1.3 Определение действительной скорости воды в канале

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

	(10)
где - расход воды в канале; - уточненная величина (таблица 1);

По [3, табл. 2] действительную скорость сравниваем с допустимым значением и делаем вывод: размывается канал или нет, и нужно ли укрепить берега и каналы. Если скорость воды в канале превышает допустимое значение, то канал размывается и его необходимо укрепить.

Допустимая скорость для стенок из песка от 0,17 до 0,80 м/с, поэтому следует укрепить стенки и дно канала железобетонными плитами.

2. Неравномерное установившееся безнапорное движение воды

2.1 Расчетные зависимости для определения критических глубин

Критическая глубина потока в канале определяется по зависимости:

м5

(11)

где - коэффициент Кориолиса;

- расход воды в канале, м³ /с;

- ускорение свободного падения, м/с² ;

- площадь живого сечения при критической глубине, м² ;

– ширина воды в канале по верху при критической глубине, м.

2.1.1 Определение критической глубины в канале

Для определения критической глубины в канале выполняются предварительные расчеты в табличной форме (табл.2).

Таблица 2 – Вспомогательные вычисления к определению критической глубины в канале

№ п/п	Величина	Единица измерения	Задаваемые и определяемые величины			Уточненная величина
			1	2	3
1	h к	м	2	3	4	3,23
2		м2	20	34,8	52,8	38,66
3		м	13,2	16,4	19,6	17,14
4		м5	606,06	2569,77	7510,1	2960,95

Поданным таблицы 2 строится график (рис.3) – график зависимости h=f ( )

Рисунок 3 – График зависимости h=f ( )

2.1.2 Определение критического уклона в канале

Критический уклон в канале определяется по формуле:

	(12)
Для его нахождения используем таблицу 2.

2.2 Определение числа Фрудо при глубине равномерного движения

Критерии Фрудо находятся по зависимости:

	(13)

где - средняя скорость движения потока воды в канале, м/с;

- средняя глубина потока в канале, м.

2.3 Характер режима движения воды в канале

Дано:

h₀ = 4,7 м

h _к = 3,23 м

i = 0,00049

Получили:

> hк

i < iк

<1

Характер движения потока воды в канале спокойный.

2.4 Определение вида кривой свободной поверхности в канале

Дано:

h₀ = 4,7 м

h₂ = 1,1 h₀ = 5,17м

h_к = 3,23 м

L = 1920 м

Рисунок 4 – Схемы вида кривых свободной поверхности в канале

2.5 Построение кривой подпора свободной поверхности в канале

Расчет кривой свободной поверхности канала проводится по формуле Б.А.Бахметьева:

	(14)

где - уклон канала по заданию;

- длина участка канала, м;

- глубина при равномерном движении воды в канале (табл.1);

- глубина воды в конце участка, м;

-относительная глубина:

- некоторый расчетный безразмерный параметр:

	(15)

– функции, определяемые по таблицам Б.А. Бахметьева в зависимости от гидравлического показателя русла . Для определения величины используется [3, рис.4].

B- ширина канала по дну;

m – заложение откоса канала.

Построение кривой свободной поверхности ведется при помощи расчета расстояний и h канала (табл.3). Для удобства расчета длина канала L разбивается на пять участков произвольно, длина каждого участка вычисляется из формулы Б.А. Бахметьева (14):

(16)

Таблица 3 – Построение кривой подпора свободной поверхности

№ п/п	Глубина
1	4,8	5,17	1,02	1,1			4,99	22,77
2	4,85	5,17	1,03	1,1			5,01	22,83
3	4,95	5,17	1,05	1,1			5,06	22,99
4	5,1	5,17	1,08	1,1			5,14	23,25

Продолжение таблицы 3

25,66	73,77	2,87	66,23	0,214
25,74	74,23	2,88	66,27	0,214
25,93	75,37	2,91	66,39	0,215
26,23	77,22	2,94	66,5	0,215

3. Шлюз - регулятор

Шлюз-регулятор служит для организованного забора воды из водохранилища и подачи ее в канал. Он состоит из ряда водопропускных отверстий перекрываемых плоскими затворами. Водопропускные отверстия разделяются промежуточными бычками. С берегами шлюз-регулятор сопрягается посредствам береговых устоев. Цель расчета заключается в определение габаритных размеров шлюза-регулятора, определения напора на гребне, подбора размеров плоских затворов. Для расчета шлюза-регулятора используются следующие данные и схемы.

Q_К = 162,5 м³ /c – расход воды в канале

Расчет шлюза-регулятора производится методом последовательных приближений. В начале многие расчетные величины задаются. В процессе расчета они уточняются, поэтому расчет делится на предварительную и уточненную стадии.

1 – порог водослива; 2 – водосливные пролеты; 3 – промежуточные быки;

4 – береговые устои; 5 – затворы

Рисунок 6 – Схема шлюза-регулятора

3.1 Предварительная стадия расчета шлюза-регулятора

1. В первом, приближении выбирается значение произведения εm,

где ε – коэффициент бокового сжатия струи, принимается ε = 1;

m = 0,379– коэффициент расхода шлюза-регулятора по [3, табл.5];

2. Рассчитывается ширина водосливного фронта, по формуле(6):

В = b + mh, м

где b = 6,8 м – ширина канала по дну;

m = 1,6 – заложение откоса канала;

h = 4,7 м – глубина воды в канале.

В = 14,32м

3. Определяется затопляемость водослива. Для этого определяются 2 величины:

1) Подтопление, при h_НБ = h₀ = 4,7 м – глубина нижнего бьефа;

hП = hНБ – РН	(((17)
hП = 3,85 м – величина подтопления. 2) Критическая глубина:
	(((18)

,

Проверяется условие:

h_П = 3,85 м > h_K = 2,44 м – водослив подтопленный.

4. Находится напор на пороге водослива из формулы для подтапливаемых водосливов:

(19) (20) (

где = h_ПОД – высота подтопления, h₂ = 3,85м;

φ_П – коэффициент определяемый по [3, табл.6], φ_П = 0,996

4,296 м

5. Вычисляются габариты затвора:

H_з = 4,796 м

Принимается стандартное значение по [3, табл. 7] - H_затв = 5,0 м

Ширина водосливного отверстия принимается:

Принимается стандартное значение по [3, табл. 7] - b_отв = 10 м

6. Уточняется число водосливных отверстий:

n_от = 2

7. Выбирается толщина бычка:

d_Б = 5м

Назначается число промежуточных бычков

n_Б = n_от – 1 (25)

n_Б = 1

Принимается форма оголовка бычка. Берется самая распространённая

Рисунок 6.1 Форма оголовка быка

8. Находится общая ширина водосливного фронта шлюза-регулятора:

В_шр = 25 м.

На этом предварительная стадия расчета заканчивается. Дальнейший расчет связан с уточнением намеченных размеров.