ргз2-1

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Саяно-Шушенский филиал

институт

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ №2

по Гидромеханике

предмет

Гидравлический расчет трапецеидального канала при неравномерном движении

тема

Вариант № 4.4

Преподаватель _________________ А.А.Андрияс

подпись, дата

Студент гр. СБ19-01Б _________________ Д.В.Нефедов

подпись, дата

рп. Черёмушки, 2021

Цель: требуется определить тип кривой свободной поверхности на участке от ПК0 до ПКn при пропуске нормального расхода Q. Построить продольный профиль трапецеидального канала.

Состав расчёта: определить тип кривой свободной поверхности на участке канала отПК₀ до ПК_n при пропуске нормального расхода Q.

Построить продольный профиль трапецеидального канала с участком неравномерного движения в масштабах МГ 1:10; МВ 1:10000.

Исходные данные:

Таблица 1 – Исходные данные для выполнения расчётно-графического задания

Вариант	Исходные данные
	Нормальная глубина	Ширина канала по дну			Уклон канала	Глубина воды на ПК0,	Номер пикетаПКn
4	3,0	6,0	2,0	0,04	0,35	0,6*	53

Расход воды в канале равен номеру варианта Q=44 м^3/с.

Критическую глубину канала h_KP в трапецеидальном русле будем определять по методу И.И. Агроскина:

где, – коэффициент Кориолиса, связанный с неравномерностью распределения скоростей по сечению и принимаемый ; – ширина канала по дну м; – расчётный расход канала, ; – ускорение свободного падения, .

Далее определяется параметр :

где, – коэффициент откоса данного канала.

Далее, пользуясь справочной таблицей определяется значение функции составленной И.И. Агроскиным, и вычисляем искомую критическую глубину данного трапецеидального канала.

По таблице “Числовые значения функции для определения критической глубины трапецеидального канала” было выяснено, что при значении , .

Далее рассчитываем глубину трапецеидального канала:

Рассчитаем критический уклон:

Но для подсчёта критического уклона для начала необходимо узнать следующие величины:

В открытых призматических руслах при неравномерном движении, в зависимости от величины уклона дна и условий протекания потока в начале и в конце рассматриваемого участка, может образовываться ряд форм свободной поверхности потока.

На данном этапе определяем, какого типа будет кривая свободной поверхности. Чтобы это сделать, будет достаточно сравнить следующие величины: уклон канала и критический уклон канала , а также величины глубин: нормальной глубины , критической глубины и глубины воды на ПК₀.

– нормальная глубина канала, ;

– критическая глубина канала, ;

– глубина канала на нулевом пикете, ;

При прямом уклоне дна i > 0

Первый случай

Если уклон дна русла i меньше критического уклона i_KP (i < i_KP), т.е. глубина равномерного движения потока h₀ больше критической глубины h_KP (h₀ > h_KP), существуют три вида кривых свободной поверхности: в зоне а – кивая подпора а₁ в зоне b – кривая спада b₁ в зоне с – кривая подпора – c₁ (рисунок 1).

Рисунок 1 – Кривые свободной поверхности при h₀>h_кр

Исходя из анализа вышеприведённых данных делаем вывод, что у нас получается кривая подпора типа b₁.

Метод Б.А. Бахметева

Расстояние между сечениями с глубинами h₁ и h₂ для случая i > 0 определяется по формуле:

где l_1-2 – расстояние между сечениями с глубинами h₁ и h₂, м;

h₀ – глубина равномерного движения, м;

₁, ₂ – относительные глубины, м:

(₁), (₂) – функции Бахметева. Функции (₁), (₂) определяются по таблицам Приложения 3 в зависимости от значения относительной глубины _i и гидравлического показателя русла X.

Гидравлический показатель русла определяется по зависимости:

где K₁ и K₂ – расходные характеристики для первого и второго створов на рассматриваемом участке канала, соответствующие глубинам h₁ и h₂.

Скоростной коэффициент j находится по формуле: 

где  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения скоростей по живому сечению потока;

С – коэффициент Шези, м^0,5/с;

B – ширина канала по урезу воды, м;

χ – смоченный периметр, м.

Расчет кривой свободной поверхности методом Б.А. Бахметева удобно вести в табличной форме (таблица 2).

Таблица 2 – Расчёт кривой свободной поверхности по методу Б.А. Бахметева