Определение средней скорости в живом сечении.

В природе наблюдается два режима движения жидкостей: ламинарный и турбулентный. Режим движения жидкости зависит от скорости течения и глубины потока. Турбулентный режим бывает установившимся и неустановившемся. Движение может быть равномерным и неравномерным. При равномерном движении средняя скорость течения в поперечном сечении русла определяется по формуле Шези:

Vср=C , (4.2)

где С - коэффициент Шези

R - гидравлический радиус, м;

I - продольный уклон водной поверхности.

Vср=40 =0.48 м/с

Коэффициент Шези зависит от шероховатости русла, глубины потока и от формы живого сечения. Для определения этого коэффициента существует ряд формул:

С=R^1/6/n (4.5) -формула Маннинга.

C=1.62^1/6 / 0.027=40

R₁= = =1.62 м R₂=h_ср= =1.62м

 

Вывод: Гидравлический радиус равен средней глубине.

В приведенных формулах: n - коэффициент шероховатости;

R = w/x - гидравлический радиус, м

w - площадь поперечного сечения русла, м²;

- длина смоченного периметра русла, м;

В - ширина русла, м;

h - глубина потока, м;

d - средний диаметр частиц донных отложений, мм.

Коэффициент шероховатости п можно определить по формуле:

n=kd^1/6, (4.9)

n=0.03 0.6^1/6=0.027

где коэффициент k по В.М. Маккавееву равен 0, 03.

Необходимо вычислить среднюю скорость течения в поперечном сечении русла.

Порядок расчета: 1) определить коэффициент шероховатости русла по гидравлическим таблицам или по формуле (4.9); 2) вычисляется коэффициент Шези; 3) определяются значения гидравлического радиуса для поперечного сечения русла и средней глубины (производится их сравнение и делается вывод); 4) вычисляется средняя скорость течения по формуле (4.2);

5) строится поперечное сечение русла (см. рис. 4.3.) в начале исследуемого участка, определяется его площадь, средняя глубина, гидравлический радиус, средняя скорость по формуле (4.2), производится сравнение и анализ полученных результатов.

 

Исследование распределения скорости течения по вертикали

 

 

Для аналитического выражения закономерности изменения осред-ненных скоростей течения по глубине (на вертикали) предложен ряд формул. Рассмотрим наиболее употребительные из них, введя следующие обозначения:

Vn- поверхностная скорость течения, м/с;

(4.10)

V=Vп м/с. (4.11)

где Р - безразмерный параметр, определяемый по выражению

Р=0, 57+ 3, 3/С, при 10< С< 60,

y/h -относительная глубина точки наблюдения,

где у - глубина, на которой определяется скорость течения, отсчитываемая от поверхности воды, м;

h - глубина на вертикали, м.

Р=0, 57+3, 3/40=0, 65

V₀=0.54* =0.54 м/с

V_0.2=0.54* =0.50 м/с

V_0.4=0.54* =0.46 м/с

V_0..6=0.54* =0.42 м/с

V_0.8=0.54* =0.37 м/с

V₁=0.54* =0.32 м/с

Определение размывающей и неразмывающей скоростей течения

 

 

Средняя скорость течения V на вертикали, отвечающая состоянию предельного равновесия донных частиц, когда отдельные частицы срываются с месса и перемещаются, но общего движения наносов еще нет, называется неразмывающей. Она является предельной скоростью, отвечающей началу сдвига отдельных частиц, т.е. скоростью начала влечения и может быть определена с помощью следующих зависимостей.

Формула В.Н. Гончарова, которая по данным исследований ЛИВТа дает на песчаных перекатах наилучшие результаты:

Vнр=3.9(dh/d₉₅)^0/2(d+0.0014)^0/3 (4.17)

Vнр.= 3.9[(0.6* 2, 1)/0.85]^0.2(0.6+0.0014)^0.3=0, 63 м/с

где h - глубина потока, м;

d - средний диаметр донных частиц, м;

d„ • диаметр частиц с обеспеченностью 95% по кривой грануло-метричесиого состава, т. е. такой диаметр, который оказывается превзойденным лишь у 5% частиц, м.

Скорость течения V_р, при которой движение донных наносов становится массовым, называется размывающей. Соотношение между размывающей и не размывающей скоростями равно1…30

Vp=1.3Vнp.(4.19)

Vр=1.3*0, 63=0, 82 м/с

В задании требуется определить, будет ли происходить размыв дна в потоке, имеющем продольный уклон I, на вертикали с глубиной h, средней крупностью донных отложений d.

Порядок расчета:

1) определить неразмывающую скорость;

2) определить соответствующую размывающую скорость;

3) определенную среднюю скорость потока по формуле Шези сравнить с полученным значением размывающей скорости, сделать вывод.

Вывод: Vср < Vр русло не размывается. Средней скорости недостаточно для размыва.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: