Расчет сбросного канала при равномерном движении

Министерство образования и науки Украины

Национальна Академия Природоохранного и Курортного Строительства

Кафедра гидромелиорации и ГТС

 

Курсовая работа по дисциплине

Инженерная гидравлика

Гидравлический расчет открытых русел и сооружений

 

Вариант 88

 

Студента группы ВВ-201

Факультета ВРиЭ

 

 

Преподаватель

Руднев В.П.

 

 

Симферополь 2010

                                              СОДЕРЖАНИЕ :

                     

1. Гидравлический расчёт открытых русел

- 1.1 Равномерное движение в открытых руслах

- 1.1.1 Расчет магистрального канала при равномерном движении

                   - 1.1.2.Расчёт сбросного канала при равномерном движении 

       -1.2 Неравномерное движение в открытых руслах

                   -1.2.1 Построение кривых свободной поверхности по методу Чарномского.

              -1.2.2 Расчёт магистрального канала при неравномерном движении (по методу Чарномского)

 

2. Гидравлический расчёт сооружений

       -2.1. Расчёт шлюза-регулятора на магистральном канале

                   -2.1.1 Расчёт пропускной способности шлюза

                   -2.1.2 Определение рабочей ширины шлюза

                   -2.1.3 Расчёт сопряжения бьефов шлюза-регулятора

       -2.2 Методы гашения энергии

                   -2.2.1 Расчёт прорезной водобойной стенки

                   -2.2.2 Расчёт длины крепления за гасителем

       -2.3 Гидравлический расчёт сопрягающих сооружений

                   -2.3.1 Быстротоки

                   -2.3.2 Перепады

 

Инженерная гидравлика

Расчет открытых русел и сооружений

 

Рис.1. Схема гидроузла:

1-водозаборный шлюз-регулятор; 2-магистральный канал; 3- подпорное сооружение;

 4- сопрягающее сооружение; 5- сбросной канал.

 

Исходные данные

 

Номер Вари - анта	Расход Q,м	Уклон дна I0	Грунт	Мутность потока p,кг/м	Удельный вес грунтового скелета	Р, состав взвешенных наносов по фракциям, %
						0,5- 0,25	0,25- 0,1	0,1- 0,05	0,05- 0,01	Менее 0,01
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
14	86	0,00038	Суглинок Тяжелый	0,9	2,1	1	7	14	42	36

 

Задане 1

1.1.Выполнить гидравлический расчет магистрального канала трапециидального поперечного сечения при равномерном движении воды. Определить: глубину наполнения и ширину канала по дну, проверить канал на размыв и заиление.

1.2.Выполнить гидравлический расчет сбросного канала трапециидального поперечного сечения при равномерном движении воды. Определить: уклон дна русла из условия неразмываемости.

1.3. Выполнить гидравлический расчет магистрального канала при неравномерном движении воды. Построить продольный профиль канала с участком неравномерного движения.

 

 

Гидравлический расчет открытых русел

Равномерное движение в открытых руслах

Расчет магистрального канала при равномерном движении

1. По нормативным документам и справочным данным при известных характеристиках грунта назначаются коэффициенты заложения откосов канала m и шероховатость русла n.

n=0.02,

m=1.5.

2. По формуле β г.н=2,5+ m/2 вычисляются значение β при известном значении m .

β г.н=2,5+1,5/2=3,25.

3. При известном β ,задаваясь различными значениями h (от h1 до h7), по формулам

ω =( β+m) , χ =( β +2 )h, β г.н =2( -m)определятся соответствующие значения χ, ω, R. Затем вычисляются соответствующие значения  W (значение W можно определить по справочным данным при известных величинах R и n ). И, наконец, по формуле Q= ω W  вычисляется значение Q,соответствующие задаваемые значения h.                                                                                       Таблица 1.1

 

Определение расхода в зависимости от глубины

h,м	ω,м	χ, м	R, м	W м/с	Q, м /с
0.5	1.19	3.43	0.35	23.4	0.53
1	4.75	6.85	0.69	38.6	3.55
1.5	10.69	10.28	1.04	49.32	9.65
2	19	13.7	1.39	60.22	22.19
2.5	29.69	17.13	1.73	71.52	40.35
3	42.75	20.55	2.08	82.18	68.15
4	76	27.4	2.77	99.11	146.12

 

4. По данным табл. 1.1 строим график Q=f(h) (1.1).

На оси абсцисс находится точка, соответствующая заданному расходу Q  (согласно заданию). С помощью графика на оси ординат определяется искомая глубина h0 , которая является нормальной глубиной потока.     Q =86 ; h0=3.35.

5.Вычисляем ширину канала по дну: b= β *h.

b=3.25*3.35=11 м.

 Затем, учитывая, что Qр>10м /c, полученное числовое значение b округляется до стандартного значения (целого числа метров). Это значение принимается окончательно как ширина канала по дну b .

b =11м /с.

6. Уточняется нормальная глубина потока, обеспечивающая протекание заданного расхода в канале с принятыми геометрическими характеристиками поперечного сечения (bк, m, n), а также определяются средние скорости равномерного движения при Q  , Q  и Q . Для этого при известном значении b , задаваясь различными значениями h, используя методику расчета, изложенного в п.3, по формулам ω  =(b+m h ) h ,

 χ =b+2 h , R= ω / χ,  V=W , Q= ω W   вычисляются χ, ω, R и W, V и Q, соответственно.

 

 

Определение расхода и средней скорости в зависимости от глубины

h, м	ω,м	χ, м	R, м	W м/с	V, м/с	Q, м /с
0.5	5.87	12.8	0.45	28.5	0.55	3.24
1	12.5	14.6	0.85	44.7	0.86	10.83
1.5	19.87	16.4	1.21	57.02	1.1	21.98
2	28	18.2	1.53	66.9	1.29	36.34
2.5	36.87	20	1.84	75.72	1.46	54.16
3	46.5	21.8	2.13	83.48	1.61	75.3
3.5	56.87	23.6	2.4	90.3	1.75	99.63

 

7. По данным таблицы строятся совмещенные графики V=f(h) и Q=f(h) (рис.1.2).С помощью графика Q=F(h) определяется уточненная нормальная глубина h , а с помощью графика V=f(h) – соответствующее значение средней скорости V р.

H =3.2,

V р=3.61.

8. Для заданной величины максимального (форсированного) расхода Q с помощью графика Q=f(h) (рис. 1.2.) определяются соответствующие нормальная глубина h  и средняя скорость V , при которой возможен размыв русла. Подобным образом для Q определяются h  и V , при которой вероятно заиливание канала.

Q =98.9           Q =43

h =3.45       h =2.2

V =1.74       V =1.35

9. По справочным данным, при известной глубине h , и характеристиках грунта, из которого построено ложе канала, определяется допускаемая (не размывающая) скорость течения V доп.

V =3.8

10. Определяется минимально допустимая не заиливающая скорость V . Для этого по справочным данным устанавливается гидравлическая крупность W для всех предельных значений фракций взвешенных наносов. По формуле W   вычисляется средняя крупность W  каждой фракции.

 

Значения средневзвешенной крупности W

d, мм	0.5	0.25	0.1	0.05	0.01
W,мм/с	53	27	8	2.9	0.15

 

 

 

 

 

 Затем по формуле с учетом процентного содержания каждой

 

фракции P вычисляется средневзвешенная гидравлическая крупность . Устанавливается значение М, входящие в формулу:

 

 

 

= =2,85=мм/с =0,0029 м/с

 

При известных характеристиках поперечного сечения водотока b, m, h  , по формулам ω  =(b+m h ) h ,  χ =b+2 h , R= ω / χ, вычисляются ω , χ , и R . По формуле

 

 

                                                                       определяется V .

 

 

µ= =0,0029 м/с

ω =(3,25+1,5*2,2)*2,2=12,716

χ =(3,25+2*2,2 )=9,95

R=12,716/9,95=1,31

V = =0,4 м/с

11. Имея V , V , V . , V , выполняется проверка на размыв и заиливание русла канала. Канал не размывается и не заливается, если выполняется условия

V =1,74 < V  =3,8

и

V =0,4 > V =1,35

Расчет сбросного канала при равномерном движении

1. По нормативным документам и справочным данным назначаются коэффициенты заложения откосов канала m и шероховатости русла n.

n=0.02

m=1.5

 

2. Назначается в первом приближении глубина наполнения канала в диапазоне h =(1÷3)м и по справочным данным определяется допускаемая (не размывающая) скорость течения V

h=2

V =0.95 м/с

3. Принимается расчетная средняя скорость V р 0,95 V

V р=0,95* V =0,9025 м/с

4. Вычисляется площадь живого сечения, необходимая для пропуска сбросного расхода Q  с расчетной скоростью V р  

ω= Q / V р

Q =0,5*Q =43

ω =43/0,9025=47,64 м

5. По формуле β г.н=2,5+ m/2 вычисляется значение β.

β =2,5+1,5/2=3,25

6. С помощью формулы ω =( β+m)  определяется глубина наполнения канала h  во втором приближении.

h = = =3,16 м

7. Вычисляется ширина канала по дну b= β*h и округляется до стандартного значения (целых метров).

b=3.25*3.16=10 м

8. По формулам ω  =(b+m h ) h ,χ =b+2 h , R= ω / χ,  определятся соответствующие значения χ, ω, R. Затем вычисляются соответствующие значение W (значение W можно определить по справочным данным).

ω =(10+1,5*3,16)*3,16=46,5 м

χ =10+2*3,16* =21,3 м

R=46.5/21.3=2.18 м

W(2.18)==84,78 м/с

9. При известных значениях V р, R и W из формулы V=W ,  вычисляется искомый уклон дна канала i .

i = = =0,000112 м

10. Задаваясь различными значениями h, вычисляют соответствующие значения χ, ω, R, и W и Q.

 

h, м	ω,м	χ, м	R, м	W м/с	Q, м /с
0.5	6	11,8	0,5	30,7	1,95
1	11.5	13,6	0,84	44,42	5,41
1.5	18.38	15,4	1,19	56,47	10,99
2	26	17,2	1,51	66,3	18,27
2.5	34.38	19	1,8	74,6	27,18
3	43.5	20,8	2,09	82,44	38,01
3.5	53.37	22.6	2.36	89.3	50.5

 

11. По данным таблицы строится график Q=f(h) (рис. 1.3) С его помощью определяется уточненная нормальная глубина h , которая обеспечивает пропуск заданного расхода Q  в сбросном канале с найденным из условия неразмываемости уклона дна i .

Q =43

h =3,2

---

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 134; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!