Материал: 2441

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Продолжение прил. 3

Пример вычисления. Дано: расход Q = 4 м3/с, ширина канала понизу b = 2 м, уклон i = 0,07, коэффициент откоса m = 1,5, коэффициент шероховатости n = 0,0270. Необходимо найти нормальную глубину h0.

Решение. Расчёт методом Б.А. Бахметева выполняют в следующей после-

С

 

 

 

 

довательности:

 

 

 

 

а) определяют необходимую расходную характеристику, соответствую-

щую нормальной глуб не h0 по формуле (8) настоящего пособия:

 

К0

 

4,0

15,12м3/с;

 

 

 

них

0,07

 

 

 

 

 

б) зададаются двумя произвольными значениями глубин и вычисляют для расходные характер стики, используя формулы (2), (3), (6), (7), (9). Для

удобства расчёт представляют в та личной форме (табл. П.3.2);

1

 

 

y

бА0,5

Таблица П.3.2

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт расходных характеристик

 

 

Расчётная формула

Ед. изм.

 

 

Назначаемые и определяемые величины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1

 

 

 

h2

 

h

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

0,4

 

(b m h) h

м2

 

 

 

 

 

0,40

 

 

 

0,80

 

b 2 h

1 m2

м

 

 

 

 

 

2,40

 

 

 

2,80

 

R

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

0,17

 

 

 

0,29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

R

 

 

 

м /с

 

 

37,22

 

 

 

41,56

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K C

 

 

м3

 

 

 

 

 

6,08

 

 

 

17,77

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

в) определяют гидравлический показатель русла Х, используя формулу

(П.3.11):

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2lg

 

 

 

 

0,93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

17,77

 

3,1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) вычисляют нормальную глубину h0

по формуле (П.3.12):

 

 

2

15,12 3,1

h0 0,2 0,36м.6,08

Искомая нормальная глубина равна 0,36 м.

61

Продолжение прил. 3

6.Определение нормальной глубины в трапецеидальном канале по графику.

Расчёт нормальной глубины в трапецеидальном сечении по графику, представленному на рис. П.3.4 из работы [9], рассмотрим на следующем

Спримере.

и бА Д И

Рис. П.3.4. График для определения нормальной глубины в трапецеидальном русле

62

Окончание прил. 3

Пример вычисления. Дано: расход Q = 2 м3/с, ширина канала понизу b = 1,2 м, уклон i = 0,005, коэффициент откоса m = 1, коэффициент шероховатости n = 0,0225. Необходимо найти нормальную глубину канала h0.

Решение. По формуле (П.3.5) определяют расходную характеристику К0,

С

 

 

 

 

 

 

 

соответствующую нормальной глубине:

 

 

 

 

 

K0

2

 

28,3м3/с.

 

 

 

0.005

 

 

 

Безразмерный показатель С вычисляют по формуле

 

 

С

 

b2,67

 

 

 

 

,

 

(П.3.13)

 

 

 

 

 

 

n K0

 

где b n – заданные вел ч ны ширины канала понизу и коэффициента шерохо-

ватости.

 

 

 

 

 

 

 

бА

 

Для сходных данных

 

 

 

2,67

 

 

 

С

1,2

2,54.

 

и 0,0225 28,3

 

Откладывают выч сленное значение С на оси абсцисс в верхней части графика (см. р с. П.3.4) проводят ординату до пересечения с кривой m = 1. Таким образом, находят ординату (отношение нормальной глубины к ширине ка-

нала по дну), соответствующую точке пересечения: h0 0,535. Из полученного b

отношения вычисляется нормальная глубина:

h 0,535 1,2 0,64м.

0 ДПриложение 4

Способы определения критической глубины

1. Графический метод (метод энергии).

Расчёт производится с использованием уравнения удельной энергии сечения

Э h

Q2

,

(П.4.1)

0

 

2 g 2

 

 

где h – глубина, м; – коэффициент Кориолиса; Q – расход в русле (канале),

м3/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; – площадь живого сечения, м2.

Порядок расчёта:

И

1.Задаваясь произвольно выбранными значениями глубин, определяют соответствующие значения удельной энергии сечения.

2.По вычисленным данным строят график зависимости Э f h . На по-

строенном графике на оси Э минимальному значению энергии будет соответствовать критическая глубина.

3. Расчёт удобно представлять в табл. П.4.1.

63

Продолжение прил. 4

Таблица П.4.1

Расчёт удельной энергии сечения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

2

 

 

 

Q2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

h, м

 

 

(b m h) h, м

 

 

 

 

, м

 

Э, м

 

 

 

 

 

 

2 g 2

 

h1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Э1

 

 

h2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Э2

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

Э

 

 

найти

 

 

 

 

Эn

 

 

hn

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

Пр мер выч

 

слен

я. Дано: расход Q = 12 м3/с, ширина канала по дну

 

b = 3 м, m = 2. Необход мо

критическую глубину hк.

 

 

 

 

 

 

 

 

бА

 

 

Таблица П.4.2

 

 

 

 

 

 

Пр мер расчёта удельной энергии сечения

 

 

 

 

h, м

 

 

(b m h) h, м

 

 

Q2

, м

 

Э, м

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 g 2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

0,90

 

 

 

 

4,32

 

 

0,4326

 

 

1,3326

 

 

0,91

 

 

 

 

4,39

 

 

0,4196

 

 

1,3296

 

 

0,92

 

 

 

 

4,45

 

 

0,4072

 

 

1,3272

 

 

0,93

 

 

 

 

4,52

 

 

0,3952

 

 

1,3252

 

 

0,94

 

 

 

 

4,59

 

 

0,3837

 

 

1,3237

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

0,95

 

 

 

 

4,66

 

 

0,3726

 

 

1,3226

 

 

0,96

 

 

 

 

4,72

 

 

0,3619

 

 

1,3219

 

 

0,97

 

 

 

 

4,79

 

 

0,3516

 

 

1,3216

 

 

0,98

 

 

 

 

4,86

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3417

 

 

1,3217

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

0,99

 

 

 

 

4,93

 

0,3321 1,3221

 

1,00

 

 

 

 

5,00

 

 

0,3229

 

 

1,3229

 

 

 

Решение. Задаются значениями глубин и определяют соответствующее

 

им значение

удельной

энергии

сечения

по формуле (11). Расчёт –

 

в табл. П.4.2.

По

полученным данным

строят график

зависимости

Э f h (рис. П.4.1).

На построенном графике по оси Э минимальному значению энергии соответствует критическая глубина hк 0,97 м.

64

Продолжение прил. 4

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

Агроскина

 

Рис. П.4.1. График зависимости удельной энергии

Э сечения от глубины

2. Метод проф. И.И.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одним из наиболее простых способов определения критической глубины

с использованием эмпирического выражения является метод

. . Агроскина:

h

h

 

 

 

n 0,105 2

 

(П.4.2)

1

,

к

кр

 

3

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

И

где n – безразмерный показатель, определяемый по формуле (П.4.3) при задан-

ных величинах коэффициента заложенияДоткоса m и ширины канала понизу b;

hкр – приближённо вычисленная критическая глубина, определяемая из выраже-

ния (П.4.4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

m hкр

;

 

 

 

(П.4.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

3

 

 

Q

2

,

 

(П.4.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кр

 

 

 

 

g b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где – коэффициент Кориолиса; g –ускорение свободного падения; b – заданная ширина канала понизу; Q – заданный расход в канале (русле).

65