1.2. Расчет канала гидравлически наивыгоднейшего поперечного сечения

Гидравлически наивыгоднейшим сечением называется такое, у которого при заданной площади поперечного сечения и уклоне расход оказывается наибольшим.

Для трапециидального канала гидравлически наивыгоднейшего сечения отношение определится по формуле:

Зная соотношение между шириной канала по дну и глубиной его наполнения, воспользуемся ранее описанным методом подбора для определения параметров гидравлически наивыгоднейшего поперечного сечения канала.

Результаты расчетов занесем в таблицу 3

b,м	h,м	w,м2	X,м	R,м	С,м0,5/c	Q,м3/c
0,50	0,83	1,43	3,47	0,41	31,38	0,54
1,00	1,65	5,73	6,95	0,83	35,22	3,43
1,50	2,48	12,90	10,42	1,24	37,68	10,12
2,00	3,30	22,94	13,90	1,65	39,53	21,79
1,71	2,81	16,68	11,85	1,41	38,49	14,25

_{По результатам таблицы 3 построим график вида ,}

Приложение 3

Приложение 4

Из графика видно, что расход Q_max=14.25м³/c будет проходить по каналу гидравлически наивыгоднейшего поперечного сечения с уклоном днa i=0,00035, если параметры канала составят:

b_г.н=1.71;h_г.н=2.814;m=1.5

1.3. Определение типа и построение кривой свободной поверхности

Находим h_кр. Для нахождения h_кр рассчитываем таблицу и строим график.приложение 5

Таблица 4

h	w	w3	B	w3/B
0,2	1,242	1,915864	6,51	0,294296
0,4	2,604	17,65724	7,11	2,483438
0,6	4,086	68,21739	7,71	8,84791
0,8	5,688	184,0258	8,31	22,1451
0,85	6,10725	227,7913	8,46	26,92568
αQ2/g	22.769

где,

b =5.91– постоянная ширина канала

h -глубина, заданная произвольно

По результатам таблицы строим график

Приложение 5

W³_кр/B₁ =

По графику определяем критическую глубину в магистральном канале.

h_кр= 0,807м

Для построения кривой свободной поверхности типа воспользуемся методом Бахметьева.

выбираем два сечения канала со значением глубины в первом сечении (причем ) и значением глубины h_k=h₂= 0,807м

• во втором.

• находим площадь поперечного сечения выбранных сечений по известной формуле

• определяем смоченные периметры по формуле

• находим гидравлический радиус из равенства , для обоих сечений

• рассчитываем по формуле Павловского коэффициент Шези

• находим ширину канала поверху и по формуле

• 8.расчитываем и - кинетичность потока в сечениях 1-1 и 2-2.

• - коэффициент Кориолиса

• - ускорение свободного падения

• находим как среднее арифметическое и

• вычисляем расходные характеристики для сечений по формуле

• находим гидравлический показатель русла

• определяем относительные глубины и

• зная гидравлический показатель русла и относительные глубины сечений, воспользуемся [1,табл.9-3,стр.113], чтобы найти значения и

• вычисляем расстояния между сечениями по формуле

h1, м	h2, м	w1, м2	w2, м2	x1	x2	R1	R2	C1	C2	B1	B2	J1	J2	Jср	k1	k2	x	ŋ1	ŋ2	φ(ŋ1)	φ(ŋ2)	l, м
2,371	2,46	22,445	23,616	10,049	10,37	2,2336	2,277	41,575	41,71	13,023	13,29	0,0879	0,0875	0,0877	1394,6	1486,51	3,4627	1,51019	1,567	0,177	0,161	319,762
2,282	2,46	21,298	23,616	9,7279	10,37	2,1894	2,277	41,437	41,71	12,756	13,29	0,0884	0,0875	0,0879	1305,8	1486,51	3,451	1,4535	1,567	0,195	0,161	647,675
2,193	2,46	20,175	23,616	9,407	10,37	2,1446	2,277	41,295	41,71	12,489	13,29	0,0888	0,0875	0,0882	1220	1486,51	3,439	1,39682	1,567	0,221	0,161	1008,27
2,104	2,46	19,075	23,616	9,0861	10,37	2,0994	2,277	41,148	41,71	12,222	13,29	0,0894	0,0875	0,0884	1137,2	1486,51	3,4266	1,34013	1,567	0,248	0,161	1372,88
2,015	2,46	17,999	23,616	8,7652	10,37	2,0535	2,277	40,997	41,71	11,955	13,29	0,09	0,0875	0,0887	1057,4	1486,51	3,414	1,28344	1,567	0,288	0,161	1790,56
1,926	2,46	16,947	23,616	8,4443	10,37	2,0069	2,277	40,84	41,71	11,688	13,29	0,0906	0,0875	0,0891	980,49	1486,51	3,401	1,22675	1,567	0,331	0,161	2220,38
1,837	2,46	15,919	23,616	8,1234	10,37	1,9596	2,277	40,678	41,71	11,421	13,29	0,0913	0,0875	0,0894	906,46	1486,51	3,3877	1,17006	1,567	0,43	0,178	2809,34
1,748	2,46	14,914	23,616	7,8025	10,37	1,9114	2,277	40,51	41,71	11,154	13,29	0,0921	0,0875	0,0898	835,28	1486,51	3,374	1,11338	1,567	0,542	0,178	3520,48
1,659	2,46	13,933	23,616	7,4816	10,37	1,8623	2,277	40,334	41,71	10,887	13,29	0,0929	0,0875	0,0902	766,92	1486,51	3,3599	1,05669	1,567	0,762	0,178	4671,92
1,58	2,46	13,082	23,616	7,1968	10,37	1,8178	2,277	40,172	41,71	10,65	13,29	0,0937	0,0875	0,0906	708,58	1486,51	3,347	1,00637	1,567	1,237	0,178	6834,2

Таблица 5

Принимаем h₂=h_k=0,807=const, а значения изменяем в диапазоне . Находим расстояние между сечениями с выбранными глубинами. Находим расстояние между сечениями с выбранными глубинами. Результаты заносим в таблицу 5(Приложение 5). По полученным данным строим в масштабе кривую свободной поверхности

Приложение 6

Покажем, как заполнялась первая строчка таблицы 5.