ргр 1

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Саяно-Шушенский филиал

институт

Гидротехнических сооружений и гидромашин

кафедра

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 по Гидромеханике

наименование дисциплины

Гидравлический расчет трапецеидального канала при равномерном

движении

тема

Вариант № 3.8

Преподаватель

А.А. Андрияс

подпись, дата

инициалы, фамилия

Студент

ГЭ21-01Б, 542154277

Я.А. Солдатова

номер группы, зачетной книжки

подпись, дата

инициалы, фамилия

рп. Черёмушки 2023 г.

Исходные данные

Рисунок 1 – Исходная схема

Таблица 1 – Исходные данные створа

Тип грунтов, слагающих русло каналов			Суглинок средний
Диаметр фракций, мм	0,5 … 0,25	Содержание фракций, %		2
	0,25 … 0,1			8
	0,1 … 0,05			10
	0,05 … 0,02			40
	0,02 … 0,01			40
Мутность потока ρ, кг/м3			0,90
Уклон дна канала i, 0/00			0,15
Коэффициент заложения откоса m			1,50
Расчетный расход Q, м3/с			38
Коэффициент шероховатости поверхности n			0,02

Таблица 2 – Значения максимально допустимых неразмывающих скоростей при равномерном движении

Материал смоченной поверхности канала	, м/с
Несвязные грунты: Пыль, ил Песок Гравий Связные грунты: Супесь и суглинок Глина	0,15 … 0,20 0,20 … 0,60 0,60 …1,20 0,70 … 1,0 1,0 … 1,80

Примем размывающую скорость 1 м/с;

Таблица 3 ­– Превышение гребня над форсированным уровнем

Q, м3/c	∆h, м
до 10	0,3
10 … 30	0,4
свыше 30	0,5

Требуется рассчитать канал на равномерное движение, то есть определить глубину канала, ширину канала по дну. Проверить канал на размыв и заиление и вычертить в масштабе поперечный профиль канала.

Ход расчета

Форсированный расход определяем по формуле:

где: расчётный расход;

Минимальный расход Q_min принимаем не менее 40% от величины расчетного расхода.

Приняв относительную ширину канала β=2,5 и, задаваясь глубинами h по формулам определим С, R, χ и ω, а также расходную характеристику К. Полученные данные занесем в таблицу 4.

;

;

Таблица 4 ­– Расчеты расходной характеристики канала при выбранном ряде значений h (см рис. 2 на стр. 7)

№	h, м	,	, м	R, м	C,	K,	K0,
1	0,4	0,64	2,44	0,26	40,00	13,10	3102,69
2	0,8	2,56	4,88	0,52	44,90	83,21
3	1,2	5,76	7,33	0,79	48,03	245,32
4	1,6	10,24	9,77	1,05	50,39	528,33
5	2	16	12,21	1,31	52,30	957,93
6	2,4	23,04	14,65	1,57	53,92	1557,70
7	2,8	31,36	17,10	1,83	55,32	2349,68
8	3,2	40,96	19,54	2,10	56,57	3354,70
9	3,6	51,84	21,98	2,36	57,69	4592,62
10	4	64	24,42	2,62	58,71	6082,47

По оси абсцисс графика откладываем К₀ , восстанавливается перпендикуляр к кривой K=f(h). Пересечение кривой и перпендикуляра дает значение искомой глубины h₀. Получаем значение h₀ = 3,12 м.

Определим ширину канала по дну :

;

Приняв стандартные значения ширины канала по дну, уточняем h₀. По формулам:

;

;

;

Таблица 5 – Расчеты уточненной расходной характеристики канала при выбранном ряде значений h (см рис. 3 на стр. 8)

№	h, м	b, м	,	X, м	R, м	C,	K,	K0,
1	0,4		3,44	9,44	0,36	42,26	87,74	3102,69
2	0,8		7,36	10,88	0,68	46,84	283,51
3	1,2		11,76	12,33	0,95	49,61	569,84
4	1,6		16,64	13,77	1,21	51,60	943,97
5	2	8	22	15,21	1,45	53,17	1406,81
6	2,4		27,84	16,65	1,67	54,47	1960,73
7	2,8		34,16	18,10	1,89	55,59	2608,87
8	3,2		40,96	19,54	2,10	56,57	3354,70
9	3,6		48,24	20,98	2,30	57,44	4201,90
10	4		56	22,42	2,50	58,24	5154,24

Используя построенный график K=f(h) определяем глубину h₀, h_max, h_min, которые соответственно равны 3,08 м, 3,2 м, 2,2 м.

Найдем значение U, U_max, U_min:

где: – скорость заиления

– условная гидравлическая крупность наносов, м/с

– средневзвешенная гидравлическая крупность, м/с

, где – средняя гидравлическая крупность для данной фракции

, где – гидравлические крупности наносов, которые соответствуют диаметрам частиц наносов крайнем для данной фракции

Таблица 6 – Гидравляческая крупность при 20°

d, мм	0,5	0,25	0,10	0,05	0,02	0,01
W, м/с	40,20	26,02	6,63	2,27	0,36	0,09

Таблица 7 – Расчет гидравлических крупностей наносов

Wi, м/с	0,03311	0,016325	0,00445	0,001315	0,000225
Pi, %	2	8	10	40	40

где – процентное содержание каждой фракции.

, м/с;

=> м/с;

0,26 м/с;

Вывод:

При h=3,12 м:

– канал не заяляется;

– нет необходимости укреплять русла канала;

Построение расчетного чертежа по данным:

м;

;

b = 8 м;

≈ 18 м;

;

– т.к. м³/с;

м;

м.