Гидравлический расчет узла гидротехнических сооружений

Так как скорость в канале больше размывающей, то необходимо сделать «одежду» для канала, т.е. выполнить укрепление дна и откосов. В качестве «одежды» примем гравийно-галечную обсыпку. При этом коэффициент шероховатости n=0,02 т.е. остается таким же как и до обсыпки, следовательно, скорость течения и глубина воды в канале не изменятся.

Решив это уравнение найдем:

h=0,84 м ω=1,5h2+5,48h=5,66м2 R=0,67 м.

3. Расчет водозаборного регулятора

В качестве водозаборного регулятора используется водослив с широким порогом. Сопряжение водослива с широким порогом осуществляется по типу конусов. Высота водослива со стороны верхнего бьефа P назначается конструктивно в пределах P=0,25ч1 м, а толщина δ=(3ч5) H.

Коэффициент расхода m определяется в зависимости от вида сопряжения водослива с подводящим каналом и отношения P/H.

Расчет водослива с широким порогом заключается в определении его ширины, при которой перед сооружением сохраняется нормальная глубина.

Основное расчетное уравнение:

hмаг. канала=2,06 м hсбр. канала=1,37 м

bмаг. канала=5,1 м bсбр. канала=5,48 м

Вмаг. канала=11,28 м bсбр. канала=9,59 м

– при прямоугольном очертании быков и береговых устоев.

Задаемся P=0,4 м, тогда Н= hмаг. канала-Р=2,06–0,4=1,66 м.

Проверка подтопления:

Водослив считается подтопленным если , следовательно водослив не подтоплен

I приближение:

II приближение:

Окончательно принимаем: Р=0,4 м., b=4,4 м., δ=3Н≈5 м.

4. Расчет многоступенчатого перепада

4.1 Расчет входной части (щелевой водослив)

Если входная часть проектируется как щелевой водослив, то для предельных значений расходов Qmax и Qmin можно так подобрать размеры водослива, что бы равномерное движение в подводящем канале сохранялось бы при различных расходах в интервале Qmax и Qmin.

Необходимо определить среднюю ширину щели по низу «bср» при пропуске Q1 и Q2 через щель. Эти расходы определяют при нормальных глубинах:

h01=h0max-0,25 (h0max-h0min)=1,37–0,25 (1,37–0,84)=1,24 м

h02=h0min+0,25 (h0max-h0min)=0,84+0,25 (1,37–0,84)=0,97 м

Для щелевых водосливов коэффициент расхода m≈0,48, коэффициент сжатия σс=0,95

Окончательная ширина щели по низу определяется по формуле:

Коэффициент заложения откосов щели: δ=(0,5ч2) Н=2 м.

4.2 Расчет ступеней

Число ступеней – 3, ширина перепада b=5,5 м, удельный расход q=Q/b=12,6/5,5=2,3 м2/с.

Первая ступень.

Высота стенки падения Р1=2 м.

Высота водобойной стенки:

Геометрический напор перед водобойной стенкой:

Полный напор перед водобойной стенкой:

Критическая глубина:

Глубина в сжатом сечении:

Вторая сопряженная глубина:

Длина колодца:

Длина прыжка:

Полный напор на щелевом водосливе:

Дальность полета струи:

Вторая ступень.

Высота стенки падения Р2=2 м.

Высота водобойной стенки:

Геометрический напор перед водобойной стенкой:

Полный напор перед водобойной стенкой:

Критическая глубина:

Глубина в сжатом сечении:

Вторая сопряженная глубина:

Длина колодца:

Длина прыжка:

Дальность полета струи:

Третья ступень.

Высота стенки падения Р3=2,5 м.

Бытовая глубина: hб=hсброного канала

Глубина колодца:

Величина перепада:

Критическая глубина:

Глубина в сжатом сечении:

Вторая сопряженная глубина:

Длина колодца:

Длина прыжка:

Дальность полета струи:

Литература

Справочник по гидравлическим расчетам. Под ред. П.Г. Киселева. М.; Энергия, 1972.

Примеры гидравлических расчетов. Под ред. А.И. Богомолова. М.; Транспорт, 1977.

Чугаев Р.Р. Гидравлика. Л.; Энергоиздат, 1982.

Методические указания к курсовой работе «Гидравлический расчет узла гидротехнических сооружений» по курсу «Гидравлика» для студентов дневного обучения специальности 1203 – «Гидротехническое строительство речных сооружений и ГЭС». И.П. Вопнярский, Н.Е. Бонч-Осмоловская. Минск 1984.