Определение нормальной глубины.

Графоаналитический метод.

а) Определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине h₀₂.

K₀₂ = = = 11,10 м³ /с.

б) Задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин h₁, h₂ …. Вычисляем соответствующие расходные характеристики К₁, К₂, К₃….. по формуле K = WC .

Расчеты сводим в таблицу.

Так как гидравлический радиус R< 1.0 м то у = 1,5 = 1,5 = 0,2, = 1,33∙0,014 = 0,0186.

Расчетные формулы	Единицы измерения	Назначенные и определенные величины
h1	h2	h3	h4
h	м	0,2	0,3	0,4	0,5
	м2	0,44	0,66	0,88	1,10
	м	2,60	2,80	3,00	3,20
	м	0,15	0,23	0,29	0,34
	м0.5/c	36,78	40,07	41,97	43,33
	м2	6,27	12,68	19,89	27,79

Строим кривую К = f(h)

Вывод: Нормальная глубина h₀₂ = 0,29 м.

Способ линейной интерполяции.

при h = 0,5 м К = 27,79 м³/с;

при h = 0,4 м К = 19,89 м³/с;

при К = 11,10 м³/ с h =?

h = 0,4 + ∙ (0,5 – 0,4) = 0,29 м.

Вывод: h₀ = 0,29 м.

Назначим глубину на изломе дна подводящего канала и быстротока

h_k = 0,58 м > h₀₂ = 0,29, так как критическая глубина больше нормальной более чем в 2 раза, то глубина на изломе составит 0,8 h_k =0,8 ∙ 0,58 = 0,48 м.

Расчет кривой свободной поверхности на быстротоке

Рассчитаем кривую свободной поверхности на быстротоке по методу В.И. Чарномского: зная глубину в одном из сечений канала, задаемся значением глубины в соседнем сечении и находим искомое расстояние между двумя соседними сечениями.

Приведем необходимые для расчета понятия и формулы:

1) - последняя глубина на быстротоке принимается на 5% больше нормальной глубины, т.е. ;2) , т.к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса m = 0;

3) , т.к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса m = 0;

4) ;

5) где R_n и R_n+1 - гидравлические радиусы, соответствующие соседним глубинам;

6) , где n_α - коэффициент шероховатости с учётом аэрации потока;

7) , где С_n и C_n+1 - коэффициенты Шези, соответствующие соседним глубинам;

8) , где Q₀ - заданный расход воды, поступающий из подводящего канала;

9) , где υ_n и υ_n+1 - средние скорости в соседних сечениях;

10) ;

11) , где Э - удельная энергия соответствующих сечений;

12) , где Э_n и Э_n+1 - удельные энергии соседних сечений, причем в последующем сечении для данного типа кривой спада удельная энергия сечения больше, чем в предыдущем;

13) ;

14) l₁ =0, т.к. расчёт кривой свободной поверхности начинается с точки излома дна; последующее числовые значение длин l₂,l₃,.. определяются путём наращивания, а именно: l_г = l₁ + Δl₁, l₃ = l₂ + Δl₂ и т.д.

h_л = h₀₂ ∙ 1.05 = 0,29 ∙ 1.05 = 0.30 м.

h	W	X	R		C		V		imp	Э
0,48	1,06	3,16	0,34		43,33		4,06			1,40			0,00
				0,32		42,65		4,48	0,03		0,34	2,83
0,40	0,88	3,00	0,29		41,97		4,89			1,74			2,83
				0,26		41,19		5,70	0,07		0,94	11,75
0,30	0,66	2,80	0,24		40,41		6,52			2,68			14,58
				0,24		40,24		6,63	0,11		0,14	3,50
0,29	0,64	2,78	0,23		40,07		6,72			2,82			18,08

Коэффициент аэрации потока:

а = 1,33 так как i₀₂ = 0,15.

Строим кривую свободной поверхности на водоскате быстротока.

Отводящий канал.

Определение гидравлических характеристик потока.

Определение нормальной глубины:

Графоаналитический метод.

а) Определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине

К₀₃ = = =78,51 м³ /с.

б) Задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин h₁, h₂, h₃…. Вычисляем соответствующие расходные характеристики К₁, К₂, К₃…..по формуле К = WC .

Расчет 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	0,8		1,2	1,4	1,6
	м2	3,68	5,2	6,96	8,96	10,88
	м	7,26	8,52	16,70	11,05	12,32
	м	0,51	0,61	0,42	0,81	0,88
	м0.5/c	34,03	35,52	32,48	38,03	38,79
	м2	89,43	144,26	146,50	306,67	398,90

Строим кривую К = f(h)

Вывод: Нормальная глубина h₀₃ = 0,80 м.