2.4. Визначення розмірів горизонтального кріплення дна у нижньому б’єфі і крупності каменю
Довжина жорсткої ділянки кріплення задаємося в залежності від допустимої по умовам виробничих робіт крупнисті каменя кріплення. В цю довжину потрібно, окрім водобою та гасителів енергії, включати, як правило, ділянку падіння потоку за гасителем довжиною l1 (від напірної грані стінки до стиснутого перерізу за нею), ділянку стрибка за гасителем довжиною l2 (від стиснутого перерізу до кінця стрибка) і частина післястрибкової ділянки довжиною l3. Ці довжини встановлюються при суцільній водобійній стінці наступним розрахунком:
l1 = hкр + 1,3Т’0 = 5,46 + 1,3∙ 13,7 = 21,93 м, (2.40)
де Т’0 = 1,1h2 +V’02 / 2g = 1,1∙ 11,28 + 2,542 / 2∙ 9,81 = 12,74 м ; (2.41)
V’0 = qвод /1,1h2 = 31,55 / 1,1∙ 11,28 = 2,54 м/с ; (2.42)
l2 = 5(h2P – h1P) = 5 (8,32 – 2,15) = 30,86 м, (2.43)
де глибина в стиснутому перерізі за стінкою (h1P) знаходиться як спряжена з глибиною (h2P).
h2P = hрз / 1,1 = 9,15 / 1,1 = 8,32 м (2.44)
h1P
=
.
(2.45)
.
Діаметр каменю гнучкої рисберми визначаємо за графіком на рис.4.25 [1., с.181] : dн = 0,49 м.
З врахуванням коефіцієнта запасу розрахункове значення крупності каменю приймається:
0,64
м. (2.46)
Оскільки d н.р. > 0,50 м , то необхідно влаштовувати кінцеве кріплення у вигляді ковша.
2.5. Визначення розмірів варіанту кріплення дна у нижньому б’єфі з влаштуванням ковша
Для зменшення крупності каменю гнучкого кріплення і підвищення надійності його роботи передбачають влаштування ковшового кріплення.
Глибину ковша встановлюємо шляхом підбору.
Для цього попередньо визначаємо наступні параметри. Знаходимо параметр турбулентності на кінці жорсткого кріплення:
0,83,
(2.47)
де
,
(2.48)
м.
(2.49)
Визначаємо параметр турбулентності у ковші за формулою, попередньо прийнявши глибину води у ковші h к = 12 м , і коефіцієнт верхового укосу ковша m = 4. Тоді:
;
(2.50)
; (2.51)
0,89.
Визначаємо коефіцієнт розмивної здатності потоку в ковші за формулою:
1,64.
(2.52)
Приймаємо питому витрату на кінці рисберми, враховуючи її розширення в плані:
26,29
м2/с.
(2.53)
Тоді середню швидкість у ковші обчислюємо за залежністю:
2,19
м/с. (2.54)
Середня розмивна швидкість потоку в ковші з нормальною турбулентністю:
3,60
м/с. (2.55)
Крупність каменю в ковші визначаємо за наступною формулою:
0,14
м. (2.56)
Розрахункове значення крупності каменю приймаємо вдвічі більшим d н.р. = 0,28 м. Визначаємо глибину самого ковша:
м.
(2.57)
Глибину води у воронці розмиву нижче гнучкого кріплення в ковші розраховуємо за формулою при k p = 1,1; χ = 1,2; υ 01 = 0,26 м/с.
36,22
м. (2.58)
Глибина самої воронки розмиву обчислюється за формулою:
24,22
м. (2.59)
Максимальна пульсацій на швидкість в ковші визначаємо за наступною формулою:
1,82
м/с. (2.60)
Швидкість в ковші, що відповідає критичній глибині на рисбермі:
4,89
м/с. (2.61)
При
відносна довжина
від
кінця жорсткого кріплення в ковші до
створу з максимальною розмивною швидкістю
буде рівним 3,5 [1., с.183], тоді l p:
м. (2.62)
Довжина верхового відкосу воронки розмиву визначаємо за формулою:
88,17
м. (2.63)
Якщо прийняти довжину гнучкого кріплення l н = l р= 88,17 м то вона буде дуже великою, тому приймаємо l н = 50 м.
Об’єм каменю на метр ширини кріплення обчислюємо, виходячи з умови покриття верхового відкосу воронки розмиву двома шарами каменю:
11,30
м3. (2.64)
Даний об’єм каменю вкладаємо по довжині кріплення нерівномірно із зменшенням товщини шару від початку до кінця. На кінцевій ділянці кріплення довжиною 10 м камінь вкладаємо в два шари , на другій ділянці довжиною 20 м – в чотири шари і на третій ділянці, яка примикає до жорсткого кріплення, довжиною 20 м – в шість шарів.