2015-10-14
2473
Критическим уклоном называется такой уклон, при котором заданный расход 
проходит по каналу в условиях равномерного движения с глубиной, равной 
, т.е. при соблюдении равенства:
Для определения критического уклона использую следующую формулу:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КР-02068982-270205-АДМ-ПД-60-08-2010 |
Сравню полученное значение 
c заданным 
и полученное значение 
с 
.
т. к. 
и 
, то можно сделать вывод, что поток находится в спокойном состоянии.
2.1.4. Расчёт канала гидравлически наивыгоднейшего профиля (поперечного сечения)
Гидравлически наивыгоднейшим профилем (ГНП) называется такой, у которого при заданной площади поперечного сечения ω, уклоне i0, шероховатости и коэффициенте заложения откоса пропускная способность Q0 оказывается наибольшей [1].
Малые каналы дорожного и аэродромного водоотвода целесообразно проектировать с гидравлически наивыгоднейшим сечением.
Для трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего сечения относительная ширина 
определяется по формуле:
|
|
|
При заданной площади живого сечения ω и уклона i0 расход Q0, средняя скорость течения V, гидравлический радиус R будут наибольшими, а смоченный периметр χ – наименьшим. Гидравлический радиус трапецеидального канала при этом равен 
, т.е. равен половине глубины канала.
Для определения гидравлически наивыгоднейшего сечения, т.е. hгн и bгн, воспользуюсь графоаналитическим способом.
Расчёт
1) задаю числовое значение произвольно выбранным глубинам, определяю числовые значения расходов. Для удобства расчёт сведу в таблицу 2.4.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КР-02068982-270205-АДМ-ПД-60-08-2010 |
| h | b=β·h | ω=(b+m·h)·h | 
| y | 
| 
|
| 0,8 | 0,484 | 1,347 | 0,4 | 0,212 | 41,172 | 1,109 |
| 1,0 | 0,605 | 2,105 | 0,5 | 43,166 | 2,031 | |
| 1,5 | 0,907 | 4,735 | 0,75 | 47,041 | 6,099 |
2) построю кривую Q=f(h). Масштаб для построения графика выбираю следующий: для оси глубин в 1 см по вертикали вкладывается 0,2 м (1:20), для оси расходов масштаб произвольный (рис. 2.6)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КР-02068982-270205-АДМ-ПД-60-08-2010 |
Рис. 2.6. График к определению hгн.
3) на построенном графике видно, что при 
, 
.
4) определю гидравлически наивыгоднейшею ширину, используя числовое значение относительной ширины:
Для проверки правильности расчёта построю ГНП и совмещу его с поперечным сечением для заданной ширины канала понизу 
и вычисленной нормальной глубиной 
(рис. 2.7). Для построения горизонтальный и вертикальный масштабы приму одинаковыми 1:40.
Опыт показывает, что если гидравлически наивыгоднейшая глубина возрастает по сравнению с нормальной глубиной, то гидравлически наивыгоднейшая ширина уменьшается. На рисунке 2.7 это наглядно представлено (см. Приложение 1).
|
|
|
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КР-02068982-270205-АДМ-ПД-60-08-2010 |
Средняя скорость по живому сечению в канале V, м/с, определяется из формулы:
где ω ― площадь живого сечения, в котором необходимо определить скорость.
Как правило, скорость необходимо знать, чтобы выяснить, является она размывающей или нет. Утверждённые МПС Временные нормы допускаемых (неразмывающих) средних скоростей течения воды для несвязных и связных грунтов приводятся в пособии и справочниках.
Определю скорость течения воды при нормальной глубине.
Определю скорость течения воды при критической глубине.
Для канала с шероховатостью поверхностей 0,02 с коэффициентом откоса 3,0 две допустимые скорости имеют следующие значения 0,7-1,0 м/с.
Сравнивая полученные значения скоростей с допустимыми, можно сделать вывод о том, что в канале скорость течения при нормальной глубине для габионовой кладки является допустимой, и при критической глубине допустимой.
