1. Исходные данные

1. Общие замечания к исходным данным

а) вариант работы выбирается по последней цифре номера зачетной книжки студента, кроме уклона отводящего канала, который находится по предпоследней цифре номера зачетной книжки;

б) быстроток, перепад в гаситель энергии – прямоугольной формы, материал стенок – бетон (n = 0,014) [1,4,8];

в) длина каналов не ограничена;

г) буквенные обозначения исходных данных следующие:

Q₀ – расход, м³/ с; b – ширина канала понизу, м; i₀₁ – уклон подводящего канала; i₀₂ – уклон быстротока; i₀₃ – уклон отводящего канала; l – длина быстротока, м; P – высота перепада, м; m – коэффициент заложения откоса канала; n – коэффициент шероховатости стенок канала.

2. Исходные данные по вариантам

Исходные данные для курсовой работы выбираются по табл. 1.1.

Таблица 1.1

№ варианта	Обозначение величин
	Q0	b	i01	i02	i03	l	P	m	n
1	2,4	1,2	0,001	0,10	0,0020	30	2,0	1,5	0,0250
2	7,1	2,2	0,002	0,15	0,0025	35	2,5	2,0	0,0200
3	8,8	2,3	0,003	0,20	0,0036	30	2,3	3,0	0,0225
4	6,3	1,5	0,001	0,17	0,0016	40	3,0	1,5	0,0250
5	5,8	2,0	0,002	0,19	0,0025	20	3,2	2,0	0,0225
6	7,4	2,5	0,003	0,11	0,0036	25	2,8	3,0	0,0200
7	2,9	1,0	0,002	0,12	0,0025	45	2,5	1,5	0,0250
8	3,8	1,5	0,003	0,13	0,0036	15	3,0	2,0	0,0225
9	4,3	2,2	0,001	0,15	0,0015	10	2,5	3,0	0,0250
0	5,7	2,3	0,001	0,20	0,0015	35	2,5	1,5	0,0200

2. Гидравлический расчет водопропускных сооружений

1. 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 необходимо привести расчет гидравлически наивыгоднейшего профиля канала.

2.1.1. Определение нормальной глубины

Нормальная глубина h₀ – это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы равномерным [2,10].

Эта глубина никак не связана с типом искусственного сооружения, а определяется естественным (бытовым) состоянием водотока, поэтому се также называют бытовой глубиной h_б.

Основная расчетная формула - формула Шези:

Q₀ = ω · C · , (2.1)

где ω – площадь живого сечения, м²; С – коэффициент Шези, м^0,5/с;

R – гидравлический радиус, м; i₀ - уклон канала.

Для трапецеидального сечения (рис. 2.1)

ω = (b + m · h) · h, (2.2)

где h - глубина канала, м.

Рис. 2.1

Согласно рекомендациям [2.4] во всех случаях расчета каналов для определения коэффициента Шези С может применяться формула Н.Н. Павловского:

С = · R ^y , (2.3)

где y = f (n, R) .

Приближенно можно по Н.Н. Павловскому считать:

при R < 1,0 м у = 1,5, (2.4)

при R > 1,0 м y = 1,3. (2.5)

Гидравлический радиус в общем случае определяется по формуле

R = , (2.6)

где χ – смоченный периметр, м, и для трапецеидального русла может быть определен

χ = b + 2 · h. (2.7)

Важным показателем при расчете является расходная характеристика (модуль расхода) К₀, м³/с:

К₀ = , м³/с. (2.8)

Расчет выполняют в следующем порядке:

а) определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине h₀₁, вычисляя:

К₀₁ = ;

б) задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин h₁, h₂, h₃, … , вычисляем соответствующие расходные характеристики К₁, К₂, К₃, … по формуле

К = ω · C · . (2.9)

Для удобства расчет сводится в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Расчетные формулы	Ед. изм.	Назначаемые и определяемые величины
		h1	h2	h3	h4	h5
h ω = (b + m · h) · h χ = b + 2 · h R = ω/χ С = · R y К = ω · C ·	м м2 м м м0,5/с м3/с	К1	К2	К3	К4	К5

Примечание. Перед вычислением коэффициента Шези С необходимо определять числовое значение показателя степени у;

в) строим кривую K = f (h) по значениям глубин и

соответствующих расходных характеристик: h₁ → К₁, h₂ → К₂, h₃ → К₃, …

Масштаб для построения графика выбирается следующий: для оси глубин в 1 см по вертикали вкладывается 0,2 м (1:20), для оси расходных характеристик масштаб произвольный (рис.2.2);

г) на построенном графике по оси расходных характеристик откладываем числовое значение К₀, поднимаем вертикаль до пересечения с кривой К = f (h) и слева с оси глубин снимаем числовое значение, соответствующее нормальной глубине h₀ (рис.2.3).

Рис. 2.2 Рис. 2.3