1.2 Численный расчёт канала. 6
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
(ННГАСУ)
Инженерно-строительный факультет
Кафедра гидравлики
Курсовая работа
«Гидравлические расчеты гидротехнических сооружений равнинного гидроузла»
Выполнил студент III курса 297 группы:___________________ Прокопенко З.А.
Проверил ст.преподаватель:________________________________ Янченко М.А.
Нижний Новгород
2017
Содержание
Введение. 4
1. Расчет канала на равномерное движение воды.. 5
1.1 Основные расчётные формулы.. 5
1.2 Численный расчёт канала. 6
1.3 Определение действительной скорости воды в канале……………………7
2. Неравномерное установившееся безнапорное движение воды.. 8
2.1 Расчетные зависимости для определения критических глубин. 8
1.
2.
2.1.
2.1.1.
2.1.2. Определение критического уклона в канале……………………...…9
2.2 Определение числа Фруда при глубине равномерного движения. 9
2.3 Характер режима движения воды в канале. 10
2.4 Определение вида кривой свободной поверхности в канале. 10
2.5 Построение кривой свободной поверхности в канале. 11
3 Шлюз - регулятор. 14
3.1 Предварительная стадия расчета шлюза-регулятора. 16
3.2 Уточненный расчет шлюза-регулятора. 17
4 Гидравлический расчет водосливной плотины.. 20
4.1 Предварительный расчет водосливной плотины.. 21
4.2 Уточненный расчет размеров водосливной плотины.. 22
4.3 Гидравлический расчет нижнего бьефа плотины.. 25
4.4 Расчёт водобойного колодца. 27
4.5 Построение профиля водосливной плотины.. 29
4.6 Определение высоты открытия затвора на водосливной плотине. 32
5 Гидравлический расчёт многоступенчатого перепада. 34
5.1 Расчёт входной части многоступенчатого перепада………………………34
5.2 Расчёт многоступенчатого перепада. 36
5.2.1 Расчёт первой ступени…………………………………………..…….36
5.2.2 Расчёт второй и последующих ступеней…………………………….38
5.3 Расчёт выходной части. 40
5.4 Расчет водобойного колодца………………………………………………..41
Заключение. 43
Библиографический список. 44
Введение
На основании исходных данных требуется выполнить гидравлические расчёты комплекса сооружений гидроузла. Из условия пропуска назначенных расходов необходимо определить габариты сооружений, назначить число водосливных отверстий, проанализировать скоростные значения водного потока, с целью решения задач укрепления откосов, берегов и дна.
Комплекс гидроузла состоит из следующих сооружений: водосливная плотина; глухие плотины; здание ГЭС; шлюз-регулятор; магистральный канал; многоступенчатый перепад.
На рис.1 представлена схема компоновки сооружений гидроузла.
Рисунок 1 - Схема компоновки сооружений гидроузла
1. Расчет канала на равномерное движение воды
1.1 Основные расчётные формулы
Гидравлический расчёт канала выполняется по формуле Шези:
 , м3 /c,
| (1) |
где 
- площадь живого сечения, м2 ;
- коэффициент формулы Шези;
| (2) |
R – гидравлический радиус, м;
| (3) |
i – уклон канала (по заданию);
n – коэффициент шероховатости русла, определяется по [3, табл.4], для грунтовых откосов и дна n=0,018;
- смоченный периметр канала.
Сечение канала принимается трапецеидальное, тогда по [3, рис.1] записываем все расчетные формулы:
| (4) |
| (5) (6) |
| (7) |
Подставляем формулы (2) и (3) в (1), после преобразований можно получить модуль расхода удельной шероховатости:
| (8) |
1.2 Численный расчёт канала
Дано:
m = 1,6;
b = 6,8 м;
i = 0,00049;
n = 0,018;
Для определения глубины потока в канале проводится вспомогательные вычисления (табл.1), для чего предварительно вычисляется значение КШ в общем виде:
| (9) |
,
Это значение должно попасть в вилку при построении графика. Таблица заполняется подбором.
Таблица 1 – Вспомогательные вычисления определения глубины воды в канале
| № | Расчётная величина | Единица | Попытки | Уточненная | ||
| 1 | 2 | 3 | ||||
| 1 | h | м | 2 | 4 | 5 | 4,7 |
| 2 | ω | м2 | 20 | 52,8 | 74 | 67,3 |
| 3 | χ | м | 14,35 | 21,89 | 25,67 | 24,54 |
| 4 | КШ | м8/3 | 24,96 | 94,96 | 149,89 | 132,138 |
По данным табл.1 строится график, рис.2.
Рисунок 2 – График зависимости h = f( КШ )
При графическом решение обязательно создаётся погрешность, поэтому для получения значения h0 = 4,7 м, при КШ = 132,138 м8/3 надо произвести уточнение величины.