- •Исходные данные
- •1 Построение кривой свободной поверхности потока
- •1.1 Определение нормальной глубины наполнения
- •1.2 Определение критической глубины
- •1.3 Установление формы свободной поверхности потока
- •1.4 Определение гидравлического показателя русла х
- •1.5 Определение величины jср
- •1.6 Определение координат кривой свободной поверхности потока по уравнению б.А. Бахметева
Исходные данные
ЗАДАНИЕ II B. Неравномерное движение воды и сопряжение бьефов за перепадом
В канале трапецеидального поперечного сечения устроен перепад (рисунок 1). В конце канала на стенке перепада устанавливается критическая глубина hк.
Рисунок 1 – Расчётная схема неравномерного движения воды на перепаде
Данные для расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1
Q |
b |
i |
P |
hб |
грунт |
40 |
10 |
0.00047 |
1.64 |
1.22 |
глина |
Q – расчетный расход воды, м3/с;
b – ширина канала по дну, м;
i – продольный уклон дна;
P – высота водослива и высота стенки перепада, м;
hб –бытовая глубина, м;
1 Построение кривой свободной поверхности потока
1.1 Определение нормальной глубины наполнения
Определяем нормальную глубину наполнения h0. Для этого рассчитываем модуль расхода по формуле:
.
Составляем таблицу 2, в которой задаемся рядом значений h и для каждого h вычисляем соответствующий модуль расхода К.
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
h, м |
, м2 |
, м |
R, м |
C, |
K, |
1 |
11,00 |
12,83 |
0,86 |
48,49 |
493,87 |
2 |
24,00 |
15,66 |
1,53 |
54,46 |
1618,21 |
3 |
39,00 |
18,49 |
2,11 |
58,05 |
3288,53 |
4 |
56,00 |
21,31 |
2,63 |
60,66 |
5505,90 |
2,157 |
26,22 |
16,10 |
1,63 |
55,12 |
1844,70 |
Определяем площадь поперечного сечения для данного русла:
ω = ,
где h – глубина наполнения канала, м;
b – ширина канала по дну, м;
m – коэффициент заложения откоса, для глины принимаем равным 1,
ω = м2.
Определим длину смоченного периметра:
χ = ;
χ = м.
Определим гидравлический радиус:
R = ;
R = м.
Определим коэффициент Шези:
С = ,
где n – коэффициент шероховатости русла, n = 0.02;
y – коэффициент, зависящий от шероховатости и гидравлического радиуса русла, определяется по справочнику Киселева (таблица 3.10), у ≈ 0,2.
С = .
Определим модуль расхода водослива:
К = ;
К = .
По данным таблицы 2 строим график К = f(h), (рисунок 2)
Рисунок 2 – График для определения нормальной глубины
По этому графику, зная К0, находим искомую глубину. В таблице производим проверку правильности определения нормальной глубины.
Δ = % < 2 % => h0 = 2.157 м.
1.2 Определение критической глубины
Определим коэффициент Кориолиса по формуле Г.В. Железнякова
α = ,
где g – ускорение силы тяжести;
С – коэффициент Шези.
α = .
Определим величину
м5.
Составляем таблицу 3, задаваясь значениями h, и вычисляем соответственно им величины .
Таблица 3 |
||||||
h, м |
mh, м |
(b+mh), м |
ω, м2 |
ω3, м6 |
В = b + 2mh, м |
ω3/В, м5 |
0,5 |
0,5 |
10,5 |
5,25 |
144,70 |
11 |
13,15 |
1 |
1 |
11 |
11 |
1331 |
12 |
110,92 |
1,5 |
1,5 |
11,5 |
17,25 |
5132,95 |
13 |
394,84 |
2 |
2 |
12 |
24 |
13824 |
14 |
987,43 |
контроль критической глубины hк |
||||||
1,2 |
1,2 |
11,2 |
13,44 |
2427,72 |
12,40 |
195,78 |
По данным таблицы строим график hк = f( ), (рисунок 3).
Рисунок 3 – График для определения критической глубины
По этому графику, зная , находим искомую глубину. В таблице производим проверку правильности определения критической глубины.
Δ = % < 2 % => hк = 1.2 м.