5.0 Расчет и проектирование водоспуска.
Водоспуск относят к водопропускным сооружениям, основным его назначением является полное или частичное опорожнение водохранилища. В практике в основном применяют трубчатые водоспуски.
Конструкционный и гидравлический расчеты заключаются в расчете конструкции входной части, трубопровода и выходной части.
Входная часть представлена водоподводящим каналом, размеры которого определяем графо-аналитическим методом на пропуск расчетного расхода Qопор. = 2,7 м3/с
Размеры поперечного сечения подводящего канала устанавливают на основании гидравлического расчета. К параметрам поперечного сечения трапециидального канала относят:
- площадь живого сечения
- смоченный периметр
- гидравлический радиус
- коэффициент Шези
где: m – заложение откосов, 1,5
h – глубина воды в канале, 1,2 м.,
n – коэффициент шероховатости, 0,025
Гидравлический расчет проводим графоаналитическим способом, используя уравнение равномерного движения воды:
где: I – уклон, 0,0003
Расчет проводим в табличной форме, методом постепенного приближения. При этом h принимаем постоянной и равной 1,2 м., b принимаем равной 2 м. и вычисляем параметры сечения канала:
м2;
м;
м;
м3/с
Так как Q = 2,5 м3/с оказался меньшим чем требуется (2,7 м3/с), то увеличиваем bк до тех пор пока рассчитанное значение не будет равно требуемому.
Таблица 7. Расчет параметров поперечного сечения канала.
bк |
h |
|
|
R |
n |
C |
Q |
м |
м |
м2 |
м |
м |
|
|
м3/с |
2 |
1,2 |
4,56 |
6,32666 |
0,72075 |
0,025 |
37,875 |
2,5 |
2,5 |
1,2 |
5,16 |
6,82666 |
0,75586 |
0,025 |
38,176 |
2,966 |
2,3 |
1,2 |
4,92 |
6,62666 |
0,74245 |
0,025 |
38,063 |
2,79 |
2,2 |
1,2 |
4,8 |
6,52666 |
0,73544 |
0,025 |
38,003 |
2,709 |
По полученным результатам строим кривую связи.
Рассчитанные размеры канала должны выполнять условие:
где: Vзаил – допустимая скорость на заиление, 0,3 м/с
Vразм – скорость размыва, 0,6 м/с
м/с
Окончательно принимаем ширину канала равную 2,2 м.
Рис. 10 Схема поперечного сечения подводящего (отводящего) канала.
Для определения количества нитей и диаметра трубопровода используем уравнение:
где: - коэффициент расхода, принимаемый 0,5-0,65
Z – напор, действующий на водозабор
Принимая значение коэффициента расхода = 0,6, определяем из уравнения площадь живого сечения:
м2.
определяем диаметр трубы:
м
определяем значение коэффициента расхода по формуле:
где: - коэффициент трения, 0,023
R – гидравлический радиус, 0,19954 м.
lтр – длинна трубопровода, 64,4 м.
- сумма коэффициентов сопротивлений на входе, выходе, по длине, и т.д., 1,7
полученное значение сравниваем с ранее принятым (0,6). Так как оно сильно отличается от ранее принятого ( >5% ), то задаемся новым значением и повторяем расчет ( = 0,36 ):
м2.
м.
отклонение от ранее принятого составляет 0,3%.
Принимаем диаметр трубопровода равным 1 м. и количеством нитей трубопровода n = 1.