Расчет кривой свободной поверхности на быстротоке

Исследуя дифференциальное уравнение неравномерного движения в призматических руслах

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-2068982-2911-АДМ-ПД-5703-2005

,

где: параметр кинетичности, сделать вывод о типе и форме кривой свободной поверхности на быстротоке.

Рис. 2.10.

Рассчитать кривую свободной поверхности на водоскате быстротока.

Существует несколько методов расчёта: Б.А. Бахметова, метод акад. Н.Н. Павловского и другие. В практике дорожно-мостового и аэродромного строительства приходится решать задачи по расчёту неравномерного плавноизменяющегося движения воды не только в призматических руслах, но и на непризматических участках каналов. Поэтому используется универсальный метод конечных разностей В.И. Чарномского.

Метод В.И. Чарномского заключается в следующем: зная глубину в одном из сечений канала, например глубину на изломе дна подводящего канала и лотка быстротока , задаёмся значением глубины в соседнем сечении и находим искомое расстояние между двумя соседними сечениями с известными глубинами по уравнению:

где изменение удельной энергии сечения в пределах выбранного участка;

уклон трения (среднее значение гидравлического уклона в пределах рассматриваемого участка).

Приведу необходимые для расчета понятия и формулы.

1) ; последняя глубина на быстротоке принимается на 5% больше нормальной глубины, т.е. ; промежуточные глубины рекомендуется задавать с интервалом 0.1 м, опираясь на удобные при последующем построении числовые значения глубин.

2) ,т.к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса ;

3) , т.к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса ;

4)

5) , где , гидравлические радиусы, соответствующие соседним глубинам;

6) , где коэффициент шероховатости с учетом аэрации потока;

7) , где , коэффициенты Шези, соответствующие соседним глубинам;

8) , где заданный расход воды, поступающий из подводящего канала;

9) , где , средние скорости в соседних сечениях;

10) ;

11)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-2068982-2911-АДМ-ПД-5703-2005

, где удельная энергия соответствующих сечений;

12) , где удельные энергии соседних сечений, причем в последующем сечении для данного типа кривой спада удельная энергия сечения больше, чем в предыдущем;

13) ;

14) , т.к расче5т кривой свободной поверхности начинается с точки излома дна; последующее числовые значение длин определяются путем наращивания, а именно: , и т.д.

Таблица 2.7.

0,62	0,98	2,96	0,33		42,80		2,96			1,47			0,0
				0,325		42,67		3,09	0,016		0,01	0,10
0,60	0,90	2,80	0,32		42,33		3,82			1,48			0,10
				0,315		42,40		3,43	0,021		0,06	0,61
0,50	0,80	2,60	0,31		42,26		3,63			1,54			0,71
				0,300		41,98		3,89	0,029		0,12	1,32
0,40	0,70	2,40	0,29		41,69		4,14			1,66			2,03
				0,280		41,39		4,49	0,042		0,25	3,21
0,37	0,60	2,20	0,27		41,08		4,83			1,91			5,24

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-2068982-2911-АДМ-ПД-5703-2005

2.2.5 Построение кривой свободной поверхности на водоскате быстротока.

Кривая свободной поверхности строится в виде графика с вертикальной осью глубин и горизонтальной осью длин (рис.2.10).

На графике обязательно указываются линии критических К-К и нормальных N-N глубин.

Рис 2.10

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-2068982-2911-АДМ-ПД-5703-2005

2.3 Отводящий канал.

Для защиты от размыва низового откоса земляного полотна дороги и выходной части водопропускного сооружения часто устраивают водоотводные искусственные русла, по своей конструкции мало отличающееся от подходных русел. Вода, выходящая из отверстия сооружения, часто обладает ещё большой энергией, т.е. повышенной против его естественного состояния разрушительной силой. Опыт эксплуатации водопропускных сооружений показывает, что если не предусмотреть специальных мер, отводные русла на выходе из сооружений сильно размываются, что иногда приводит к авариям сооружений.

Мерами против размывов водоотводных русел, т.е. способами гашения потока в самом сооружении; сосредоточенное гашение энергии потока на выходе из трубы; укрепление отводных русел.

Известно много различных принципов гашения потока. Наиболее распространенные из них:

1) Усиленное перемешивание (этот принцип используется при устройстве повышенной шероховатости поперечных расщепляющих балок, зубчатых порогов).

2) Соударение свободных струй в атмосфере;

3) Рассеивание энергии в вальцах гидравлического прыжка;

4) Сосредоточенное гашение энергии в замкнутом блоке – напорные гасители;

5) Отброс струи от сооружения с одновременным их расщеплением и аэрацией (этот принцип реализуется в рассеивающих трамплинах);

6) Силовое воздействие на поток в направлении, противоположном течению, путем установки различных препятствий: порогов, шашек, пирсов и т.п.