Расчет магистрального канала при равномерном движении

1. По нормативным документам и справочным данным при известных характеристиках грунта назначаются коэффициенты заложения откосов канала m и шероховатость русла n.

n=0.02,

m=1.5.

2. По формуле β г.н=2,5+ m/2 вычисляются значение β при известном значении m.

β г.н=2,5+1,5/2=3,25.

3. При известном β,задаваясь различными значениями h (от h1 до h7), по формулам

ω =(β+m) , χ =(β +2 )h, β г.н =2( -m)определятся соответствующие значения χ, ω, R. Затем вычисляются соответствующие значения W (значение W можно определить по справочным данным при известных величинах R и n). И, наконец, по формуле Q= ω W вычисляется значение Q,соответствующие задаваемые значения h. Таблица 1.1

Определение расхода в зависимости от глубины

h,м	ω,м	χ, м	R, м	W м/с	Q, м /с
0.5	1.19	3.43	0.35	23.4	0.53
1	4.75	6.85	0.69	38.6	3.55
1.5	10.69	10.28	1.04	49.32	9.65
2	19	13.7	1.39	60.22	22.19
2.5	29.69	17.13	1.73	71.52	40.35
3	42.75	20.55	2.08	82.18	68.15
4	76	27.4	2.77	99.11	146.12

4. По данным табл. 1.1 строим график Q=f(h) (1.1).

На оси абсцисс находится точка, соответствующая заданному расходу Q (согласно заданию). С помощью графика на оси ординат определяется искомая глубина h0, которая является нормальной глубиной потока. Q =86; h0=3.35.

5.Вычисляем ширину канала по дну: b= β *h.

b=3.25*3.35=11 м.

Затем, учитывая, что Qр>10м /c, полученное числовое значение b округляется до стандартного значения (целого числа метров). Это значение принимается окончательно как ширина канала по дну b .

b =11м /с.

6. Уточняется нормальная глубина потока, обеспечивающая протекание заданного расхода в канале с принятыми геометрическими характеристиками поперечного сечения (bк, m, n), а также определяются средние скорости равномерного движения при Q , Q и Q . Для этого при известном значении b , задаваясь различными значениями h, используя методику расчета, изложенного в п.3, по формулам ω =(b+m h ) h ,

χ =b+2 h , R= ω / χ, V=W , Q= ω W вычисляются χ, ω, R и W, V и Q, соответственно.

Определение расхода и средней скорости в зависимости от глубины

h, м	ω,м	χ, м	R, м	W м/с	V, м/с	Q, м /с
0.5	5.87	12.8	0.45	28.5	0.55	3.24
1	12.5	14.6	0.85	44.7	0.86	10.83
1.5	19.87	16.4	1.21	57.02	1.1	21.98
2	28	18.2	1.53	66.9	1.29	36.34
2.5	36.87	20	1.84	75.72	1.46	54.16
3	46.5	21.8	2.13	83.48	1.61	75.3
3.5	56.87	23.6	2.4	90.3	1.75	99.63

7. По данным таблицы строятся совмещенные графики V=f(h) и Q=f(h) (рис.1.2).С помощью графика Q=F(h) определяется уточненная нормальная глубина h , а с помощью графика V=f(h) – соответствующее значение средней скорости V р.

H =3.2,

V р=3.61.

8. Для заданной величины максимального (форсированного) расхода Q с помощью графика Q=f(h) (рис. 1.2.) определяются соответствующие нормальная глубина h и средняя скорость V , при которой возможен размыв русла. Подобным образом для Q определяются h и V , при которой вероятно заиливание канала.

Q =98.9 Q =43

h =3.45 h =2.2

V =1.74 V =1.35

9. По справочным данным, при известной глубине h , и характеристиках грунта, из которого построено ложе канала, определяется допускаемая (не размывающая) скорость течения V доп.

V =3.8

10. Определяется минимально допустимая не заиливающая скорость V . Для этого по справочным данным устанавливается гидравлическая крупность W для всех предельных значений фракций взвешенных наносов. По формуле W вычисляется средняя крупность W каждой фракции.

Значения средневзвешенной крупности W

d, мм	0.5	0.25	0.1	0.05	0.01
W,мм/с	53	27	8	2.9	0.15

Затем по формуле с учетом процентного содержания каждой

фракции P вычисляется средневзвешенная гидравлическая крупность . Устанавливается значение М, входящие в формулу:

= =2,85=мм/с =0,0029 м/с

При известных характеристиках поперечного сечения водотока b, m, h , по формулам ω =(b+m h ) h , χ =b+2 h , R= ω / χ, вычисляются ω , χ , и R . По формуле

определяется V .