Гидравлический расчет магистрального канала

После вычисления расчетного расхода с учетом уклонов и допустимой скорости течения проводится гидравлический расчет, суть которого заключается в определении размеров поперечного сечения каналов и его пропускной способности или расхода (Q_n) воды в канале. Пропускная способность через канал не должна превышать расчетных расходов (Q_p) более чем на 5% или быть меньше его на 2%. Гидравлический расчет для магистрального канала ведется для его устья. При этом находятся следующие параметры:

• 1. Расстояние расчетного горизонта воды от бровки или глубину понижения (h₁)
• 2. Ширину канала по дну (b), зависящую от уклона дна, коэффициента откоса (т) и коэффициента шероховатости (n).

При расчете на пропуск летне-осенних паводков расчетный горизонт воды (h₁) в лесах лесохозяйственного назначения принимается ниже бровки канала на 0,4−0,5 м .

Гидравлический расчет магистрального канала, в соответствии с расчетным расходом воды, начинают с определения путем подбора ширины его по дну (b). При этом выбирают такое значение (b), при котором пропускная способность канала (Q_n) равна или приблизительно равна расчетному расходу воды (Q_p).

Дано: глубина канала установленная — 1,5 м; уклон дна канала i =0,45; коэффициент откоса т = 1,50; коэффициент шероховатости п = 0,03. Расчетный модуль стока летне-паводковых вод 0,47 л/с•га, площадь водосбора F = 2600га. В этом случае гидравлический расход воды с водосборной площади равен Q_p=1222л/c или 1,222 м³/с. Учитывая, что разбежка величин Q_p и Q_n допускается в пределах 5−2%, то в нашем случае необходимо подобрать такое сечение, чтобы его пропускная способность была в пределах 1,161 — 1,198 м³/с.

Для дальнейшего расчета составляем Таблицу 3.4, в которую входят основные показатели гидравлического расчета.

Таблица 4.10.

Рабочая глубина МК рассчитывается по формуле:

h_p=H-h₁=, где.

H — установленная глубина канала, м;

h₁ — расчетное расстояние от зеркала воды до бровки канала (0,4−0,5м).

Отсюда находим рабочую глубину МК:

h_p =1,5−0,5=1м.

Ширину канала по дну (b) сначала берем наименьшую — 0,4 м. Площадь живого сечения (щ) определяется по формуле:

щ =(b + m•h_p)h_p

при т = 1,50, b=0,4 м, h_p=1м имеем: щ =(0,4 + 1,50•1) •1=1,9 м².

Смоченный периметр (х) рассчитывается по формуле:

х = b + 2h_{p v}(l+m²).

при т = 1,5, b=0,4 м, h_p=1м имеем: x= 0,4+ 2•1•_v (1+1,5²) = 4 м.

Гидравлический радиус R = щ /х.

R= 1,9/4 = 0,48.

Скоростной коэффициент С и модуль скорости C_vR определяются по таблице и берутся в зависимости от величины гидравлического радиуса и коэффициента шероховатости. В нашем случае гидравлический радиус — 0,48, а коэффициент шероховатости п, который берется из таблицы, будет равен 0,03. Устанавливаем, что С = 26,69 и С_vR = 18,87.

Расходная характеристика К_о представляет собой отношение расчетного расхода Q_p к корню квадратному уклона дна.

К0 = QP/vi = 1,222/v 0,0012 = 35,28.

К = щ•C_vR = 1,9•18,87 =35,85.

Q_n = К•_vi = 35,85•_v 0,0012 = 1,242 м³1с — входит в расчетные пределы (1,197 — 1,283 м³/с).

Таким образом, гидравлический расчет МК закончен.