1. 8 Построение продольного профиля канала

Продольный профиль канала строится в искажённом масштабе (вертикальный масштаб крупнее горизонтального). Линию дна русла намечаем по катетам, откладываем в разных масштабах. При этом отношение вертикального катета к горизонтальному должно соответствовать заданному уклону дна. Выбираем вертикальный масштаб равный 1:20 и горизонтальный равный 1:20000.

Параллельно дну канала наносим линию нормальных и критических глубин. По данным вычислений, выполненных в разделе 1.7, строим кривую свободной поверхности (Рисунок 3.8).

2. Расчёт дюкера

1. Подбор требуемого диаметра для одной нитки трубопровода

Дюкер (гидротехнический) - это заглубленная труба под рекой, каналом, другими сооружениями для пропуска заданного расхода воды. В курсовой работе с помощь дюкера соединя­ются два цилиндрических канала.

Гидравлический расчет дюкера состоит в подборе необходимо­го диаметра трубопровода для пропуска заданного расхода при известных характеристиках русла, дюкера, расхода и разности го­ризонтов воды в разных сечениях.

Для этого составим уравнение Бернулли для двух сечений относительно плоскости сравнения.

z₁ + P₁/ρg + αV₁²/ 2g = z₃ + P₃/ρg + αV₃²/ 2g + Σh_f (2.1)

Z₁=∆h=h_н-h_в , Z₃=0, P₁=P₃=P_атм.

где h_f – потеря напора на трение.

Преобразуя формулу, мы получим:

Δh + αV₁²/ 2g = αV₃²/ 2g + h_L +h_m;

где h_{m –} местные потери, h_{m =} (ζ_вход + 2ζ_повор. + ζ_реш)· V₂²/2g + (V₂ –V₃)²/2g

h_L – потери по длине, h_L = (λL₂ ·V₂²)/d·2g.

Подставив данные выражения, мы получаем:

Δh = α(V₃² - V₁²)/ 2g + (λL₂ ·V₂²)/d·2g +(ζ_вход + 2ζ_повор. + ζ_реш)· V₂²/2g + (V₂ –V₃)²/2g;

ζ_повор = A·B = 2.5·0.05 = 0,125;

ζ_реш = 2,0

ζ_вход + 2ζ_повор. + ζ_реш = 0.50 + 2·0.125+2 = 2,75

Re_пред. = 500/Δ_r;

Δ_r = Δ/d;

V₃ = Q/w₃ = 0.446(м/с)

V₁ = Q/w₁ = 0.272 (м/с)

α(V₃² - V₁²)/ 2g = 1(0.446² – 0.272²)/(2·9.81) = 0.00634

Таблица 2.1 – Определение диаметра трубопровода

d	W2	V2	Re	Re пр2	Область сопротивления	ƛ	hl	hм	∆h
1,4	1,539	1,625	2274795,268	712727,273	квадратичная	0,018	0,027	0,441	0,474
1,5	1,766	1,415	2123142,251	763636,364	квадратичная	0,018	0,018	0,354	0,354
1,6	2,01	1,244	1990445,86	814545,455	квадртатичная	0,017	0,013	0,249	0,269
1,7	2,269	1,102	1873360,809	865454,545	квадратичная	0,017	0,01	0,192	0,208

W₂=(π*d²)/4

V₂=Q/W

Re= V₂*d/υ

υ =10^-6

∆h= α·( v2²-v3²)/ 2·q + hm + λ·L·v²/d·2·q

По данным таблицы строим график V = f(d) и Δh = f(d).

Вывод: диаметр принимаем равным 1.56, а скорость 1.31 м/с. Такие параметры необходимы для пропуска расхода 1 м³/с и обеспечения разности уровней 0.3 м.