Гидравлические расчёты

2.1 Расчёт плана течений по методу М.А. Великанова

Расчёт и построение плана течений выполняется в последовательности приведенной ниже.

1. На плане переката последнего года намечаются поперечные сечения, располагаемые по возможности нормально течению: на подходе к перекату, в наиболее глубокой части верхней плёсовой лощины, на выходе из переката, в нижней плесовой лощине, в начале и конце прорези и 3 – 5 сечений в её пределах с учётом изменения рельефа дна.

2. По каждому из выполненных сечений строятся поперечные профили с учётом наличия прорези и отвала грунта, наносится расчётный уровень воды превышающий проектный на величину срезки. При пересечении поперечником оси отвала грунта его профиль строится с учётом площади прорези S _пр на данном поперечнике, принимая процент уноса равным 30 – 40% (т.е. S _отв = (0,6 – 0,7) S _пр), при этом ширина гребня отвала принимается равной 4 – 5 м, а значит, высоту отвала можно вычислить по уравнению 6 h ² + 4 h – S _отв = 0.

3. По кривой расходов Q = f(H) определяется расчетный расход воды Q _р, соответствующий расчетному уровню Н _р.

4. Расход воды в сечении выражаем равенством

(2.1)

где Q _р – расчётный расход, определяемый по расчётному уровню воды с помощью кривой расхода Q = f(H), м³/с;

J – продольный уклон свободной поверхности воды;

n – коэффициент шероховатости;

T _cр – средняя глубина реки между расчетными вертикалями, м;

В – ширина реки, м.

Обозначаем , интегрирование заменяем суммированием по участкам элементарной величины

(2.2)

а частный расход каждого участка

(2.3)

5. Поперечный профиль с нанесённой на него прорезью и отвалом разбивается на ряд участков по ширине с учётом рельефа дна (в точках перелома поперечного профиля), после чего определяется

- ширина каждого участка ;

- его средняя глубина Т _ср, равная площади участка, делённой на ширину;

- значение .

Все значения суммируются, и определяется величина

(2.4)

После этого определяется по каждому участку (формула 2.3), а затем – . В конце последней строки записанное значение должно быть равно Q _р или максимально близко к нему по значению.

6. По полученным в таблице, расположенной ниже поперечного профиля, значениям над поперечным профилем строится интегральная кривая расходов. Для этого на вертикальной оси откладывается в определенном масштабе Q _р.

7. Задавшись числом равнорасходных струй m = 6 ÷ 8, разобьём на это число значение расхода Q _р и снесём границы струй сначала по горизонтали на интегральную кривую расхода, а с неё по вертикалям – на расчётный и проектный уровни воды. Точки пересечения вертикалей с проектным уровнем дают границы струй. Эти точки переносятся на соответствующий поперечник на плане. Такие расчёты и графические построения повторяются для всех поперечников.

8. Полученные на плане точки, соответствующие границам струй, соединяются плавными линиями, все струи затушёвываются в разные цвета, а струи, попадающие в прорезь, выделяются по границам красным цветом.