Гідравлічний розрахунок багатосхідчатого перепаду колодязного типу

 

На затяжних крутих похилах у системі дорожнього водоводу будують багатосхідчасті перепади. Кількість сходин, довжина, висота їх залежать від топографічних умов місцевості та гідравлічних умов роботи перепаду.

Бувають випадки, коли довжина сходин не достатня, щоб повністю погасити енергію потоку. У цьому випадку на кінці кожної сходини розраховують водобійні стінки, що утворюють на сходинах перепаду водобійні колодязі, у межах яких має місце стрибок і досягається необхідне гасіння енергії. Це багатосхідчасті перепади колодязного типу.

 

 

Гідравлічний розрахунок багатосхідчастих перепадів колодязного типу зводиться до розрахунку першої, другої, останньої сходинок. Розміри проміжних сходин приймають рівними розмірам другої.

Вибираю вихідні дані

 

io	L	Q,
0,085	62	1,45

 

1. Висоту Z косогірної ділянки визначаю виходячи з геометричних побудов:

. Задаюсь кількістю сходин N і розраховую довжину l_сх і Р висоту сходинок:

 

 N=25

 

. Визначаю ширину сходин перепаду b виходячи з умов, що питома витрата знаходиться у межах:

 

 

де b_пер - ширина перепаду

4. Розраховую критичну глибину прямокутного русла:

 

 

. Глибину потоку h_р і швидкістьV_р над стінкою падіння визначаю по залежностях:

 

;

.

 

6. Розраховую довжину падіння струміння:

 

 

. Глибину потоку у стисненому перетині розраховую по залежності:

 

 

де φ₁ - коефіцієнт швидкості

. Сполучену глибину визначаю за формулою:

 

 

	hкр= 0,42	hс= 0,24
0,760,43
2,292,65
0,330,16
W	7	5
0,2040,65
0,6240,89
5,321,2
0,2731,21
0,0741,464
11,67

 

Розрахунок необхідної довжини сходин, при якій гашення енергії чиниться без улаштування гасника енергії

 

(L_крив + l_пад) ≈ L_cx,

 

(11,67+0,73) =12,4

Необхідно розрахувати водобійну стінку

Визначення геометричного напору над водобійною стінкою:

 

,

де М = 1,86 - коефіцієнт витрат.

 

Розрахунок висоти стінки:

 

,

 

де σ = 1,05…1,1.

Стінку на першій та наступній сходинці (крім останньої) розташовують в кінці сходинки

При розрахунках другої та подальших сходинок до всіх формул, де є Р, підставляють (Р + с).

Розраховую довжину падіння струміння:

 

Глибину потоку у стисненому перетині розраховую по залежності:

 

 

Сполучену глибину визначаю за формулою:

 

 

	hкр= 0,42	hс= 0,203
0,760,37
2,292,216
0,330,17
W	7	5
0,2040,86
0,6241,064
5,321,85
0,2730,784
0,0740,61

 

Особливістю розрахунку останньої сходинки є перевірка необхідності влаштування вод обійної стінки, для чого h''_с порівнюють з h_нб.

h_нб=1.5h_кр=1.5 0.42=0.63

при h''_с>h_нб, 0.455<0.63 робиться розрахунок гасителя енергії, тобто розраховують висоту водобійної стінки:

 

 

Відстань від сходинки перепаду до водобійної стінки:

 

(м)

 

де β = 0,7

Довжина стрибка:

 

 (м)