Расчёт канала по допустимым скоростям

 

Нормативная усталость прочность на разрыв связного грунта при динамической нагрузке С_у^н= 2500 Па. Средний размер агрегатов (отрывающихся отдельностей) грунта d′ = м.Коэффициент однородности связанных грунтов, характеризующий вероятность отклонения показателей сцепления от их средних величин в неблагоприятною сторону по сравнению с нормативной К′ = 0, 5. Коэффициент перегрузки n′ =3, 2. Коэффициент условий работы m′ =1, 1 при условии, что дно и откосы покрыты растительностью. Удельный вес грунта γ _гр= 26000 Н/м³ [14].

Дано:

h₀, Q₀^мк, R₀, i_мк, ρ _н, n = 0, 0225, m = 1, ρ _в =1000 кг/м³, С_у^н= 2500 Па,

d′ = м, К′ = 0, 5, n′ =3, 2, m′ =1, 1, γ _гр= 26000 Н/м³, g = 9.81 м/с².

Найти:

V_заил,.V_разм

 

Расчет

Под допустимой размывающей скоростью V_размпонимают наибольшее значение средней скорости движения воды, не допускающей размыва (разрушения) русла.

За заиляющую скорость V_заилпринимают наименьшее значение средней скорости движения, при которой поток способен транспортировать находящиеся в нём наносы без осаждения. Как размыв, так и заиление нарушают нормальную работу каналов.

Необходимо сравнить полученную ранее скорость V₀ с наименьшей и наибольшей допустимыми скоростями, т.е. с заиляющей и размывающей. Значение V₀ должно быть больше V_заил и меньше V_разм.

 

 

, м/с (1.11)

 

где R₀ - гидравлический радиус, м; i_мк - уклон магистрального канала; ρ _н - мутность наносов, кг/м³; W_cp-средневзвешенная гидравлическая крупность наносов, подсчитанная как среднегеометрическая (м/с); W₀-условная гидравлическая крупность, которая имеет следующее значение:

при 0, 002 < W_ср< 0, 008 м/с, W₀=W_ср

при 0, 0004< W_ср< 0, 002 м/с, W₀=0, 002.

 

, м/с (1.12)

 

гдеh₀ – нормальная глубина воды в МК, м; ρ _в–плотность воды, 1000кг/м³; ρ _гр–плотность грунта, кг/м³.

 

Плотность заданного грунта определяется по формуле

 

ρ _гр = γ _гр/g, кг/м³ (1.13)

 

где g - ускорение свободного падения, 9, 81 м/с².

 

Гидравлическая крупность частиц стандартных диаметров принимается по справочной таблице № 11-2 [7]

 

Таблица 1.2 – Характеристики наносов в магистральном канале[7]

 

Диаметр частиц, мм	Гидравлическая крупность частиц заданного диаметра, мм/с	Количество частиц заданного диаметра в общей массе наносов, %
d=0, 25 мм	W1 = 27, 0 мм/c	Р1 = 1%
d=0, 1мм	W2=6, 92 мм/с	Р2 = 6%
d=0, 05мм	W3=l, 73 мм/с	Р3 = 23%
d=0, 01мм	W4=0, 0692мм/c	Р4 = 30%
d=0, 005мм	W5=0, 0173 мм/c	Р5 = 40%

 

Гидравлическая крупность для каждой фракции наносов рассчитывается по следующим формулам:

(1.14)

 

(1.15)

 

(1.16)

 

(1.17)

 

(1.18)

 

Средневзвешенная гидравлическая крупность рассчитывается:

 

(1.19)

 

Проектирование поперечного сечения магистрального канала

 

Вычерчивается в масштабе 1: 100 поперечный профиль магистрального канала с указанием всех известных параметров и их величин с единицами измерения.

 

Расчет магистрального канала на неравномерное движение

Дано:

Q₀^мк, i_мк, n = 0, 0225, m = 1, ω ₀^мк, χ ₀^мк

b₀^мк, h₀^мк, R₀^мк, B₀^мк, C₀^мк, υ ₀^мк

Глубина у подпорного сооружения:

Найти: 1) критическую глубину - h_кр^мк,

2) параметры кривой свободной поверхности -l_i и h_i

Расчет

Определим критическую глубину для трапецеидального русла магистрального канала h^мк_кр. Критическая глубина - это глубина потока, при которой удельная энергиясечения для заданного расхода в данном русле достигает минимального значения.

Рассчитаем вспомогательную функцию :

 

= , (2.1)

 

где α – коэффициент Кориолиса, α = 1; g - ускорение свободного падения, 9, 81 м/с².

 

Графический способ

Вспомогательную функцию рассчитываем в табличной форме

 

Таблица 2.1 – Примерная таблица для расчета вспомогательной

функции

№п/п	hкрмк, м	ω, м2	ω 3	B, м	ω 3/B
	0, 5·h0мк				≈ Амк

 

По результатам таблицы строим кривую и по расчетному значению числа А, снимаем с нее искомое графическое значение критической глубины.

Рис. 2.1 - Графическая зависимость = f( )

для магистрального канала

Математический способ

Проверим критическую глубину по формуле для трапецеидального сечения:

 

(2.2)

 

где - вспомогательная функция; - критическая глубина для прямоугольного русла, м.

 

(2.3)

 

где q - удельный расход, м³/с.

 

-удельный расход определяется по формуле

 

(2.4)

 

(2.5)

 

Графическое и математическое значения должны быть приблизительно равны: ≈

Выбор типа кривой свободной поверхности

 

Выберем случай возникновения кривой свободной поверхности сравниваяглубины h₀, h_кр, h_ф.

Т.к. h₀> h_кр, то в потоке возникает случай I [14]

Т.к. h_ф> h₀, то образуется кривая подпора а_I (рис. 2.2)

 

Рис. 2.2 - Кривая свободной поверхности типа а_I (кривая подпора)

 

Метод фрагментов

 

Разбиваем кривую свободной поверхности на фрагменты.

Число фрагментов N = 4-6 шт. Принимаем 5 фрагментов.

Глубина в начале потока:

 

, м (2.6)

 

Конечная глубина:

 

, м (2.7)

 

Приращение:

 

(2.8)

 

Глубина воды в каждом фрагменте определяется по следующим формулам:

 

(2.9)

 

(2.10)

 

(2.11)

 

(2.12)

 

12Следующая ⇒

Поделиться: