Другие предметы \ Гидравлика

Определение глубины равномерного движения на отводящем участке канала. Определение средних скоростей движения воды в канале, страница 2

В данном случае диаметр частиц песка, слагающего русло канала, равно 1,5 мм. Используя табличные значения, получаем, что при диаметре частиц 1 мм и нормальной глубине 3 м=0,62м/с, а при глубине 5 м - 0,65м/с. Таким образом, для диаметра 1 мм и глубины 3,15 м равна:

При диаметре частиц 2 мм и нормальной глубине 3 м =0,79м/с, а при глубине 5 м - 0,83 м/с.Таким образом, для диаметра 2 мм и глубины 1,9 м равна:

Чтобы найти максимально допустимую скорость на отводящем участке для диаметра 1,5 мм, надо интерполировать полученные значения:

Аналогично делаем и для отводящего участка с нормальной глубиной 2,9 м.

Чтобы участки не размывались, должны выполняться условия:

Сравнив, получаем, что на подводящем и отводящем участках скорости больше максимально допустимых значений. Следовательно, участки будут размываться.

Для того чтобы не происходило размытие грунта, необходимо прировнять скорости движения воды к скорости неразмывания:

Зная скорость, необходимо найти новую нормальную глубину и уклон дна подводящего участка.

Найдем новую площадь живого сечения:

В то же время площадь живого сечения можно найти по формуле:

Соответственно, приравнивая эти два выражения, получаем квадратное уравнение, из которого можно найти новую нормальную глубину:

Для того, чтобы найти уклон, воспользуемся преобразованной формулой Шези для скорости:

где R (гидравлический радиус) находится по формуле:

В свою очередь смоченный периметр находится по формуле:

а новая площадь живого сечения:

Таким образом, получаем:

Зная гидравлический радиус, можно найти коэффициент Шези:

Теперь можем рассчитать уклон:

Проводим аналогичные действия:

Условие выполняется:

3,94 м >3,15 м

4,13 м >2,9 м

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ГЛУБИНЫ h_K И КРИТИЧЕСКОГО УКЛОНА i_K КАНАЛА

4.1. Определение критической глубины h_К

Воспользуемся уравнением для нахождения критической глубины:

, (4.1)

где α – корректив кинетической энергии (α = 1).

Найдём значение, соответствующее заданному расходу в канале:

м².

Составим таблицу, отражающую зависимость значения от глубины канала (табл. 4.1).

Таблица 4.1

h	B	ω	ω³/B
м	м	м²	м⁵
1,00	15,03	13,03	147,19
1,20	15,83	16,12	264,42
1,30	16,23	17,72	342,77
1,40	16,63	19,36	436,47
1,50	17,03	21,05	547,31

Пример расчёта таблицы (для h = 1 м):

1. Ширина канала по верху определяется по формуле (2.1):

B = 11,03 + 2 * 2 * 1 = 15,03 м.

2. Площадь живого сечения определяется по формуле (1.4):

ω = (11,03 + 2 * 1) * 1 = 13,03 м².

3. м⁵.

По данным таблицы 4.1 строим график зависимости значения от глубины канала h (рис. 4.1). По построенному графику определяем критическую глубину канала:

м² =>h_K = 1,22 м.

4.2. Определение критического уклона i_К

Критический уклон определяется по формуле:

, (4.2)

где g – ускорение свободного падения (g = 9,8м²/с).

Величины С, В, χ зависят от критической глубины h_K. Найдём их значения:

- по формуле (1.4):

ω(h_K) = (11,03 + 2 * 1,22) * 1,22 = 16,43 м²;

- по формуле (2.1):

В(h_K) = 11,03 + 2 * 2 * 1,22 = 15,91 м;

- по формуле (1.5):

м;

- по формуле (1.6):

м;

- по формуле (1.7):

м^1/2/с.

Подставляем найденные значения в формулу (4.2):

В итоге получаем: i_К = 0,003.

Рис. 4.1.График зависимости w3/B от h

5. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА УДЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ СЕЧЕНИЯ

Удельная энергия сечения определяется по формуле:

. (5.1)

Составим таблицу, отражающую зависимость удельной энергии сечения от глубины (табл. 5.1).

Таблица 5.1

h	ω	υ	αυ²/2g	Э(h)
0,50	6,02	8,76	3,92	4,42
0,60	7,34	7,18	2,63	3,23
0,80	10,10	5,22	1,39	2,19
1,00	13,03	4,04	0,83	1,83
1,10	14,55	3,62	0,67	1,77
1,20	16,12	3,27	0,55	1,75
1,22	16,43	3,21	0,52	1,74
1,30	17,72	2,97	0,45	1,75
1,40	19,36	2,72	0,38	1,78
1,50	21,05	2,50	0,32	1,82
1,80	26,33	2,00	0,20	2,00
2,00	30,06	1,75	0,16	2,16
2,20	33,95	1,55	0,12	2,32