Определение критического уклона.

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дорожные водопроводящие сооружения. Гидравлический расчет.

Выполнил студент АДб -12Z2

Донцов М.И. (АДб -12 -39)

Принял: доцент Троян Т.П.

Омск–2013

1. Исходные данные:

1. Быстроток, перепад и гаситель энергии – прямоугольной формы, материал стенок – бетон (n=0,014);

2. Длина каналов не ограничена;

3. Расход Q₀ = 4,3 м³/с;

4. Ширина канала по низу – b = 2,2 м;

5. Уклон подводящего канала – i₀₁ = 0,001;

6. Уклон быстротока – i₀₂ = 0,15;

7. Уклон отводящего канала – i₀₃ =0,003;

8. Длина быстротока – L = 10 м;

9. Высота перепада – Р = 2,5 м;

10. Коэффициент заложения откоса канала – m = 3,0;

11. Коэффициент шероховатости стенок канала – n = 0,0250.

Гидравлический расчет водопропускных сооружений.

Подводящий канал.

Определение нормальной глубины.

Графоаналитеческий метод.

1.Определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине h₀₁.

К₀₁= = 4,3/0,001= 136,08 м³/с.

2. Задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин, h₁, h₂, h₃……. Вычисляем соответствующие расходные характеристики К₁, К₂, К₃….. по формуле К = W C .

Расчеты сводим в таблицу так как гидравлический радиус R < 1.0 м, то у = 1,5 = 1,5 = 0,24.

Расчетные формулы	Единицы измерения	Назначенные и определенные величины
h₁	h₂	h₃	h₄	h₅
h	м	0,9		1,1	1,2	1,3
W =(b + m ·h)h	м²	3,68	5,2	6,05	6,96	7,93
X = b + 2h	м	7,89	8,52	9,15	9,78	10,42
R = W/X	м	0,47	0,61	0,66	0,71	0,76
C = R^у	м^0.5/c	33,20	35,52	36,20	36,84	37,45
К = WC	м²	83,08	144,07	177,40	215,38	258,37

h₀

Строим кривую K = f(h)

Вывод: Нормальная глубина h₀ = 1,01 м.

Способ линейной интерполяции.

при h = 1,3 м К = 258,37 м³/с,

при h = 1,2 м К = 215,38 м³/с,

при К = 136,08 м³/с h =?

h = 1,2 + ∙ (1,3 – 1,2) ≈1,01 м.

Вывод: h₀ = 1,01 м.

Определение критической глубины.

Метод подбора.

1) Из уравнения критического состояния потока при заданном расходе Q₀ определяем числовое значение величины,

2) Задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин h₁, h₂, h₃….вычисляем соответствующие значения W³/B.

Расчеты сводим в таблицу.

h
0,6	2,40	5,8	2,38
0,7	3,01	6,4	4,26
0,8	3,68	7,0	7,12
0,9	4,41	7,6	11,28
1,0	5,20	8,2	17,15

B_k

h_k m

Строим кривую = f(h)

Вывод: Критическая глубина h_k = 0,58м.

Способ линейной интерполяции.

при h_k = 0,7 м =4,26

при h_k = 0,6 м =2,38

при = 2,07 h_k =?

h_k = 0,9 + (1 – 0,9) = 0,58 м.

Вывод: Критическая глубина h_k = 0,58м.

Определение критического уклона.

а) i_k =

тогда

Вывод: Т.к. i_k= 0,019 > i₀₁ = 0.001, то заданный расход воды проходит по каналу в условиях равномерного движения.

Расчет канала гидравлически наивыгоднейшего профиля (поперечного сечения).

Графоаналитический способ:

;

Задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин h₁, h₂, h₃….определяем соответствующие числовые значения расходов Q₁, Q₂,Q₃….

Расчеты сводим в таблицу.

h	b=β∙h	W=(b+m∙h)h	R=	C = R^у	Q=WC
1.6	0,51	11,20	0.8	37,91	12,01
1.7	0,54	12,42	0.85	38,47	13,93
1.8	0,58	13,68	0.9	39.00	16,00
1.9	0,61	15,01	0.95	39.51	18,28
2.0	0,64	16,40			20,74

Строим кривую Q = f(h)

Вывод: Наивыгоднейшая глубина h_гн=0,81м, наивыгоднейшая ширина b_гн = β_гн ∙ h_гн = 0,32 ∙ 0,81 = 0,26м.

Строим ГНП

Определение скорости течения в канале.

Средняя скорость по живому сечению в канале, м/с, υ определяется из формулы

где площадь живого сечения ω при нормальной глубине h₀:

при критической глубине h_к:

При коэффициенте откоса (m = 1,5), в данном варианте — гравелистые и песчано-гравелистые грунты (0,6-1,2 м/с). При n = 0,025, в данном варианте характеристика поверхности – габионовая кладка (4,2-6,2 м/с). В моей работе связный грунт – глины с максимальной скоростью 1,0 – 1,8 м/с и крепление –

одиночная мостовая 3,0 – 3,5 м/с.

Быстроток.

2.2.1. Определение критической глубины:

Т.к. быстроток прямоугольного сечения (m = 0), используем формулу: