Определение размеров живого сечения

В практике проектирования каналов обычно решается задача определения размеров живого сечения, обеспечивающих пропуск расчетного расхода воды при одновременном выполнении условий устойчивости (на размыв и заиление).

Расчет может быть выполнен одним из известных способов: методом подбора с использованием формулы Шези /2/ или при помощи таблиц (например, способом И.И. Агроскина /3/).

При выполнении расчетно-графической работы рекомендуется расчет вести по формуле Шези:

Q=wC×ÖRi = КÖi (2.1)

где Q - расход воды;

w - площадь живого сечения потока;

C - коэффициент Шези, рекомендуется определять по формуле И.И. Агроскина:

С = 1/n + 17,72lgR,

где n - коэффициент шероховатости стенок

R=w/c - гидравлический радиус;

c - смоченный периметр;

i - гидравлический уклон (при равномерном движении равен уклону дна).

К=wCÖR – расходная характеристика (модуль расхода).

Наиболее просто решается задача, когда неизвестен один из размеров b или h. В этом случае задаются рядом значений искомой величины (5-6 значений) и для каждого из них последовательно вычисляют площадь живого сечения w, смоченный периметр c, гидравлический радиус R, коэффициент Шези С, модуль расхода К. Необходимые для расчета величины - коэффициент заложения m и коэффициент шероховатости стенок n находят по типу грунта из справочных таблиц. Расчет ведется обычно в табличной форме. По результатам строится график зависимости К=f₁(b) или К=f₂(h), из него по вычисленному значению К_необх= Q/Öi находится искомая величина.

Если неизвестны одновременно b и h, задачу решают тем же способом, предварительно определив относительную ширину канала b = b/h.

При проектировании трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего профиля используют аналитическое выражение:

b_гн= . (2.2)

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

b= . (2.3)

По известной величине b, задаваясь, например, рядом значений b, вычисляют h, w, c, R, С, К и, построив график зависимости К = f(b), находят из него по К_необх искомую ширину b_иск. Затем с учетом b = b/h определяют вторую неизвестную величину h_иск.