2.1.3. Определение критического уклона.

Критическим уклоном называется такой уклон, при котором заданный расход проходит по каналу в условиях равномерного движения с глубиной, равной , т.е. при соблюдении равенства:

Для определения критического уклона использую следующую формулу:

где:

Сравню полученное значение c заданным и полученное значение с .

т. к. и _, то можно сделать вывод, что поток находится в спокойном состоянии.

2.1.4. Расчёт канала гидравлически наивыгоднейшего профиля (поперечного сечения)

Гидравлически наивыгоднейшим профилем (ГНП) называется такой, у которого при заданной площади поперечного сечения ω, уклоне i₀, шероховатости и коэффициенте заложения откоса пропускная способность Q₀ оказывается наибольшей [1].

Малые каналы дорожного и аэродромного водоотвода целесообразно проектировать с гидравлически наивыгоднейшим сечением.

Для трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего сечения относительная ширина определяется по формуле:

При заданной площади живого сечения ω и уклона i_0­­ расход Q₀, средняя скорость течения V, гидравлический радиус R будут наибольшими, а смоченный периметр χ – наименьшим. Гидравлический радиус трапецеидального канала при этом равен , т.е. равен половине глубины канала.

Для определения гидравлически наивыгоднейшего сечения, т.е. h_гн и b_гн, воспользуюсь графоаналитическим способом.

Расчёт

1. задаю числовое значение произвольно выбранным глубинам, определяю числовые значения расходов. Для удобства расчёт сведу в таблицу 2.4.

Таблица 2.4. Определение расходов.

h	b=β·h	ω=(b+m·h)·h		y
1,0	0,32	3,32	0,50	0,2372	33,94	2,52
1,1	0,35	4,02	0,55		34,71	3,27
1,2	0,38	4,78	0,60		35,44	4,15
1,3	0,42	5,61	0,65		36,11	5,17
1,4	0,45	6,51	0,70		36,76	6,33
1,5	0,48	7,47	0,75		37,36	7,64

2) построю кривую Q=f(h). Масштаб для построения графика выбираю следующий: для оси глубин в 1 см по вертикали вкладывается 0,2 м (1:20), для оси расходов масштаб произвольный (рис. 2.6)

Рис. 2.6. График к определению h_гн.

3) на построенном графике видно, что при , .

4) определю гидравлически наивыгоднейшею ширину, используя числовое значение относительной ширины:

Для проверки правильности расчёта построю ГНП и совмещу его с поперечным сечением для заданной ширины канала понизу и вычисленной нормальной глубиной (рис. 2.7). Для построения горизонтальный и вертикальный масштабы приму одинаковыми 1:40.

Опыт показывает, что если гидравлически наивыгоднейшая глубина возрастает по сравнению с нормальной глубиной, то гидравлически наивыгоднейшая ширина уменьшается. На рисунке 2.7 это наглядно представлено (см. Приложение 1).