- •Методичні вказівки
- •По вышеуказанной методике !!!
- •4. Гидравлический расчет быстротока: определение его длины, глубины в конечном сечении и построением свободной поверхности потока на быстротоке при пропуске расхода нормальной обеспеченности.
- •4.5.Определение глубины потока в конечном сечении быстротока .
- •4.5.1.Определяем гидравлического показателя русла на быстротокеXб
- •4.5.2.Определяем осредненное значение характеристики изменения
- •4.6.Определяем скорость потока в конечном сечении быстротока .
- •4.7. Построение свободной поверхности потока на быстротоке.
- •5. Определение нормальной глубины потока в отводящем канале при пропуске расхода нормальной обеспеченности и равномерном движении в этом канале.
- •6. При расходе нормальной обеспеченности определить дальность полета струи.
- •7. При расходе нормальной обеспеченности определить размеры воронки размыва в нижнем бьефе.
- •Внимание!!! Для определения qотв и q0 !!!
- •Вариант № 1
- •Вариант № 2
- •Министерство образования и науки украины
- •10. Литература.
7. При расходе нормальной обеспеченности определить размеры воронки размыва в нижнем бьефе.
7.1. В том месте, где струя падает на размываемое дно нижнего бьефа, происходит местный размыв. В результате более или менее продолжительного действия струи образуется воронка размыва, размеры которой возрастают, что постепенно приводит к сопряжению бьефов по типу затопленной струю, после чего дальнейшее увеличение размеров воронки прекращается. Максимальная глубина размыва получается обычно в месте падения струи. Глубина размыва зависит от свойств грунта сопротивляться разрушению, от аэрации струи, от влияния направления динамической оси потока, от общих деформаций русла, на котором возводится сооружение и др.
При определении глубины воронки полагаем, что струя при падении при падении на дно нижнего бьефа сохраняет ширину, равную ширине конца консоли.
7.2.Определим величинуР2 необходимую для дальнейших расчетов:
Р2 = Р – Р1= = __________ , где величиныРиР1подсчитаны в п. 4.2.
7.3.Определим величину скорости потока со струенаправляющего носкаVн, необходимую для дальнейших расчетов:
= __________ м/с, где
q0- удельный расход на быстротоке (по заданиюq0 = _________ м2/сек.),
h– глубина, принимаем равной глубине потока в конечном сечении быстротока ,
h = = ___________ м., (из вывода п. 4.5.3.).
7.4.Определим величину (Н0)н необходимую для дальнейших расчетов:
= __________ м., где
h– глубина, принимаем равной глубине потока в конечном сечении быстротока ,
h = = ___________ м., (из вывода п. 4.5.3.);
α - коэффициент кинетической энергии, принимаем α = 1,1;
VН= _________ м/с – скорость, подсчитана в п. 7.3.;
g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/сек2.
7.5.Глубину воронки размываtворопределим методом подбора в табличной форме:
Задаемся величиной (tвор)1 и определяем величинуtвор , до тех пор, пока не будет выполнено условие: (tвор)1 =tвор, с допустимым расхождением менее ± 5 % .
Р2=______, (из п.7.2); (Н0)н = ______ м.(из п.7.4);G= 1,1;
hк= (hк)б= ______м. (из п.4.3); (tотв)0= _________ м. (из вывода п. 5.1.).
(tвор)1
|
То
|
|
по графику |
|
tвор
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверяем расхождение (погрешность):
= ± _________ % < 5 %
Вывод:принимаем глубину воронки размыва tвор = ___________ м.
Примечание: !!!
1.Колонка таблицы № 1, (tвор)1– принимаем глубину воронки размыва равной 1,00 м.;
2. Колонка таблицы № 2, То– удельная энергия концевого сечения струенаправляющего
носка относительно плоскости сравнения 0 – 0, определяемая по формуле:
,где (Н0)н = ______ м.(из п.7.4), Р2=______, (из п.7.2);
3.Колонка таблицы № 3, - величина относительной удельной энергии, определяемая
по формуле: , гдеhк– глубина, принимаем равной критической глубине потока
на быстротоке - (hк)б, (hк)б= ________ м.(посчитано в п. 4.3.);
4.Колонка таблицы № 4, - определяется по графику проф. А.Н. Рахманова в
зависимости от величины и φ, гдеφ– коэффициент скорости, принимаемый по
данным Н.И. Павловского для истечения в атмосферу при свободном полете струи
равным 0,97 ÷ 1,00, принимаем φ= 1,00;
5.Колонка таблицы № 5, - сопряженная глубина, определяемая по формуле:
, где гдеhк– глубина, принимаем равной критической глубине потока
на быстротоке - (hк)б, (hк)б= ________ м.(посчитано в п. 4.3.);
6.Колонка таблицы № 6,tвор– глубина воронки размыва определяемая по формуле:
,где
G- коэффициент запаса, обеспечивающий сопряжение бьефов по типу
затопленной струи, принимаем G= 1,1;
(tотв)0 – бытовая глубина в отводящие канале – это нормальная глубина потока в
отводящем канале, при пропуске расхода нормальной обеспеченности,
(tотв)0= _________ м. (из вывода п. 5.1.)
Получившуюся в колонке № 6 величину tворподставляем в колонку № 1 и просчитываем до тех пор, пока не будет выполнено условие: (tвор)1 =tвор, с допустимым расхождением менее ± 5 %.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7.6.Для учета свойств грунта, от которых зависят размеры воронки размыва, необходимо ввести некоторый запас, определяя наибольшую глубину размывапо формуле: = = ________ м., где
-коэффициент, учитывающий свойства грунтов отводящего канала,
грунт отводящего канала _____________________ (по заданию), принимаем = ______.
Для плотного лесса |
= 2 |
Для гравелисто-песчаных грунтов |
= 1,5 ÷ 2,5 |
7.7.Размеры воронки размыва в плане определяют приближенно, пологая форму воронки конической с уклоном откосов 1:1.
Диаметр воронки размыва Д при откосах 1:1 равен:
= = ________ м., где = ______ м.(из п. 7.6).
Найденная граница воронки размыва определяет собой возможное заложение фундамента опорных конструкций перепада.
8. Определить при расходах Q25%, Q50%, Q75% высоту поднятия щитов головного сооружения с соблюдением условия постоянства отметки уровня воды в подводящем канале перед головным сооружением, равной отметке при пропуске расхода нормальной обеспеченности с поднятыми щитами.
8.1.Назначение щитов-регуляторов в конструкции головного сооружения берегового водосброса поддерживать постоянный уровень воды на отметке НПГ, независимо от величины сбрасываемого через водосброс расхода. С этой целью при сбросе расходов меньше расхода нормальной обеспеченности –Q1%, каковыми являются заданные расходы:Q25%,Q50%,Q75%, необходимо опускать щиты головного сооружения с таким расчетом, чтобы высота щитового отверстия –а, при пропуске каждого из этих расходов, обеспечивала постоянную глубину воды в конечном сечении подводящего канала, равную глубине потока в конечном сечении подводящего канала, (tк)п= _____ м., (из п 3.1.).
При этом, очевидно, что уровень воды в водохранилище во всех случаях будет оставаться на отметке НПГ.
Следовательно, необходимо определить высоту открытия щитов - а, соответствующей пропуску каждого из заданных расходов:Q25%,Q50%,Q75%, при постоянной глубине воды перед щитами, (tк)п= ______ м., (из п 3.1.).
8.2.Определение величин расходовQ25%,Q50%,Q75%:
Условный расход: = = _____ м3/сек.,
где Q1%= _______ м3/сек.- расход нормальной обеспеченности (по заданию);
= _______ м3/сек.;
= _______ м3/сек.;
= _______ м3/сек.
8.3.Определение скорости потока в конечном сечении подводящего каналаV0для каждого из заданных расходовQ25%,Q50%,Q75%:
= _______ м/с;
= _______ м/с;
= _______ м/с;
где Wк.п.= __________ м2- площадь живого сечения потока в подводящем канале перед
головным сооружением (подсчитано в п. 3.2.).
8.4.Определяем величину удельной энергии сеченияТ0потока перед щитами относительно горизонтального дна подводящего канала для каждого из заданных расходовQ25%,Q50%,Q75%по формуле:
, где
α– коэффициент кинетической энергии, принимаем α = 1,1;
g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/сек2;
(tк)п- глубину потока в конечном сечении подводящего канала, (tк)п= _____ м., (из п 3.1.);V0– скорость потока в конечном сечении подводящего канала для каждого из заданных расходовQ25%,Q50%,Q75%(из п. 8.3.).
Следовательно:
= _______ м.;
= _______ м.;
= _______ м.
8.5.При определении высоты поднятия щитов воспользуемся методом, предложенным профессором И. И. Агроскиным.
8.5.1.Определяем расходQОТВ, приходящийся на одно щитовое отверстие и
удельный расход по ширине отверстия q0
для каждого из заданных расходов Q25%,Q50%,Q75%(величины расходов из п. 8.2.).