Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Открытый береговой водосброс с фронтальным отводом водыВходной участок водосброса представляет собой воронкообразное расширение (рис.3.3а) как правило, с обратным уклоном порядка і=0,05 ÷ 0,10, переходящее при большой длине в подходящий канал постоянного сечения трапецеидальной формы с нулевым уклоном. Подводящий канал перед головным сооружением и соединительный канал за ним должны иметь прямолинейные участки длиной не, менее ( – ширина канала по дну). На поворотах радиусы закруглений каналов принимаются ( – ширина канала по урезу воды). В дипломном проекте гидравлический расчет подводящего канала не выполняется, а потери напора в нем учитывается приближенно некоторым снижением коэффициента расхода водослива. Водослив может представлять собой: 1. Горизонтальный порог (или площадку), расположенный на отметке НПУ – автоматический водослив без затвора; 2. Конструкцию, напоминающую низконапорную водосливную плотину с низким флютбетом, снабженную затворами с механическими подъемниками – регулируемый водослив (шлюз-регулятор).
Рис. 3.3.План гидроузла. Разрез по оси берегового водосброса.
Расчет регулируемого водослива. Проектирование водослива представляет технико-экономическую задачу, т.е. его размеры должны определять минимальную стоимость сооружения. В дипломном проекте можно ограничиться предварительным назначением статического напора «Н0» на водосливе в соответствии с табл. 3.10. Таблица 3.10.
Задаемся при , напором на водосливе Н0. Определяем предварительную ширину порога водослива, пренебрегая в первом приближении боковым сжатием потока: (3.16) При вычислении ширины порога коэффициент расхода «m» следует принимать для водослива с широким порогом, расположенным на уровне подводящего канала, равным m=0,37 ÷ 0,38. Напор с учетом скорости подхода, учитывая ее небольшую величину, принимаем равным статическому напору, т.е. Полученное значение «B» округляем до ближайшего значения, кратного рекомендуемым размерам водосливных пролетов, определяемым по табл. 3.11. В береговых водосливах обычно принимаются пролеты отдельных отверстий b = 4.0; 4.5; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 10,0; 12,0м. Число отверстий водослива желательно принимать нечетным для уменьшения опасности возникновения сбойных течений. Таким образом ширину водослива в свету можно принять равной , где n – число отдельных отверстий. Таблица 3.11.
Примечание: за пролет отверстия принимается размер в свету между ограничивающими отверстие боковыми вертикальными гранями сооружения.
С учетом коррекции ширины водосливного порога уточняем в первом приближении статический напор на водосливе: (3.17) Определяем значение коэффициента бокового сжатия потока по формуле А.С. Офицерова: (3.18) Значения и – коэффициентов, учитывающих форму устоев и быков в плане, принимают равными: =1,0 – для устоев прямоугольных в плане; =0,70 – для устоев с закругленными или срезанными углами под 450; =1,0 – для быков прямоугольной формы; =0,45 – для полукруглых быков; =0,25 – для быков заостренной (рыбообразной) формы. Определяем статический напор на водосливе с учетом бокового сжатия: (3.19) По табл. 3.12. принимаем ближайшее большое нормальное значение высоты отверстия . Таблица 3.12.
Примечание: за высоту отверстия принимается для поверхностных отверстий – размер от порога до нормального подпорного уровня воды; для глубинных отверстий – размер от порога до верхней грани отверстия. Определяем отметку порога водослива, необходимую для пропуска максимального расхода основного расчетного случая: (3.20) Проверим достаточность принятых размеров водослива для пропуска максимального расхода поверочного расчётного случая. Напор на пороге водослива в этом случае равен: (3.21) Коэффициент бокового сжатия по (3.18): Пропускная способность водолива при : (3.22) Если Q , то принятые размеры водослива обеспечивают пропуск максимального расхода поверочного расчетного случая и не требуют дальнейшей корректировки. При Q < следует уточнить отметку порога водослива, определить статический напор с учетом бокового сжатия, используя формулы (3.17), (3.18), (3.19) и принимая в качестве расчетного расхода « », найти нормативное значение « » и определить уточненную отметку порога водослива по формуле Гидравлический расчет остальных сооружений водосброса в дипломном проекте можно выполнить для максимального расхода поверочного расчетного случая – . Расчет соединительного канала. Гидравлический расчет соединительного канала проводится на условия равномерного движения. Принимаем ширину канала по дну равной ширине водослива с учетом толщины быков: (3.23) Толщина промежуточных быков при плоских затворах принимается равной и обычно равна . Глубина воды в канале, чтобы гарантировать отсутствие подтопления водослива, назначается несколько менее или равной критической глубины на водосливе, определяемой по формуле: (3.24)
Здесь: – коэффициент кинетической энергии; q – удельной расход на водосливе, равный: (3.25) Принимаем глубину воды в канале: . Площадь живого сечения трапецеидального соединительного канала определяем по формуле: (3.26) здесь: – коэффициент заложения откосов канала, принимаемый в зависимости от грунтов, слагающих русло канала по табл.3.13. Таблица 3.13.
Смоченный периметр канала определяем по зависимости: (3.27) Гидравлический радиус канала: (3.28) Приближенное значение скоростного коэффициента (коэффициент Шези) «С» может быть определено по формуле Маннинга: (3.29) Коэффициент шероховатости для бетонных облицовок канала можно принимать равным n=0,014÷0,016. Уклон канала определяем по формуле Шези: (3.30) Отметка дна в конце соединительного канала: (3.31) Расчет быстротока. Гидравлический расчет быстротока заключается в построении кривой свободной поверхности воды (кривой спада) и определении глубины по его длине. Приближенный расчет глубины воды в конце быстротока прямоугольного поперечного сечения может быть выполнен ниже. Назначаем ширину быстротока равной ширине соединительного канала по дну: (3.32) Определяем перепад высот по длине быстротока (рис. 3.3б): (3.33) Находим длину быстротока (рис. 3.3б): (3.34) Горизонтальная проекция длины быстротока «S» определяется по продольному разрезу по оси водосбора. Так же определяется и длина соединительного канала (рис. 3.3б). Определяем уклон быстротока: (3.35) Определяем расходную характеристику: (3.36) Определение глубины, соответствующей равномерному движению воды на быстротоке «h0», выполняем методом подбора, задавая значение глубины «h» и определяя расходную характеристику по формуле Шези: (3.37) где: – площадь живого сечения быстротока; С – скоростной коэффициент Шези; R – гидравлический радиус. Расчет сводим в табл. 3.14. Таблица 3.14.
Примечание: коэффициент шероховатости облицовки быстротока в расчете принимать равным n=0,014. Определяем критическую глубину на быстротоке: (3.38) Здесь: (3.39) Глубина в начале быстротока , т.к. вход быстротока рассматривается как водослив с широким порогом, в конце которого устанавливается критическая глубина. Необходимые гидравлические характеристики потока при глубине определяются в табл. 3.14. Глубина в конце быстротока «h2» определяем по уравнению Б. А. Бахметьева, приведенного к следующему виду: (3.40) где: – относительные глубины в начале и конце быстротока и – функции относительных глубин, определяемые в зависимости от значений « » и гидравлического показателя русла «Х». Среднее значение « » и « » определяются по зависимостям: (3.41); (3.42); (3.43)
где: – скоростные коэффициенты и смоченные периметры при глубинах «h1» и «h0» вычисленные в табл. 3.14. Гидравлический показатель русла «Х» определяем по формуле: (3.44) Здесь «К1» и «К0» – расходные характеристики при глубинах «h1» и «h0» соответственно (из табл. 3.14). Вычисляем известную правую часть уравнения (3.40), найдя при известном « », значение « » при ближайшем табличном значении «Х» вычисленного по формуле (3.44). Определение « » выполняется методом подбора, задавая значением « » и определяя . Расчет сводим в табл.3.15. Таблица 3.15.
Глубина воды в конце быстротока равна: (3.45) Выполняем проверку режима сопряжения потока, сходящего с быстротока в отводящий канал с нулевым уклоном, для чего находим сопряженную с глубиной « » глубину « » по формуле: (3.46) В случае, когда вторая сопряженная глубина гидравлического прыжка больше глубины воды в нижнем бьефе ( принято при ), в начале отводящего канала необходимо устройство водобойного колодца для затопления гидравлического прыжка, либо консольного перепада.
Расчет водобойного колодца. Глубину водобойного колодца прямоугольного сечения (рис. 3.4) определяем по зависимости: (3.47) где: – перепад восстановления образующейся на выходе потока из водобойного колодца (рис. 4.4), определим приближенно по формуле: (3.48)
Рис. 3.4.Водобойный колодец где: – коэффициент скорости, принимаемый равным 0,95. Длину водобойного колодца можно определить по М.Д. Чертоусову по зависимости: (3.49) где: – длина затопленного гидравлического прыжка, определяемая, по формуле Н.Н.Павловского: (3.50) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |