Гідравлічний розрахунок включає в себе розрахунок вхідної частини, частини що сполучає, та вихідної частини. Порядок розрахунку наступний:
1. Визначається ширина вхідної частини перепаду:
,
де - коефіцієнт витрати вхідної частини;
– напір з урахуванням швидкості підходу;
- глибина води у підвідному каналі;
– середня швидкість води у підвідному каналі;
; м/с2
Ширина ступенів перепаду приймається рівною ширині вхідної частини.
2. Розраховується критична глибина:
,
1. Призначається n - кількість стінок падіння із умови:
,
де Р – загальний перепад місцевості.
4. Методом простої ітерації визначається стисла глибина на водобої:
,
де
– дане значення відповідає перепадам суцільними стінками на сходах;
;
h – глибина води у підвідному каналі;
V - середня швидкість води у підвідному каналі.
Малюнок 4 – До гідравлічного розрахунку перепаду.
5. Розраховується глибина h2 сполучена з глибиною :
|
|
6. Визначаємо довжину підпертого стрибка у сходинках:
7. Розраховуємо висоту водобійних стінок (суцільних) на сходинках:
,
де ;
- загальний перепад місцевості;
– кількість стінок падіння.
8. Знаходимо висоту стінок падіння:
9. Розраховуємо довжину відльоту струменя:
10. Визначається довжина сходинок перепаду:
11. Призначається довжина водобою:
де ;
12. Проектується гаситель енергії, якщо глибина більше побутової глибини в відвідному каналі. При проектуванні вихідної частини, що розширюється, перепаду для визначення величини необхідно вирішувати рівняння. Наближено величину на водобої можна покласти рівною величині , визначену в п. 5, т.ч.
Тоді, якщо в якості гасителя енергії передбачається спорудження суцільної водобійного стінки, висота стінки визначається так:
де - коефіцієнт запасу;
- геометричній напір на водобійній стінці;
- коефіцієнт витрати водобійної стінки.
;
- ширина русла в кінці водобою;
- довжина водобою;
β – кут розширення вихідної частини;
b – ширина перепаду.
У висновку відзначимо, що необхідно перевірити, чи працює водобійна стінка як підтоплений водозлив, слід визначити її коефіцієнт витрати з урахуванням підтоплення та уточнити висоту водобійної стінки. Якщо водобійна стінка не підтоплена, необхідно перевірити сполучення б'єфів за нею і, у разі утворення відігнаного гідравлічного стрибка, запроектувати ще гаситель енергії - другу водобійну стінку (при необхідності третю).
При розрахунку водобійної стінки за перепадом можна використовувати програму WAL.
|
|
Алгоритм розрахунку перепаду реалізовано у програмі PER.BAS. Після обчислення глибини в кінці вхідної частини перепаду, рівної критичній глибині, користувачеві необхідно ввести в програму кількість ступенів виходячи з умови п.3.
Вхідні дані програми PER.BAS
Q – витрата;
B – ширина по дну підвідного каналу;
M – коефіцієнт закладення відкосів підвідного каналу;
H – глибина води в підвідному каналі;
P – перепад місцевості;
N – кількість сходинок;
H5 – глибина у відвідному каналі;
V – кут (в градусах) розширення водобою.
Програма PER.BAS
10 PRINT "Q": INPUT Q
20 PRINT "B": INPUT B
25 PRINT "M": INPUT M
27 PRINT "H": INPUT H
35 V=Q/(B*H+M*H*H)
37 H=H+1.1*U*U/2*9.810001
38 B1=Q/0.36/(H^B/2)/SQR(2*9.810001)
39 PRINT "ШИРИНА ВХОДУ" B1
40 H3=(1.1*Q*Q/B1/9.810001)^(1/3)
41 PRINT "ГЛИБИНА НА КІНЦІ ВХОДУ" H3
42 PRINT "ВИСОТА СХОДИНКИ": INPUT P
43 PRINT "КІЛЬКІСТЬ СХОДИНОК" INPUT N
44 F=0.9
45 H1=H+N*P
46 FOR U=1 TO 5
47 H1=Q/F/B1/SQR(2*9.810001*(H-H1)))
48 NEXT U
49 H2=H1*(SQR(1+8*(H3^3)/(H1^3))-1)*0.5
50 PRINT "СТИСНЕНА ГЛИБИНА" H1
51 PRINT "З НЕЮ СПОЛУЧЕНА" H2
52 C=0.6*SQR(P*H3)
53 PRINT "ВИСОТА ВОДОБІЙНОЇ СТІНКИ" С
54 P1=P+(1-1/N)*C
55 L0=1.65*H3+0.7*P1+1.5*H1
56 PRINT "ДОВЖИНА ВІДЛЬОТУ СТРУМЕНЯ"
57 L8=L0+3.5*H2+0.7*C
58 PRINT "ДОВЖИНА СХОДИНКИ" L8
59 PRINT "ГЛИБИНА У ВІДВІДНОМУ КАНАЛІ": INPUT H5
60 IF H5>H2 THEN 500
61 H=(Q/0.4/B1/SQR(2*9.810001))^(2/3)
62 P=H5-H
63 PRINT "ВИСОТА СТІНКИ" P
64 L0=L0+3.5*H2:PRINT "ДОВЖИНА ВОДОБОЮ" L0
65 GOTO 590
500 PRINT "СТРИБОК ПІДТОПЛЕНИЙ, ГАСИТЕЛЬ НЕ ПОТРІБЕН"
590 END.