Гидравлический расчет подводящего канала

Подводящий канал принимается трапециидальной формы без крепления дна и откосов, поэтому водного потока недолжна превышать допустимой размывающей скорости для грунта, в котором располагается подводящий канал.

Определяем площадь поперечного сечения канала:

.

где [V] - допустимая не размывающая скорость для грунта, в котором проходит подводящий канал (для песка 0,8м/с).

.

Определяем параметры канала:

Глубину воды в канале:

где Н — напор на гребне водосливной плотины (рис.).

Р_В — превышение гребня водосливной плотины над уровнем дна подводящего канала, принимается 0,5ч1,5.

.

Ширину канала по дну:

.

Ширину канала по урезу воды:

.

.

Гидравлический расчет сопрягающего сооружения типа быстроток

· Расчет входной части сопрягающего сооружения.

Входная часть принимается в виде водослива с широким порогом автоматической работы (без затворов и пролетов). Входная часть выполняется в конце соединительного канала.

Геометрический напор над входной частью:

.

где h_к — глубина воды в промежуточном канале; с — превышение входной части над промежуточным каналом (принимается (0,1ч0,15) h_к).

.

Ширина лотка сопрягающего сооружения считается из формулы расходов:

;

.

где m — коэффициент расхода для входной части в виде водослива с широким порогом (0,32ч0,34).

у — коэффициент подтопления принимаем равным 1, т.к. входная часть всегда не подтоплена.

е — коэффициент сжатия 0,96.

Н ₀ — напор на гребне с учетом скорости подхода:

;

.

;

.

Уточняем геометрический напор над входной частью:

;

.

Уточняем превышение отметки входной части над отметкой дна промежуточного канала:

;

.

Затем определяется отметка верха входного порога:

.

.

· Определяем модуль расхода:

;

.

· Задаваясь глубинами воды в быстротоке, определяем площадь живого сечения, смоченный периметр, гидравлический радиус и коэффициент Шези. Глубиной воды задаются до h_кр.

;

.

Расчет рациональнее вести в табличной форме:

щ — площадь живого сечения водного потока для данной глубины:

.

ч — смоченный периметр:

.

R — гидравлический радиус:

.

С — коэффициент Шези:

.

n — коэффициент шероховатости материала лотка быстротока, принимаем в зависимости от материала по справочнику Киселева (1), для бетона 0,012.

По данным таблицы строится график (рис. 4), используя график (рис. 4) и модуль расхода определяется нормальная глубина водного потока в лотке (h₀=0,6) и расчет положения кривой свободной поверхности водного потока в лотке.

Для определения глубины водного потока в любом сечении необходимо построить кривую свободной поверхности, т.к. движение потока не равномерно, то построить можно свободную поверхность по уравнению:

.

Задаваясь глубинами от h_кр определяем расстояние от начала быстротока до данной глубины, расчет сводим в таблицу:

h_i — глубина воды в i сечении.

h_ср — средняя глубина на участке:

b — ширина лотка быстротока, которая принимается прямоугольной формы шириной равной ширине входной части.

щ_cp — средняя площадь:

.

ч_cp — средний смоченный периметр:

.

R_cp — средний гидравлический радиус:

.

n — коэффициент шероховатости материала лотка (0,012).

С_ср — средний коэффициент Шези:

hi.	hcp.	b.	щcp.	чcp.	Rcp.	n.	Ccp.	i.	jcp.	x.	h0.	з.	ц (з).	l.
2.2.	2,2.		30,8.	18,4.	1,67.	0,012.	92,38.	0,16.	105,9.	3.07.	0,52.	4.23.	0.03.	0.00.
2,00.	2,1.		29,4.	18,2.	1,62.		91,72.		105,55.	3.08.		3.85.	0.04.	14,88.
1,50.	1,80.		25,2.	17,6.	1,43.		89,54.		104,1.	3.11.		2.88.	0.07.	45,59.
1,00.	1,40.		19,6.	16,8.	1,17.		85,94.		100,39.	3.17.		1.92.	0.18.	304,88.
0,50.	0,95.		13,3.	15,9.	0,84.		80,41.		92,85.	3.23.		0.96.	0.99.	343,98.

i — уклон быстротока.

j_ср — коэффициент, учитывающий изменения кинетической энергии вдоль потока:

х — гидравлический показатель русла:

.

з — относительная глубина потока:

.

ц (з_i) — принимается по справочнику Киселева (1), в зависимости от гидравлического показателя х.

l — расстояние до сечения, в котором измеряется глубина:

· По заполненной таблице строится график (рис. 5). По данному графику определяется глубина водного потока в конце быстротока, для чего необходимо определить истинную длину быстротока:

;

=> h =2,0 м.

• · Если глубина водного потока в конце быстротока меньше нормальной глубины, то быстроток считается длинным; если глубина воды в конце быстротока больше нормальной глубины, то быстроток считается коротким. В данном случае быстроток короткий — h=2>h₀=0.52
• · Определяется режим сопряжения водного потока с нижним бьефом. Глубина воды в конце быстротока принимается сжатой глубиной, затем определяется сопряженная глубина:

.

q₀ — удельный расход на метр ширины лотка быстротока:

;

.

.

· определяем тип прыжка:

h₂ = d_2max — прыжок в критическом состоянии.

h₂> d_2max — прыжок отогнан.

h₂< d_2max — прыжок затоплен.

В данном случае прыжок затоплен — h₂=4,27< d_2max=5 колодец не устраивается.

• · Определяем длину водобойной плиты:
• · .

Гидравлический расчет отводящего канала

Отводящий канал принимается трапецеидальной формы без крепления дна и откосов, поэтому скорость водного потока не должна превышать допустимой размывающей скорости для грунта, в котором располагается отводящий канал.

Определяем площадь поперечного сечения канала:

.

где [V] - допустимая не размывающая скорость для грунта, в котором проходит отводящий канал (для песка 0,8м/с).

.

Определяем параметры канала:

Глубину воды в канале:

.

Ширину канала по дну:

.

.

Ширину канала по урезу воды:

.

.