м:
м2,
м,
м,
м0,5/с.
Теперь определим м3/с.
, определим следующие характеристики при м
м2,
м,
м,
м0,5/с.
Теперь определим м3/с.7
И наконец гидравлический показатель русла:
.