12

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ НИВЕРСИТЕТ»

Кафедра природообустройства,

строительства и гидравлики

ОПД. Р. 03 ПРИКЛАДНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА

Гидравлический расчет

противоэрозионных сооружений

Методические указания

к выполнению расчетно-графических работ

Направление 120300 Землеустройство и земельный кадастр

УФА 2010

УДК 378.147: 532

ББК 74. 58: 22.253

А 53

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета землеустройства и лесного хозяйства для студентов 2 курса очной формы обучения специальности 120300 Землеустройство (протокол №6 от 2 марта 2006 года).

Составители: профессор Алмаев Р.А.

Рецензент: зав. кафедрой землеустройства, доцент Стафийчук И.Д.

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой природообустройства, строительства и гидравлики доцент Мустафин Р.Ф.

г. Уфа, БГАУ, Кафедра природообустройства, строительства и гидравлики

Введение

Рабочей программой дисциплины предусмотрено выполнение двух расчетно-графических работ по расчетам элементов узла противоэрозионных сооружений.

В состав узла противоэрозионных сооружений входят: пруд, глухая земляная плотина, обходной сбросной канал с водозаборным регулятором и сопрягающим сооружением (рисунок).

В соответствии с исходными данными выполняется гидравлический расчет водопропускных элементов узла (канала, сопрягающего сооружения – перепада или быстротока).

Цель работы: приобретение навыков в выполнении гидравлических расчетов открытых каналов, водосливов и сопрягающих сооружений.

В результате выполнения расчетно-графических работ студент должен:

-усвоить методику гидравлического расчета каналов на равномерное движение;

-овладеть методикой гидравлического расчета основных типов водосливов;

-усвоить методику расчета сопрягающих сооружений (перепада, быстротока).

Расчетно-графические работы оформляются в виде пояснительной записки в соответствии с требованиями стандарта организации к СРС /1/. При выполнении работы студент должен пояснить методику расчета, используемые формулы, выбор расчетных параметров и коэффициентов, полученные результаты. Терминология, обозначение и наименование величин должны быть общепринятыми. Текст пишется от руки, разборчивым почерком. Сокращения слов не допускаются. Иллюстрации (схемы, графики, планы и профили сооружений) следует выполнять на миллиметровой бумаге формата А4 в масштабе, обеспечивающем наглядность изображения.

Рисунок Узел противоэрозионных сооружений:

1 – пруд; 2 –плотина; 3 – подводящий канал; 4–водозаборный регулятор; 5 – сбросной канал; 6 – сопрягающее сооружение

1 Гидравлический расчет канала на равномерное движение

1

а)

б)

.1 Задача расчета: для канала трапецеидального сечения при заданных расходе Q, уклоне дна i, типе грунта определить ширину канала b и глубину наполнения h.

Рисунок 1.1 Трапецеидальный канал:

а - продольный профиль; б - поперечное сечение

1.2 Методические указания по выполнению работы

Расчет рекомендуется вести по формуле Шези:

Q = ωC = К , (1.1)

где Q – расход воды;

ω – площадь живого сечения потока;

C – коэффициент Шези;

R = ω/χ – гидравлический радиус;

χ – смоченный периметр;

i – гидравлический уклон;

K=ωC – расходная характеристика (модуль расхода).

В уравнении (1.1) размеры живого сечения b и h представлены неявно. Поэтому расчет выполняется методом подбора.

При одном неизвестном (b или h) задаются рядом значений искомой величины (5-6 значений) и для каждого из них последовательно вычисляют ω, χ, R, C, Q. Расчет ведется в табличной форме. Значения заложения откосов m и шероховатости стенок n следует принять из справочных таблиц по типу грунта и условиям содержания канала /2,3/. По результатам расчета строится график зависимости Q=f₁(b) или Q=f₂(h), из которого по заданному расходу находится искомая величина.

Если неизвестны b и h, задачу решают тем же способом, предварительно определив относительную ширину канала β=b/h /2,3,4/. При проектировании трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего профиля используют аналитическое выражение:

b_гн= . (1.2)

В инженерной практике часто применяют формулу С.А. Гиршкана:

b= . (1.3)

По известной величине β, задаваясь, например, рядом значений b, вычисляют h, ω, χ, R, C, Q и, построив график зависимости Q = f(b), находят из него искомую ширину b_иск.. Затем с учетом β = b/h определяют вторую неизвестную величину – h_иск.

Проверка на неразмываемость и незаиляемость. Размеры живого сечения (b, h) должны обеспечивать пропуск расчетного расхода воды при одновременном выполнении условий устойчивости канала (на размыв и заиление).

В качестве расчетных расходов принимают форсированный Q_форс и минимальный Q_мин. расходы. По ним для ширины канала, соответствующей нормальному расходу Q_норм, определяются глубины наполнения h_форс и h_мин, скорости V_форс и V_мин и проверяется выполнение условий:

V_мин≥V_нез, (1.4)

V_форс≤V_нер, (1.5)

где V_нез – минимальная допускаемая незаиляющая скорость;

V_нер – максимальная допускаемая неразмывающая скорость;

Указанные скорости можно найти по таблицам, известным эмпирическим формулам /2, 3, 4/.

При V_форс > V_нер следует принять укрепление стенок и дна канала, обеспечивающие соблюдение условия (1.5).