Задача 2. Расчет водослива с широким порогом

Контрольная работа по прикладной гидромеханике

Для студентов заочного обучения специальности «Землеустройство»

Курс, сокращен.

Экзаменационная сессия с 1.12.2011-25.12.2011,ЗУ-302

Задача 1. Для канала трапецеидального сечения (рис.1) при заданных нормальном расходе Q, уклоне дна i, типе грунта и известной ширине определить глубину наполнения h и среднюю скорость течения.

Расчет ведется при равномерном движении воды в канале. Исходные данные приведены в табл. 1. По результатам расчетов вычертить поперечный разрез канала.

×Рис.1 Схема к расчету трапецеидального канала

Задача 2. При входе в трапецеидальный канал проектируется регулятор, работающий как прямоугольный водослив с широким порогом (рис.2). Высота водослива Р. При пропуске форсированного расхода Q_форс=К_форс×Q глубина воды в канале перед водосливом равна h_р,=К_р×h, за водосливом – h. Определить ширину регулятора b_р (водослив считать неподтопленным).

Размеры канала рассчитаны в задаче 1. Исходные данные указаны в табл.2. По результатам расчетов вычертить продольный разрез и план водослива.

Рис. 2 Продольный разрез и план водослив с широким порогом

Таблица 1

Таблица 2

КРАТКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

по прикладной гидромеханике для студентов з/о специальности «Землеустройство»

Задача 1. Гидравлический расчет канала на равномерное движение

Расчет размеров канала может быть выполнен методом подбора с использованием формулы Шези /1/:

Q=wC×ÖRi (1.1)

где Q - расход воды;

w - площадь живого сечения потока;

C - коэффициент Шези, рекомендуется определять по формуле И.И. Агроскина:

С = 1/n + 17,72lgR,

где n - коэффициент шероховатости стенок канала;

R=w/c - гидравлический радиус;

c - смоченный периметр;

i - гидравлический уклон (при равномерном движении равен уклону дна).

В уравнении (2.1) размеры живого сечения (ширина по дну b и глубина наполнения h) входят неявно. Поэтому расчет выполняется методом подбора.

Наиболее просто решается задача, когда неизвестен один из размеров b или h. В этом случае задаются рядом значений искомой величины (5-6 значений) и для каждого из них последовательно вычисляют площадь живого сечения w, смоченный периметр c, гидравлический радиус R, коэффициент Шези С. Необходимые для расчета величины - коэффициент заложения m и коэффициент шероховатости стенок n находят по типу грунта из справочных таблиц /1/. Расчет ведется обычно в табличной форме. По результатам строится график зависимости Q=f₁(b) или Q=f₂(h), из него по pflfyyjve значению Q находится искомая величина (h или b).

Затем из уравнения расхода Q=u×w вычисляются среднюю по живому сечению скорость u.

Задача 2. Расчет водослива с широким порогом

Расчет выполняется по уравнению водослива:

Q = m d_п b Ö2g H₀^3/2, (2.1)

где m - коэффициент расхода, учитывающий гидравлическое сопротивление водослива и боковое сжатие /3/;

d_п - коэффициент подтопления;

b - ширина водослива;

Н₀ - полный напор на водосливе;

H₀ = Н+(au₀²/2g). (2.2)

Геометрический напор на водосливе Н определяется по разности глубины в подводящем канале h_p и высоты порога Р. Скорость подхода u₀ находится из уравнения расхода с учетом площади живого сечения потока в верхнем бьефе (перед водосливом): u₀=Q/W_ВБ.

Глубина на пороге водослива принимается равной 2/3Н₀.

Ширина водослива находится из уравнения расхода (2.1). При определении коэффициента расхода m следует учесть, что верхним бьефом сооружения является трапецеидальный канал по условиям задачи 1. Если ширина водослива меньше ширины канала, имеет место боковое сжатие.

Водослив считать неподтопленным (d_п=1).