АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Определение скорости течения в канале

Читайте также:
  1. A прямой участок, чистое русло, ровное дно, максимальная скорость течения в центре реки
  2. D. Определение звука в слове (начало, середина, конец слова)
  3. I Этап. Определение проблемы
  4. I. Первым (и главным) принципом оказания первой помощи при ранениях нижней конечности является остановка кровотечения любым доступным на данный момент способом.
  5. I.2. Определение расчетной длины и расчетной нагрузки на колонну
  6. III. Анализ изобразительно-выразительных средств, определение их роли в раскрытии идейного содержания произведения, выявлении авторской позиции.
  7. IV. Определение победителей.
  8. SDRAM: Определение
  9. Альма-матер на Первом канале
  10. Безработ: определение, типы, естественный уровень, социально-экономические последствия.
  11. Безработица : определение, типы, измерение, последствия
  12. В. Измерение скорости.

Исходные данные

 

Вариант № 1/0

 

ü - расход, м3 =5,7

- ширина канала по низу, м = 2,3

- уклон подводящего канала =0,001

- уклон быстротока =0,20

- уклон отводящего канала =0,0020

- длина быстротока, м =35

- высота перепада, м =2,5

- коэффициент заложения откоса канала =1,5

- коэффициент шероховатости стенок канала =0,0200

 

ü быстроток, перепад и гаситель энергии – прямоугольной формы

материал стенок – бетон (n = 0,014)

 

ü длина каналов не ограничена [1].

 

Гидравлический расчет водопроводящих сооружений

Подводящий канал

 

Устройство подводящего канала необходимо для принятия вод, стекающих по склонам к логу, и подведения к трубе, мосту или быстротоку. Искусственные подходные русла должны обеспечивать пропуск всего расхода без их переполнения.

Расчет подводящего канала сводится к определению нормальной и критической глубины, критического уклона, анализа состояния потока, определению средней скорости и обоснованию укрепления русла. Кроме этого производиться расчет гидравлически наивыгоднейшего профиля канала. Все величины определяются двумя методами, для проверки правильности [1].

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013  
2.1.1. Определение нормальной глубины

 

Нормальная глубина - это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы равномерным.

Основная расчетная формула – формула Шези:[1].

, где (2.1)

-площадь живого сечения, м2;

C – коэффициент Шези, м0,5/с;

R – гидравлический радиус, м;

- уклон канала.

 

Для трапецеидального сечения (рис.1):

, (2.2)

где h –глубина канала, м.

 

 

рис.1 Поперечное сечение подводящего канала.

 

Категория грунта ( = 1,5)– гравелистые и песчано-гравелистые грунты. Характеристика поверхности ( = 0,0200) – каналы в плотном гравии, плотной земле, затянутые илистой пленкой.

 

Таблица 1. Определение расходных характеристик

 

Расчетные формулы Ед. изм. Назначаемые и определяемые величины
м 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
м2 3,29 3,8 4,35 4,92 5,53
м 5,54 5,91 6,27 6,63 6,99
м 0,59 0,64 0,69 0,74 0,79
м0,5 44,70 45,49 46,22 46,90 47,56
м3 112,96 138,29 167,01 198,50 233,77

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013

Приближенно по Н.Н. Павловскому: при R < 1,0 (2.3)

 

Гидравлический радиус в общем случае определяется по формуле

, где (2.4)

- смоченный периметр, м, и для трапецеидального русла может быть определен:

(2.5)

 

Расходная характеристика (модуль расхода):

 

, м3. (2.6)

Графоаналитический метод определения нормальной глубины:

м3 (расходная характеристика, соответствующая нормальной глубине)

График

 

По графику определяем, что

 

 

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013  
В качестве второго метода определения нормальной глубины используем метод проф. Б.А. Бахметева:[2].

1) задаем две произвольно выбранные глубины h1 = 1, 1 м, h2 = 1,2 м и вычисляем для этих глубин К1 и К2. Из таблицы 1 К1 = 167,01 м3, К2 = 198,50 м3/с.

2) из соотношения:

. (2.7)

 

находим гидравлический показатель русла:

. (2.8)

Если предположить, что h2 =h0, a K2 = K0, то можно написать равенство:

. (2.9)

Зададим значение: h1 = 1,1 м из Таблицы 1 К1 = 167,01м3/с.

= = м3/с, Х = 3,970

м

Вывод: по результатам определения нормальной глубины двумя способами для дальнейшего расчета принимаем .

 

2.1.2. Определение критической глубины

 

Критической глубиной называется глубина, отвечающая минимуму удельной энергии сечения.[1].

Уравнение критического состояния потока

 

, где (2.10)

 

- ускорение свободного падения, м/с2;

- площадь живого сечения при критической глубине, м2;

- ширина канала поверху при критической глубине, м;

=1,1 (для дорожно-мостового и аэродромного строительства)

лист
 
КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013    
(2.11)

 

 

рис.2 Поперечное сечение подводящего канала.

 

 

Определение критической глубины методом подбора.

 

 

 

Таблица 2. Определение величин

 

, м , м2 , м , м5
0,4 1,16 3,5 0,44
0,5 1,53 3,8 0,94
0,6 1,92 1,4 1,73
0,7 2,35 4,4 2,95
0,8 2,80 4,7 4,67

 

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013  
График

 

По графику определяем = 0,75 м

В качестве второго метода определения критической глубины используем метод проф. И.И. Агроскина[5].

1) вычислю критическую глубину hk для условного прямоугольного русла с шириной b, равной по дну этого канала по формуле:

(2.12)


 

2) Нахожу значения величины σп по формуле:

(2.13)

 


 

 

3) вычисляю исходную критическую глубину трапецеидального канала по формуле

(2.14)

 

Вывод: по результатам определения критической глубины двумя способами для дальнейшего расчета принимаем .

 

 

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013  

 


2.1.3. Определение критического уклона

Критическим уклоном называется такой уклон, при котором заданный расход Q0 проходит по каналу в условиях равномерного движения с глубиной, равной hk, т.е. при соблюдении равенства:

(2.15)

 

 

а) (2.16)

 

м2

 

б) (2.17)

- спокойное состояние потока


<

>

 

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013  
2.1.4. Расчет канала гидравлически наивыгоднейшего профиля (поперечного сечения)

 

Гидравлически наивыгоднейшим профилем (ГНП) называется такой, у которого при заданной площади поперечного сечения ω, уклоне i0, шероховатости и коэффициенте заложения откоса пропускная способность оказывается наибольшей.[6].

 

Графоаналитический способ.

 

(2.18)

 

Таблица 3. Определение расходов

 

, м , м2 , м , м0,5 , м3
1,3 0,78 3,55 0,65 45,64 4,13
1,4 0,84 4,12 0,70 46,36 5,05
1,5 0,9 4,73 0,75 47,04 6,09

 

График

 

 

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013  
По графику определяем м

(2.19)

тогда м

 

 

рис.3 ГНП и поперечное сечение подводящего канала

для заданной ширины по низу с вычисленной нормальной глубиной.

 

Определение скорости течения в канале

 

м/с – каналы в плотном гравии

м/с - гравелистые и песчаные грунты

 

(2.20)

(2.21)

 

Вывод: Дополнительное укрепление требуется.

 

лист
 
КР-2068982-270800-АДМ-ПД-010-12-2013  
2.2. Быстроток

 

Быстротоком называют искусственное сооружение (русло) с уклоном больше критического ( > ). 1 – входная часть

2 – лоток быстротока (водоскат)

3 – выходной участок

рис.4 Схема быстротока.

 

При высоких скоростях течения на быстротоке поток захватывает пузырьки воздуха, и в результате этого образуется водно-воздушная смесь. Это явление (аэрация) приводит к увеличению глубин, что необходимо учитывать в расчетах.[1].

 

- уклон входного участка

; - для бетонных быстротоков прямоугольного сечения

коэффициент аэрации (зависит от уклона быстротока)

- коэффициент шероховатости стенок и дна для аэрированных потоков

(2.22)

- уклон быстротока

 


1 | 2 | 3 | 4 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.025 сек.)