Подводящий канал

Исходные данные

Вариант № 3/9

ü - расход, м³/с =4,3

- ширина канала по низу, м = 2,2

- уклон подводящего канала =0,001

- уклон быстротока =0,15

- уклон отводящего канала =0,0036

- длина быстротока, м =10

- высота перепада, м =2,5

- коэффициент заложения откоса канала =3,0

- коэффициент шероховатости стенок канала =0,0250

ü быстроток, перепад и гаситель энергии – прямоугольной формы

материал стенок – бетон (n = 0,014)

ü длина каналов не ограничена

Гидравлический расчет водопроводящих сооружений

Подводящий канал

Устройство подводящего канала необходимо для принятия вод, стекающих по склонам к логу, и подведения к трубе, мосту или быстротоку. Искусственные подходные русла должны обеспечивать пропуск всего расхода без их переполнения.

Расчет подводящего канала сводится к определению нормальной и критической глубины, критического уклона, анализа состояния потока, определению средней скорости и обоснованию укрепления русла. Кроме этого производиться расчет гидравлически наивыгоднейшего профиля канала. Все величины определяются двумя методами, для проверки правильности. [1].

лист

КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013

2.1.1. Определение нормальной глубины

Нормальная глубина - это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы равномерным.

Основная расчетная формула – формула Шези: [1].

, где (2.1)

-площадь живого сечения, м²;

C – коэффициент Шези, м^0,5/с;

R – гидравлический радиус, м;

- уклон канала.

Для трапецеидального сечения (рис.1):

, (2.2)

где h –глубина канала, м.

рис.1 Поперечное сечение подводящего канала.

Категория грунта ( =3,0)– мелкозернистые песчаные грунты. Характеристика поверхности ( =0,0250) – габионовая кладка.

Таблица 1. Определение расходных характеристик

Расчетные формулы	Ед. изм.	Назначаемые и определяемые величины
	м	0,6	0,7	0,8	0,9
	м2	2,4	3,01	3,68	3,92	5,2
	м	5,99	6,62	7,26	7,89	8,52
	м	0,40	0,45	0,51	0,5	0,61
	м0,5/с	32,1	33,10	34,10	33,94	35,58
	м3/с	48,7	66,83	89,62	94,07	114,5

Приближенно по Н.Н. Павловскому: при R < 1,0 (2.3)

лист

КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013

Гидравлический радиус в общем случае определяется по формуле

, где (2.4)

- смоченный периметр, м, и для трапецеидального русла может быть определен:

(2.5)

Расходная характеристика (модуль расхода):

, м³/с. (2.6)

Графоаналитический метод определения нормальной глубины:

м³/с (расходная характеристика, соответствующая нормальной глубине)

График

По графику определяем, что

В качестве второго метода определения нормальной глубины используем метод проф. Б.А. Бахметева:[2].

1) задаем две произвольно выбранные глубины h₁ = 0,9 м, h₂ = 1,0 м и вычисляем для этих глубин К₁ и К₂. Из таблицы 1 К₁ = 94,07 м³/с, К₂ = 114,5 м³/с.

2) из соотношения:

. (2.7)

находим гидравлический показатель русла:

лист

КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013

. (2.8)

Если предположить, что h₂ =h₀, a K₂ = K₀, то можно написать равенство:

. (2.9)

Зададим значение: h₁ = 0,9 м из Таблицы 1 К₁ = 94,07м³/с.

= = м³/с, Х = 3,731

м

Вывод: по результатам определения нормальной глубины двумя способами для дальнейшего расчета принимаем .

2.1.2. Определение критической глубины

Критической глубиной называется глубина, отвечающая минимуму удельной энергии сечения.

Уравнение критического состояния потока

, где (2.10)

- ускорение свободного падения, м/с²;

- площадь живого сечения при критической глубине, м²;

- ширина канала поверху при критической глубине, м;

=1,1 (для дорожно-мостового и аэродромного строительства)

(2.11)

лист

КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013

рис.2 Поперечное сечение подводящего канала.

Определение критической глубины методом подбора.

(2.12)

Таблица 2. Определение величин

, м	, м2	, м	, м5
0,6	2,40	5,80	2,38
0,7	3,01	6,40	4,23
0,8	3,68	7,00	7,12
0,9	3,92	7,60	7,93
	5,20	8,20	17,15

лист

КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013

График

По графику определяем м

В качестве второго метода определения критической глубины используем метод проф. И.И. Агроскина [5].

1) вычислю критическую глубину h_к для условного прямоугольного русла с шириной b, равной по дну этого канала по формуле:

(2.13)

2) Нахожу значения величины σ_п по формуле:

(2.14)

3) вычисляю исходную критическую глубину трапецеидального канала по формуле:

(2.15)

лист

КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013

Вывод: по результатам определения критической глубины двумя способами для дальнейшего расчета принимаем .

2.1.3. Определение критического уклона

Критическим уклоном называется такой уклон, при котором заданный расход Q₀ проходит по каналу в условиях равномерного движения с глубиной, равной h_k, т.е. при соблюдении равенства:

а) (2.16)

(2.17)

(2.18)

б) (2.19)

- спокойное состояние потока

<

>

лист

КР-2068982-271501-АДМ-ПД-139-10-2013