Расчет трапецеидального канала, отступающего от гидравлически наивыгоднейшего сечения

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Омский государственный аграрный университет»

Факультет Водохозяйственного Строительства

Кафедра КИОВР

Специальность «Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения»

Расчетно-графическая работа №1

Тема: «Гидравлический расчет магистрального канала»

Выполнил: студент ВХС34

МарийР.В.

Проверил: Ткачев П.С.

Омск 2013

Расчет трапецеидального канала, отступающего от гидравлически наивыгоднейшего сечения

Рассмотрим способ проектирования каналов по методу допустимых скоростей. Запроектированный канал в русле не должен разрушаться, нужно определить допускаемую скорость

V_нз<V_р<V_нр

Допустимая неразмывающая скорость (V_нр) – скорость, при которой не происходит размыва, зависит от характеристик грунта, глубины и условий работы.

Допустимая незаиляющая скорость (V_нз) – минимальное значение средней скорости, при которой не происходит заиление каналов. При этом мутность в потоке не превышает транспортирующую способность.

Допустимая незаиляющая рассчитывается по формуле:

V_нз=AQ^0,2,

Где Q – расчетный расход, м³/с

А – имперический коэффициент

Значение имперического коэффициента берут из СНИПа

А=0,33 при W<1,5

А=0,44 при W 1,5...3,5

А=0,55 при W>3,5

W – средневзвешенная гидравлическая крупность наноса (мм/с)

d=0,065

W=3,39

A=0,33

V_нз =0,44*11^0,2=0,53 м²/с

Для определения неразмывающей скорости определяют предварительную глубину воды в канале по формуле Гришкана:

Из СНИП по данным расчетного удельного сцепления и найденной предварительной глубине вычисляют неразмывающую скорость

V_нр=1,35 м²/с

Находят расчетную скорость по формуле

V_р=(0,85...0,9)V_нр

V_р=0,85*1,34= 1,14 м²/с

Значение расчетной скорости входит в интервал:

0,53 м²/с < 1,14 м²/с < 1,35 м²/с

Для расчета канала, отступающего от гидравлически наивыгоднейшего сечения по СНИП определяют коэффициент шероховатости (n) по значению расхода воды в канале (Q=5,6м³/с) – n=0,0225.

Также из СНИП определяется коэффициент заложения откосов каналов (m). Для суглинка лёгкого коэффициент заложения откосов каналов m = 2

Площадь поперечного сечения находится по формуле:

Относительную ширину β находят по уравнению Гиршкана

где Q – расход воды в канале

m – коэффициент заложения откосов

Ширину воды в канале b рассчитывают по формуле:

Стандартное значение ширины канала принимают из соотношений:

шаг 0,2м, b 1,м

шаг 0,5м, b=1...5м

шаг 1,0м b>5м

b находится в интервале от 1м до 5м, то b=4,5 м

Глубину h вычисляют из уравнения площади поперечного сечения в трапецеидальном канале:

Выражают отсюда h:

=1,32м

С помощью полученных данных находят коэффициент Шези, гидравлический радиус, уклон дна канала, смоченный периметр, ширину канала по верху.

Ri

где Q – заданный расход, м³/с

ω – площадь поперечного сечения, м²

R – гидравлический радиус

i – уклон дна канала

y – степень гидравлического радиуса

χ – смоченный периметр

n – коэффициент шероховатости

m – коэффициент заложения откосов

B – ширина канала по верху,м

м

=1

Форсированный расход находится по формуле:

Q_ф – форсированный расход, м³/с

Q_р – расчетный расход, м³/с

К_Ф – форсированный коэффициент

Из СНИП определяют К_ф как:

Q_р=≤1м³/с К_ф=1,2

Q_р=1…10м³/с К_ф=1,15

Q_р=10…50м³/с К_ф=1,1

Так как Q_р=11, то принимаем К_ф=1,1

Q_ф=11*1,1=12,1м³/с

Из формулы находят расходную характеристику К:

1.4

Таблица 1. Ведомость определения форсированной глубины в трапециадальном канале.

h,м	ω=(b+mh)h	χ=b+2h
0,5 1,5 2,5	2,75 6,5 11,25 23,75	6,74 8,97 11,21 13,44 15,68	0,41 0,72 1,26 1,51	36,46 41,49 44,48 46,61 48,27	64,06 229,57 501,32 891,03 1410,88

ω₁=(4,5+2*0,5)*0,5=2,75 м²

ω₂=(4,5+2*1)*1=6,5 м²

ω₃=(4,5+2*1,5)*1,5=11,25м²

ω₄=(4,5+2*2)*2=17 м²

ω₅=(4,5+2*2,5)*2,5=23,75 м²

χ₁=4,5+2*0,5 =6,74м

χ₂=4,5+2*1 =8,97м

χ₃=4,5+2*1,5 =11,21м

χ₄=4,5+2*2 =13,44м

χ₅=4,5+2*2,5 =15,68м

По результатам расчетов строят график зависимости глубины от расходной характеристики.

По результатам графика находят форсированную площадь поперечного сечения и форсированную скорость

=1,7*4,5+1,7²*2=13,43м²

Форсированная скорость входит в промежуток V_нз<V_ф<V_нр

0,53 м²/с < 0/9 м²/с < 1,35 м²/с

Находят h_ст

превышение

h_ст=1,7+40=41,7м

Дата добавления: 2015-07-11