Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

С прямолинейными очертаниями

Сопротивление донных гряд | Сопротивление формы русла | Сопротивление поймы | Сопротивление ледяного покрова | Сопротивление растительности | И расширением русла | По глубине потока | Теоретическое обоснование закона распределения скоростей течения по глубине | По глубине и его основные следствия | На распределение скоростей течения по глубине |


 

В естественных прямолинейных потоках поле скоростей течения (поле изотах) (рис.9) зависит от распределения глубин по ширине русла и расчету поддается с большим трудом.

 

 

Рис. 9 Распределение скоростей течения в речном потоке (изотахи проведены через 0,1 м/с) и изменение средних скоростей по вертикали (u ср) по ширине русла.

 

Приближенно распределение скоростей течения в прямолинейном естественном русле можно рассчитать лишь при следующих допущениях:

1) средние скорости на любой вертикали i выражаются согласно формуле Шези

, (3.12)

где hi, Ci, и Ii – глубина вертикали, коэффициент Шези для этой вертикали, соответствующий продольный уклон водной поверхности;

2) продольные уклоны водной поверхности Ii по ширине русла одинаковы, т.е. Ii = I.

Это допущение предполагает отсутствие каких-либо поперечных уклонов водной поверхности, что на прямолинейном участке русла близко к действительности.

Раскрывая Сi по формуле Маннинга (), получим

, (3.13)

где ni – коэффициент шероховатости для данной вертикали, определяемый либо по таблицам, либо через крупность частиц донных отложений (см. раздел 1.4).

Тогда, если известны hi (имеется поперечный профиль русла), ni и I, то по формуле (3.13) рассчитывается распределение по ширине русла средних по вертикали скоростей течения (u cp, i), а затем по формулам, описывающим вертикальное распределение скоростей течения (тема 2), рассчитываются скорости течения на любых глубинах на разных вертикалях. Таким образом в итоге получаем поле скоростей в поперечном сечении русла.

Из формулы (3.13) следует очень важный вывод: при постоянных для всего русла значениях n и I распределение средних по вертикали скоростей течения по ширине потока почти "зеркально" распределению глубин (рис.9). Наибольшая средняя скорость (u cp, i) находится на вертикали, соответствующей наибольшей глубине русла (h макс). Hа этой же вертикали должна наблюдаться и максимальная поверхностная скорость (u пов,макс). Иначе говоря, динамическая ось потока (его стрежень) находится над точкой с максимальной глубиной. Повторим, что эти закономерности характерны лишь для естественного русла с прямолинейными очертаниями.

Изложенный выше метод расчета поля скоростей течения часто невозможно применить из-за отсутствия данных об уклоне водной поверхности I и точных значений коэффициентов шероховатости n.

В таких случаях может быть использован простой метод А.В.Караушева (1969). Для этого необходимо знать расход воды Q в данном сечении русла. Его рассчитывают, например, по кривой Q = f (z).

Поперечное сечение русла должно быть разбито на несколько участков. Для каждого из них определяется средняя глубина hj и средний коэффициент шероховатости nj.

Используя формулу (3.13), расход воды в этом случае представим следующим образом:

, (3.14)

где Dw j – площадь поперечного сечения каждого участка, m – число участков.

Поскольку точные значения I и nj неизвестны, формулу (3.14) Караушев записывает в виде

, (3.15)

где

K = kI 1/2. (3.16)

Здесь k – одинаковый для всех участков поправочный коэффициент, учитывающий неточность в данных о коэффициентах шероховатости n; n усл, j – это неточно определенные значения коэффициентов шероховатости.

Поскольку Q известен, из (3.15) находим K:

. (3.16)

Теперь средние скорости на участках u ср, j могут быть найдены по формуле

. (3.17)

По данным о u ср, j строится график распределения средних по вертикали скоростей по ширине русла. Затем для любой вертикали по величине u ср с применением уже известных формул (тема 2) рассчитываются скорости течения на любых глубинах. В простейшем случае можно применить степенную формулу (2.6): или .


Дата добавления: 2015-11-13; просмотров: 49 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Распределение скоростей течения в потоке с прямоугольным сечением| Движение воды на изгибе русла

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.006 сек.)