Расчет канала на равномерное и неравномерное движение. Расчет гидравлического прыжка, страница 3

Линия пересечения свободной поверхности воды в канале с вертикальной продольной плоскостью называется кривой свободной поверхности (КСП).

Если глубина потока вдоль течения возрастает, то КСП называется кривой подпора, если глубина уменьшается – кривой спада.

Расчет кривых свободной поверхности в нецилиндрических руслах сложен тем, что в этом случае геометрические и многие гидравлические характеристики поперечного сечения потока зависят не только от глубины, но и от продольной координаты сечения l, т.е. , ,  и  т.п. Поэтому, задавай шаг по глубине , следует вычислять  методом последовательных приближений по формуле:

Все расчеты сводим в таблицу. Для начала необходимо вычислить шаг по глубине по формуле:

где  – глубина воды в канале перед регулирующим сооружением,  – нормальная глубина на подводящем участке канала, равная 4,2 м, 10 – количество участков. Глубину воды в канале перед регулирующим сооружением рассчитаем по формуле:

Таким образом, получаем:

На каждом участке ведем расчет исходя из двух глубин. На первом участке начальная глубина равна глубине воды в канале перед регулирующим сооружением. Каждая последующая глубина будет отличаться от предыдущей на шаг по глубине. Если глубины рассчитаны верно, то на десятом участке первая глубина, равная  совпадет с предыдущей на девятом участке. Последнее значение глубины равно

№ участка
	м		м	м	м	м		м	м		-	-	м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
I	7,560	171,052	0,0033	7,5633	0,3145	7,40	165,04	41,18	4,01	90,02	0,000002138	0,000023262	13519,90
	7,245	159,133	0,0038	7,2488
II	7,245	159,133	0,0038	7,2488	0,3144	7,09	153,33	39,72	3,86	89,46	0,000002605	0,000022795	13792,49
	6,930	147,629	0,0044	6,9344
III	6,930	147,629	0,0044	6,9344	0,3142	6,77	142,03	38,25	3,71	88,88	0,000003201	0,000022199	14153,79
	6,615	136,543	0,0052	6,6202
IV	6,615	136,543	0,0052	6,6202	0,3141	6,46	131,16	36,79	3,56	88,28	0,000003965	0,000021435	14653,60
	6,300	125,874	0,0061	6,3061
V	6,300	125,874	0,0061	6,3061	0,3139	6,14	120,69	35,32	3,42	87,66	0,000004943	0,000020457	15344,38
	5,985	115,621	0,0072	5,9922
VI	5,985	115,621	0,0072	5,9922	0,3136	5,83	110,65	33,86	3,27	87,01	0,000006243	0,000019157	16369,99
	5,670	105,785	0,0086	5,6786
VII	5,670	105,785	0,0086	5,6786	0,3132	5,51	101,02	32,39	3,12	86,34	0,000007972	0,000017428	17971,08
	5,355	96,366	0,0104	5,3654
VIII	5,355	96,366	0,0104	5,3654	0,3128	5,19	91,81	30,93	2,97	85,63	0,00001031	0,00001509	20728,96
	5,040	87,363	0,0126	5,0526
IX	5,040	87,363	0,0126	5,0526	0,3121	4,88	83,02	29,46	2,82	84,89	0,00001351	0,00001189	26248,95
	4,725	78,777	0,0155	4,7405
X	4,725	78,777	0,0155	4,7405	0,3112	4,57	74,64	27,99	2,66	84,11	0,00001805	0,00000735	42340,13
	4,410	70,608	0,0193	4,4293

Пример расчета таблицы для h=7,56 м и 7,245м:

1.  Площадь живого сечения:

2.  Скоростной напор:

3.  Удельная энергия сечения:

4.  Разность значений удельной энергии:

5.  Средняя глубина на участке:

6.  Новая площадь живого сечения на участке:

7.  Смоченный периметр:

8.  Гидравлический радиус:

9.  Коэффициент Шези:

10.Уклон дна на данном участке:

где скорость на участке высчитывается по формуле:

11.Разность уклонов:

12.Разность продольных координат сечения:

 

Сумма разностей продольных координат есть длин кривой свободной поверхности на подводящем участке:

По полученным точкам строим кривую подпора на подводящем участке (рис.7).

2.4.Построение кривых свободной поверхности на отводящем участке канала

Длина отводящего участка канала задана и равна 520 м. На данном участке будет две КСП: кривая подпора и кривая спада.

2.4.1.  Построение кривой подпора на отводящем участке канала

Определение кривой подпора было дано в предыдущем пункте (см. п. 2.3).