Пример оформления и вычисления гидравлических характеристик комплекса водоотводных сооружений при выполнении самостоятельной (курсовой) работы
|
1. Исходные данные. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
СибАДИ |
|||||||||||||||
|
Выполнить гидравлический расчет водоотводных сооружений по ис- |
||||||||||||||
ходным данным, пр веденным в табл. П.6.1. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Таблица П.6.1 – Исходные данные по варианту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Номер |
|
|
|
|
Обозначения величин |
|
|
|
|
|||||
|
варианта |
|
Q0, м3/с |
b, м |
|
i0 |
|
i0 |
2 |
i0 |
3 |
l, м |
m |
n |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
29 |
|
4,0 |
2,0 |
|
0,001 |
|
0,07 |
0,005 |
30 |
1,5 |
0,0270 |
|
||
|
Быстроток гас |
тель энергии: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
- прямоугольной формы (m = 0); |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
- матер |
ал стенок – |
етон (коэффициент шероховатости по бетону |
||||||||||||
n =0,014). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Гидравлический расчёт подводящего канала.
Расчет подводящего канала сводится к определению нормальной и критической глубин, критического уклона, геометрических характеристик гидравлически наивыгоднейшего профиля, средней скорости потока. По результатам расчета требуется сделать выводы о состоянии потока и необ-
ходимости дополнительного укрепления дна откосов канала.
2.1. Определение нормальной глубины.
Нормальная глубина h0 – это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы
равномерным.
Для определения нормальной глубины воспользуемся графоаналити-
ческим методом:
71
Продолжение прил. 6
1. По формуле (8) определяем необходимую расходную характери-
стику, соответствующую нормальной глубине h0 : |
|||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
K0 |
|
4,0 |
|
126,49 м3/с. |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
0,001 |
|
|
|||
Си3 бАДИ |
|||||||||
2. Для вычисления коэффициента Шези С определяем числовое зна- |
|||||||||
чение показателя степени y: т.к. гидравлический радиус R < 1,0 м, то по |
|||||||||
формуле (4) |
y 1,5 |
0,0270 |
0,25; для R > 1,0 м y 1,3 |
0,0270 |
0,22. |
||||
3. Задаваясь ч |
словыми значениями глубин, вычисляем соответ- |
||||||||
ствующ е |
м расходные характеристики, используя формулы (2), (3), (6), |
||||||||
(7), (9). Расчёт сведем в та л. П.6.2.
Таблица П.6.2 – Расчёт расходных характеристик для трапецеидального участка водоотвода
Расчётная формула |
Ед. |
Назначаемые и определяемые величины |
|||||||||||||
|
зм. |
h1 |
h2 |
h3 |
h4 |
h5 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
h |
|
|
|
|
|
м |
|
0,2 |
0,5 |
0,8 |
1,1 |
1,4 |
|||
(b m h) h |
м2 |
0,46 |
1,375 |
2,56 |
4,015 |
5,74 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b 2 h |
1 m2 |
|
|
м |
|
2,72 |
3,80 |
4,88 |
5,97 |
7,05 |
|||||
R |
|
|
|
|
|
|
м |
|
0,17 |
0,36 |
0,52 |
0,67 |
0,81 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
y |
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
||
C |
|
|
R |
|
|
|
м |
|
/с |
23,90 |
28,82 |
31,59 |
33,59 |
35,21 |
|
n |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
K C |
R |
|
|
м3/с |
4,52 |
23,83 |
58,54 |
110,64 |
182,39 |
||||||
4. Строим график К = f(h) (рис. П.6.1) по значениям глубин соот-
ветствующих им расходных характеристик (см. табл. П.6.2).
На построенном графике откладываем числовое значение
K01 126,49м /с, поднимаем вертикаль до пересечения с кривой и слева с
оси глубин снимаем числовое значение, соответствующее нормальной глубине (см. рис. П.6.1).
72
Продолжение прил. 6
Принимаем h01 =1,17 м.
Второй метод определения нормальной глубины – самостоятельно.
С |
|
|
|
|
|
|||
и |
|
|
|
|
|
|||
м , h |
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина |
бА |
|||||||
|
||||||||
|
Расходная характеристика, м3/с |
|
||||||
|
Рисунок П.6.1 – |
График зависимости К = f(h) |
||||||
|
|
|
|
Д |
||||
|
2.2. Определение критической глубины. |
|
||||||
|
Критической глубиной hк называется глубина, отвечающая миниму- |
|||||||
му удельной энергии сечения. |
|
|
|
|
|
|||
|
Для определения критической глубины воспользуемся методом |
|||||||
подбора: |
|
|
|
|
|
|||
|
1. Определяем числовое значение левой части уравнения (12): |
|||||||
|
|
Q2 |
1,1 4,0 |
2 |
5 |
|
||
|
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1,79 м |
. |
|
|
g |
|
|
||||
|
|
9,81 |
|
И |
||||
2. Задаваясь числовыми значениями глубин, вычисляем соответст-
вующие им значения величин 3 .
B
Расчёт сведём в табл. П.6.3.
73
Продолжение прил. 6
Таблица П.6.3 – Расчёт величины ω3/B для трапецеидальных участков водоотвода
|
h, м |
|
|
(b m h) h, м2 |
|
B b 2 m h, м |
|
ω3/B, м5 |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
|
4 |
|
|
0,4 |
|
|
1,04 |
|
3,2 |
|
|
0,35 |
|
С |
|
1,375 |
|
3,5 |
|
|
0,74 |
|
||
0,5 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,6 |
|
|
1,74 |
|
3,8 |
|
|
1,39 |
|
0,7 |
|
|
2,135 |
|
4,1 |
|
|
2,37 |
|
|
0,8 |
|
|
2,56 |
|
4,4 |
|
|
3,81 |
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
||||
|
3. тро м граф к ω3/B=f(h) (рис. П.6.2). |
|
|
|||||||
|
Глубина h, м |
бА |
|
|
||||||
|
|
|
Д |
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
3/В, м5 |
И |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Рисунок П.6.2 – График зависимости ω3/B=f(h) |
|
|
||||
|
4. На построенном графике (см. рис. П.6.2) по оси |
3 |
на основа- |
|||||||
|
|
|||||||||
B
нии уравнения критического состояния потока откладываем числовое
74
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение прил. 6 |
||
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
значение величины |
|
0 |
|
, поднимаем вертикаль до пересечения с |
|||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кривой |
3 |
= f (h) и с оси глубин снимаем числовое значение критиче- |
|||||||||||||||||
B |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ской глубины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Пр н маем hк |
= 0,64 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Второй метод определения критической глубины – самостоятельно. |
|||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2.3. Определен е кр тического уклона. |
|
|
|||||||||||||||||
Кр т ческ м уклоном iк |
|
называется такой уклон, при котором за- |
|||||||||||||||||
данный расход Q0 |
|
|
|
|
|
по каналу в условиях равномерного движения |
|||||||||||||
проходит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
бА |
|
|
|||||||||||||||
с глубиной, равной |
hк . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для определения критического уклона на подводящем канале опре- |
|||||||||||||||||||
делим значения ω, С, R и χ для критической глубины hк = 0,64 м по фор- |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
мулам (2), (3), (6), (7). |
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||||||||
Площадь живого сечения |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
. |
|
|
|
|
|
|
(2,0 1,5 0,64) 0,64 1,90м |
||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Смоченный периметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
к |
2,0 2 0,64 |
1 1,52 4,31 м. |
||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Гидравлический радиус |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
1,90 |
|
0,44м. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
4,31 |
|
И |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||||||
Коэффициент Шези |
|
1 |
|
|
0,441,5 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
30,26м0,5/с. |
|||||||||||
|
|
|
|
Ск |
|
|
0,025 |
||||||||||||
|
|
|
|
0,027 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Критический уклон вычисляем по формуле (15)
75