Практическая работа № 8

Тема: Решение типовых задач по определению пропускной способности, уклонов и элементов сечений каналов при равномерном движении жидкости.

Цель: Выработка умений самостоятельной работы по определению пропускной способности, уклонов и элементов сечений каналов при равномерном движении жидкости, а также работы со справочной литературой.

Задача № 1.

Канал трапециидального сечения, положенный в суглинистом грунте, имеет уклон i, ширину по дну b. Глубина воды =0,8м, коэффициент шероховатости n=0,0225 и коэффициент заложения откосов m=1., величина l=0,5. Определить среднюю скорость воды в канале и расход, проверить возможность размыва или заиления канала.

Исходные данные:

Таблица 1.

Вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
i	0,00020	0,00021	0,00022	0,00023	0,00024	0,00025	0,00026	0,00027	0,00028	0,00029	0,00030	0,00031	0,00032	0,00033	0,00034	0,00035
b,м	2	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	1,9	1,8	1,7	1,8	1,6	2,9	3,0	1,5

 

Вар	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
i	0,00036	0,00037	0,00038	0,00039	0,00040	0,00041	0,00042	0,00043	0,00044	0,00045	0,00046	0,00047	0,00048	0,00049	0,00050
b,м	3,1	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6	3,7	3,8	3,9	4,0	4,1	4,2	4,3	4,4	4,5

 

Указания к выполнению:

1.Исходные данные выбрать из табл. 1 согласно варианту.

2.Для определения расхода используем:

 

                                      (1)

Для этого вычислим:

                                 (2)

                               (3)

                                                    (4)

Определяем коэффициент Шези С по по табл. 11.2-Л1. методом линейной интерполяции

Пример:

Необходимо найти С, если известен гидравлический радиус R₀

По таблице данный радиус находится между значениями R1и R2, которым соответствует С1 и С2

С находится по формуле:

С= С1+                   (5)

Так, например, для R₀=0.13 при n-0.0225

 

 

R.м	C при n
	0.0225
0,10	26,0
0,14	28,2

 

C=  26,0+ =27,65 м^0,5/с

 

Подставляем все найденные величины в формулу (1) для определения расхода.

3.Определяем среднюю скорость в канале:

                                                    (6)

4.Сравниваем полученную скорость с  для данного грунта из табл. 11.3 Л1 определяем, будут ли разрушения канала.

5.Определим , для проверки произойдёт ли заиление:

=                                                (7)

1. Сделать вывод.

 

Задача № 2

Какой уклон i необходимо придать дну канала, если дано b, Q, h, m=1.5, n=0,014

Таблица 2-Исходные данные для задачи 2

Вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
b,м	4	4,1	4,2	4,3	4,4	4,5	4,6	4,7	4,8	4,9	5	5,1	5,2	5,3	5,4	5,6
,м	0,9	0,91	0,92	0,93	0,94	0,95	0,96	0,97	0,98	0,99	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
,м³/с	10	10	10	10	10	11	11	11	11	11	12	12	12	12	12	13

 

Вар	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
b,м	5,7	5,8	5,9	6	6,1	6,2	6,3	6.4	6,5	6,6	6,7	6,8	6,9	7	7,1
,м	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0
,м³/с	13	13	13	13	14	14	14	14	14	15	15	15	15	15	16

 

Указания к выполнению:

1.Взять исходные данные в табл. 2

2.Из формулы (1) выразить i,

Предварительно необходимо вычислить по формулам 2,3,4:

Определяем коэффициент Шези С по по табл. 11.2-Л1. методом линейной интерполяции 3.Подставляем данные в полученную формулу и вычисляем уклон. i.

Задача № 3

Определить глубину наполнения трапециидального канала, работающего в условиях равномерного режима, если m=1,5; n=0,014; дано β,Q, .

Таблица № 3

Вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
β,м	10	10	11	11	12	12	13	13	14	14	15	15	16	16	17	17
,м³/с	140	145	150	155	160	165	170	175	180	185	190	195	200	205	210	215
i	0,00030	0,00031	0,00032	0,00033	0,00034	0,00035	0,00036	0,00037	0,00038	0,00039	0,00040	0,00041	0,00042	0,00043	0,00044	0,00045

Вар	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
b,м	18	18	19	19	20	20	21	21	22	22	23	23	24	24	25
,м³/с	220	225	230	235	240	245	250	255	260	265	270	275	280	285	290
i	0,00046	0,00047	0,00048	0,00049	0,00050	0,00051	0,00052	0,00053	0,00054	0,00055	0,00056	0,00057	0,00058	0,00059	0,00060

Указания к выполнению:

1.Взять исходные данные в таблице. 3

2.Задачу решаем графоаналитическим способом.

3.Произвольно задавая h, (например h= 1м)вычисляем:

b= β h

1. Далее вычисляем , С,  и Q результаты заносим в таблицу 3

 

Таблица 3

h, м	ω, м²	x,м	R, м	с, м /с	Q, М³/с

5.По данным таблицы строим график Q= f (h):

 

 

 

Откладываем по оси абсцисс заданный расход Q и восстановив перпендикуляр до пересечения с кривой, находим точку А. Этой точке на оси ординат соответствует искомая глубина .

 

 

Задача № 4

Определить размеры гидравлически наивыгоднейшего сечения канала трапецеидального сечения, если m=1.5, n=0.03, Q,i (исходные данные)

Таблица № 4

Вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
,м³/с	140	145	150	155	160	165	170	175	180	185	190	195	200	205	210	215
i	0,00030	0,00031	0,00032	0,00033	0,00034	0,00035	0,00036	0,00037	0,00038	0,00039	0,00040	0,00041	0,00042	0,00043	0,00044	0,00045

Вар	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
,м³/с	220	225	230	235	240	245	250	255	260	265	270	275	280	285	290
i	0,00046	0,00047	0,00048	0,00049	0,00050	0,00051	0,00052	0,00053	0,00054	0,00055	0,00056	0,00057	0,00058	0,00059	0,00060

 

Указания к выполнению:

1. Определить

β_г.н=2( - m)                                        

 

 

2.  Задаваясь различными значениями h_г.н. (например h₁=1м)  определяем

 

ω_г.н.= (2 - m)h_г.н.

 

Rг.н. = h_г.н/2

 

2. По найденному Rг.н и n   Определяем коэффициент Шези С по по табл. 11.2-Л1. и вычисляем расход Q (формула 1)

Если при данной глубине канал не пропускает заданный расход принимаем следующую    h_г.н.

3. 

b_г.н= βг.н h_г.н.

 

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Что называется равномерным движением в открытых руслах?

2. При каких условиях возможно равномерное движение воды в канале?

3. Назовите основные гидравлические характеристики открытого потока и элементы поперечного сечения русла.

4. Напишите основную расчетную формулу для равномерного движения воды в канале.

5. Какое сечение называется гидравлически наивыгоднейшим?

6. Какой должна быть скорость течения воды в канале, чтобы не происходило разрушение и заиление канала?