6.2 Гидравлический расчет магистрального канала
В результате гидравлического расчета должны быть обеспечены условия пропуска расчетных расходов в канале в соответствии с требованиями, приведенными в табл. 4.1[1].
Задачами гидравлического расчета являются:
1)
Определение
на сколько принятые параметры (уклон
,
глубина
,
ширина по дну
)
удовлетворяют расчетным расходам иминимально
допустимым уровням воды в канале до
бровок в расчетные периоды.
2)Определение максимальной и минимальной скорости течения воды в канале, сравнение с допустимыми для имеющихся грунтов, а при необходимости - проектирование соответствующего типа крепления канала.
Проектирование канала ведется в следующей последовательности:
На плане намечается трасса канала.
На миллиметровой бумаге по намеченной трассе строится профиль ее поверхности.
Устанавливается глубина канала
,
которая откладывается на профиле.Придерживаясь принятой глубины проектируется дно канала. Уклон дна канала соответствует уклону поверхности его трассы и составляет
.
Расчет ведется
методом последовательных приближений.
В соответствии с принятым уклоном
,
назначается ширина канала по дну -
(минимальная глубина по условию
производства работ). Принимается
трапецеидальная форма поперечного
сечения с заложением откосов
m=2
(в зависимости от типа грунта табл.
5.1[1]). Для
4
глубин канала (
,
,
,
)
определяются расходы воды (табл.
5) и строятся
кривые связи зависимости расхода от
глубины воды в канале.
,
для двух групп расчетных периодов с
различными коэффициентами шероховатости,
принимаемыми потабл.
6.3[1].
Коэффициент
шероховатости для предпосевного периода
и периода весеннего паводка
.
Коэффициент
шероховатости для меженного периода и
периода летнее-осеннего паводка
.
Площадь поперечного сечения трапециидального канала по формуле:
.
Смоченный периметр определяется по формуле:
.
Гидравлический радиус находится из равенства:
.
Коэффициент Шези находится по формуле:
,
Подставляя найденные
значения в формулу Шези
,
определяется расход воды в канале при
заданном значении
.
Дальнейший расчет сводим в таблицу 5 и 6
Таблица 5.
Гидравлический расчет канала для периодов весеннего половодья и предпосевного
|
Ширина по дну b,м |
Глубина канала h,м |
Площадь поперечного сечения w, м2 |
Смоченный периметр X,м |
Гидравличес- кий радиус R,м |
y |
Коэффициент Шези С,м0,5/c |
Расход Q,м3/c |
|
0,6 |
0,34 |
0,44 |
2,12 |
0,21 |
0,252 |
25,79 |
0,29 |
|
0,6 |
0,60 |
1,08 |
3,28 |
0,33 |
0,247 |
29,23 |
1,03 |
|
0,6 |
0,80 |
1,76 |
4,18 |
0,42 |
0,243 |
31,17 |
2,02 |
|
0,6 |
1,00 |
2,60 |
5,07 |
0,51 |
0,240 |
32,76 |
3,46 |
|
0,6 |
1,14 |
3,26 |
5,68 |
0,57 |
0,238 |
33,69 |
4,71 |
|
0,6 |
2,00 |
9,20 |
9,54 |
0,96 |
0,228 |
38,14 |
19,56 |
|
0,6 |
2,50 |
14,00 |
11,78 |
1,19 |
0,223 |
39,97 |
34,64 |
Таблица 6.
Гидравлический расчет канала для периодов летне-осеннего паводка и меженного
|
Ширина по дну b,м |
Глубина канала h,м |
Площадь поперечного сечения w, м2 |
Смоченный периметр X,м |
Гидравличес- кий радиус R,м |
y |
Коэффициент Шези С,м0,5/c |
Расход Q,м3/c |
|
0,6 |
0,1 |
0,08 |
1,05 |
0,08 |
0,296 |
14,14 |
0,02 |
|
0,6 |
0,32 |
0,4158 |
2,08 |
0,20 |
0,289 |
19,04 |
0,21 |
|
0,6 |
0,4 |
0,56 |
2,39 |
0,23 |
0,284 |
20,06 |
0,31 |
|
0,6 |
0,5 |
0,8 |
2,84 |
0,28 |
0,280 |
21,25 |
0,51 |
|
0,6 |
0,8 |
1,76 |
4,18 |
0,42 |
0,278 |
23,83 |
1,55 |
|
0,6 |
1,11 |
3,1302 |
5,56 |
0,56 |
0,264 |
26,03 |
3,46 |
|
0,6 |
1,5 |
5,4 |
7,31 |
0,74 |
0,264 |
27,98 |
7,37 |
По кривым связи (рис.16) определяются глубины воды в канале, соответствующие расходам весеннего половодья, летне-осенних паводков, предпосевного периода и бытового стока.
=1,1м;
=1,11
м;
=0,34
м;
=0,32
м.
Для принятых параметров канала определяются максимальные и минимальные скорости воды и сравниваются с допустимыми на размыв и заиление.
Таблица 7.
Определение скоростей в канале
|
Расход Q, м3/с |
Глубина воды в канале h, м |
Площадь поперечного сечения w, м2 |
Скорость воды v, м/с |
|
4,71 |
1,14 |
3,26 |
1,45 |
|
3,46 |
1,11 |
3,13 |
1,11 |
|
0,29 |
0,34 |
0,44 |
0,66 |
|
0,21 |
0,32 |
0,42 |
0,48 |
Скорость течения воды в канале определяется по формуле:
.
Т.к. скорости превышают допустимые на размыв для данного вида грунта (среднезернистый песок) Vраз=1,59 м/с (табл. 6.6[1]), то канал крепится одерновкой.
Глубины воды в канале соответствуют условиям пропуска расчетных расходов, приведенных в табл.4.1[1].
( рис 16)
Полученные в результате гидравлического расчета уровни воды в канале при пропуске расчетных расходов наносятся на продольный профиль канала (рис. 17).