Расчетно-графическая работа
по предмету: «Гидравлика, гидрология, гидрометрия»
Выполнил: ст. гр. Д-33
Нурыев А.Ю.
Проверил: доц.
Ермолаев В.Я.
Харьков 2001
I. Гидравлический расчет одноступенчатого перепада.
1.1. Расчёт входного участка
Рис.1. Схема одноступенчатого перепада при і0<ік.
1) Определяем hкр.
Из равенства 
Методом подбора определяем критическую глубину hкр.
Из левой части равенства имеем
Задаемся произвольной глубиной h и вычисляем правую часть равенства
и определяем
Определяем расхождение исходного равенства
что не допустимо
Задаемся меньшей глубиной h= 0,6м. и определяем
Определяем расхождение исходного равенства
Принимаем hк = 0,56м
2) Параметры над стенкой перепада
Глубина над стенкой перепада hn = 0,7 hк = 0,7·0,56 = 0,392
Wп = (m·hп+b) hп = 0.392·(0,80+1.5·0.392) = 0,544м2
Скорость движения на стенке перепада.
Выбираем тип укрепления входного участка. Согласно табл. 7.12 (1) скорости Vп = 3,033м/с соответствует тип укрепления (выбираем по справочнику) при hп = 0,455<1м – Одиночное мощение на мху (слой не менее 5см из булыжника размером 15см).
Vп = 3,033м/с (4.4)
1.2 Расчет водобойного участка
Из равенства 
Методом подбора определяем глубину в сжатом сечении hc при j = 0,9 – коэффициент скорости (у всех идентичный).
Полный напор над стенкой перепада
Задаёмся hс = 0,3м и вычисляем правую часть полного напора в сжатом сечении, для чего находим:
Расхождение:
Принимаем в сжатом сечении глубину hс = 0,3м
2) Находим скорость в сжатом сечении
Подберём тип укрепления водобойного участка при скоростиVс = 6,799 м/с и глубине hс = 0,3 м согласно таблице 7.12 (1) –одиночное мощение на цементном растворе марки 200, из рваного камня размером 25см.
По таблице 7.2 (1) определяем коэффициент шероховатости n = 0,014.
1.3. Определение нормальной глубины водобойного участка.
Нормальную глубину hо(б) определяем методом подбора.
Задаемся hо(б) = 0.65м для которой элементы потока имеют:
По таблице 7.6 (1) находим скоростную характеристику:
Расход воды:
Полученный расход сравниваем с заданным:
- что допустимо.
Принимаем нормальную глубину hо = 0.65м
1.4. Установление формы сопряжения бьефов
Форму сопряжения бьефов устанавливаем путём сравнения глубины 
(сопряженную со сжатой 
) и нормальной глубиной h0.
Глубину определяем по графику на рис. 9.3 (1), приложению 8 (2), прил. 27 (3), для чего вычисляем параметр 
Вычисляем относительно сопряженные глубины 
Так как относительно сопряженная глубина 
=1,61, то находим глубину hc’’, сопряженную со сжатой, т.е. 
Сравниваем 
c 
.
, сопряжение бьефов происходит при помощи сточного прыжка.
1.5. Расчет длины водобойного участка.
Длину водобойного участка определить по формуле:
где l1 – длина падения струи;
l2 – длина кривой подпора;
ln – длина гидравлического прыжка;
lз – длина запаса.
Длина падения струи l1 определяется по формуле:
Длина кривой подпора l2 определяется способом Чарновского В.И. или способом Павловского Н.Н. Согласно заданию длину кривой подпора определяем способом Чарновского В.И.:
где Э1, Э2 – удельные энергии сечений (1-1) и (2-2);
iWcp – средний уклон трения;
i0 – уклон согласно заданию.
Для нахождения l2 назначаем два сечения:
– сечение (1-1) по сжатому сечению с глубиной 
– сечение (2-2)–перед началом гидравлического прыжка с глубиной 
.
Глубину определяем по графику, рис.4 или по графику 9.3, [1], приложению 8, [2], приложению27, [3], для чего используем параметр m*h/b и за вторую сопряженную глубину 
принимаем нормальную глубину в конце прыжка 
, т.е. 
. Находим относительные сопряженные глубины 
и 
(по графику).
Так как относительно сопряженная глубина 
, то глубина 
и соответственно 
.
Вычисляем гидравлические элементы потока в сечениях (1-1) и (2-2):
– площадь живого сечения 
и 
;
– смоченный периметр 
и 
;
– гидравлический радиус 
м и 
м;
скоростная характеристика W1=f (R1,n) = 34,62м и W2=f(R2,n) = 43,98м при “n” выбранного типа укрепления водобойного участка определяется по таблице 9 или таблице 7.5¸7.6, [1], приложению 7, [2], приложению 17, [3];
– уклон трения
; 
;
– удельная энергия 
м и
м;
средний уклон 
.
После находим длину кривой подпора 
Длина гидравлического прыжка ln определяется по формуле Мейерова для трапецеидальных сечений
,
где число Фруда 
<1 поток бурный, опредиляем по формуле:
ln=K h''с=8,3 1,61=13,363м
Длина запаса l3 принимается как: 
м.
После всего вычислить длину водобойного участка:
.
Для сокращения длины водобойного участка и гашения энергии в сжатом сечении необходимо устройство для гашения энергии в виде водобойной стенки с учетом определения формы сопряжения бьефов. То есть h''с=1,61< h0=0,65.