4.3 Гидравлический расчет нижнего бьефа плотины

Дано:

Q_B = Q_max – Q_потр= 2300 м³/с

Вв = Вд + nБ dБ,

(45)

В_в= 120+1,5∙11=136,5 м - ширина водосливного фронта с учетом быков

Т₀ = Рн + Н_проф - удельная энергия потока

Т₀= 20,53322 + 4,46678 = 25 м

Расчёт выполняется в следующей последовательности:

1) Определяется удельный расход рисбермы

(46)

2) Находится глубина потока в сжатом сечении методом приближения:

(47)

где - коэффициент скорости.

Т.к. величина находится в обеих частях уравнения, то задача решается методом приближения в табличной форме, табл. 5.

Таблица 5 – Определение сжатой глубины в НБ

0,00	25	0,84577	100%
0,84577	24,15423	0,86045	1,706%

Т.к. полученное значение меньше 5%, то принимается 0,84577 м.

3) Вычисляется значение критической глубины в НБ. Ширина реки в НБ больше ширины плотины. Это дает право предполагать, что за плотиной формируется прямоугольное сечение

(48)

м

Поскольку 0,84577 м <3,17 м, то за плотиной наблюдается бурный режим потока.

4) Вычисляется сопряженная глубина потока

(49)

= 8,26674 м

Т.к. = 8,26674 м > h_НБ = 5 м, то наблюдается отогнанный гидравлический прыжок.

При отогнанном гидравлическом прыжке скорости в НБ достаточно велики. Это приводит к интенсивному размыву дна, для исключения этого явления необходимо предусмотреть гасители энергии падающего водного потока в виде водобойного колодца.

4.4 Расчёт водобойного колодца

На практике этот расчёт выполняется с помощью двух зависимостей:

	(50)
	(51)

где σ= 1,05 ÷ 1,1- степень заполнения (гарантирует обеспеченность затопления потока в нижнем бьефе).

d- глубина колодца.

Рисунок 10 –Определение габаритов водобойного колодца

Решение поставленной задачи выполняется графически на основе расчётных данных, представленных в таблице 6.

Таблица 6 – Расчёт глубины водобойного колодца

d, м	Е0=РН+d+Н0, м			hкол= σ	hкол=d+ hНБ
2	27	0,8269	8,3739	8,79261	6,1
4	29	0,79699	5,556	5,8338	8,1
2,9	27,9	0,81303	8,4551	8,87786	7

По данным таблицы строится график (рис.11), по которому определяется глубина колодца, d= 2,9 м.

Рисунок 11 – Определение глубины колодца по графику

Длина водобойного колодца определяется по формуле:

(52)

где β= 0,7÷0,8

l_кол= 0,7⋅ 8,4551 = 5,9186 м

h_кол=d+h_НБ= 2,9 + 4,1 = 7 м.

4.5 Построение профиля водосливной плотины

Сливная грань водосливной плотины строится в координатах Кригера-Офицерова. В качестве исходного параметра служит профилирующий напор Н_проф=4,46678 м на гребне плотины. Расчёт ведётся в соответствии с

[3, табл.11].

Таблица 7 – Координаты водосливной грани плотины

Нпроф=1			Нпроф=4,46678
Х	У	Х			У
0	0,126	0			0,563
0,1	0,036	0,447			0,161
0,2	0,007	0,893			0,031
0,3	0,000	1,34			0,000
0,4	0,006	1,787			0,027
0,5	0,027	2,233			0,121
0,6	0,06	2,68			0,268
0,7	0,1	3,127			0,447
0,8	0,146	3,573			0,652
0,9	0,198	4,02			0,884
1	0,256	4,467			1,143
1,1	0,321	4,913			1,434
1,2	0,394	5,360			1,760
1,3	0,475	5,807			2,122
1,4	0,564	6,253			2,519
1,5	0,661	6,700			2,953
1,6	0,764	7,147			3,413
1,7	0,873	7,594			3,899
1,8	0,987	8,04			4,409
1,9	1,108	8,467			4,949
Продолжение таблицы 7
2	1,235	8,934			5,516
2,1	1,369	9,380		6,115
2,2	1,508	9,827		6,736
2,3	1,653	10,274		7,384
2,4	1,894	10,720		8,460
2,5	1,96	11,167		8,755
2,6	2,122	11,614		9,479
2,7	2,289	12,060		10,224
2,8	2,462	12,507		10,997
2,9	2,64	12,954		11,792
3	2,824	13,400			12,614
3,1	3,013	13,847			13,458
3,2	3,207	14,294			14,325
3,3	3,405	14,740			15,209
3,4	3,609	15,187			16,121
3,5	3,818	15,634			17,054
3,6	4,031	16,080			18,006
3,7	4,249	16,527			18,989
3,8	4,471	16,974			19,971
3,9	4,698	17,420			20,985
4,0	4,938	17,867			22,057

По координатам строим график Кригера-Офицерова (рис. 12)