2015-05-20
2920
При решении задач на равномерное движение в открытых руслах как и при расчете трубопроводов применяется понятие расходной характеристики («модуля расхода»):
. (7.22)
Как видно из формулы (7.21), расходная характеристика численно равна расходу в русле при уклоне 
= 1 и, следовательно, имеет размерность расхода. Понятие расходной характеристики позволяет несколько упростить решение некоторых задач на расчет каналов.
При гидравлическом расчете каналов встречаются следующие основные типы задач.
Первый тип задач. Требуется определить пропускную способность канала 
, или среднюю скорость потока 
если известны его размеры (
, 
и 
), коэффициент шероховатости 
и уклон .
Технология расчета следующая: определяются последовательно площадь живого сечения канала 
, смоченный периметр 
, гидравлический радиус 
; устанавливается коэффициент шероховатости ; затем по табличным данным находят значение скоростного множителя 
, Определяется расход потока по формуле (7.10) или его средняя скорость по формуле (7.3).
Аналогично решается задача об определении уклона канала, если известны , , , и :
. (7.23)
Эта задача также решается непосредственно по формуле Шези, относительно искомого уклона:
. (7.24)
Второй тип задач. Необходимо определить глубину при заданном расходе 
, если известными величинами являются , , , . Эта задача называется задачей о нормальной глубине. Как отмечалось ранее, нормальной называется такая глубина, которая устанавливается в русле при заданном расходе в условиях равномерного движения.
Данная задача имеет несколько вариантов решения.
Первый вариант решения - подбором по формуле Шези. Здесь удобно вначале вычислить расходную характеристику: 
при заданном расходе . Далее задаются каким-либо значением глубины 
, и вычисляют соответствующие ей значения 
, 
, 
, 
, и 
. Полученное значение , сравнивают с 
. Здесь возможны три случая: 
, 
, 
. Поскольку глубина связана с расходной характеристикой, то это дает возможность принять решение о назначении и расчете следующей глубины: ее назначают в первом случае 
, во втором случае 
, а в третьем случае 
, т.е. здесь расчет оканчивается. Во всех случаях подбора глубины необходимо выполнить столько расчетов, сколько необходимо для нахождения нормальной глубины 
.
Второй вариант расчета аналогичен предыдущему, только в нем сокращается число отдельных расчетов. Здесь целесообразно вычислить не менее трех пар значений 
, при этом обязательно должно быть одно значение 
и одно значение 
. После этих вычислений следует построить график (рис. 7.3), используя при необходимости также точку 
при 
. По графику можно довольно точно найти искомое .
Рисунок 7.3 – График зависимости
Третий тип задач. Требуется подобрать размеры поперечного сечения канала - ширину и глубину , если известны , , . Этот тип задач наиболее часто встречается в инженерной практике при проектировании каналов. Так как у нас имеются две неизвестные величины: и , то задача оказывается неопределенной. Поэтому одной из них задаются, а вторую определяют. При этом следует стремиться к тому, чтобы сечение получилось гидравлически наивыгоднейшим. Если ширина и глубина не ограничены условиями расчета, то можно рассчитывать канал гидравлически наивыгоднейшего сечения. Для этого определяют 
по формуле (7.20), а затем выражают через и подбирают значение аналогично предыдущей задаче.
